SQLServer存储引擎——04.数据

4. SQL SERVER存储引擎之数据篇

　　（4.1）文件

　　　　（0）主数据文件.mdf初始文件大小至少为3MB,次要数据文件.ndf初始大小，同日志文件一样至少为512KB；

　　　　（1）SQL SERVER在逻辑上用文件组将文件分批管理（类似ORACLE的TABLESPACE），一个文件组可以包含多个文件，插入数据时，同一个文件组内的所有文件等比例增长。例如：文件组中有两个文件，初始大小分别为100M和200M，此时插入3M的数据，file1新增（100/300）*3M=1M，file2新增（200/300）*3M=2M。

　　　　（2）页（page），SQL SERVER中的数据文件由8K大小的数据页组成，每个数据文件中的页从0开始编号，页大小不可以自定义，且每个页只属于一个数据对象。

　　　　（3）区（extent），或者叫扩展，8个物理上连续的页为一个扩展，即64k；扩展的存在是为了避免不停的分配8k的页面，提高页面分配的效率。SQL SERVER有两种类型的区，如下图：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

　　　　　　混合区：为了节约空间，将少量数据的表或索引存放在混合区，当表或索引的数据增长到8页时，再使用统一区来存放，一个混合区有8个页，每个页可以属于不同的数据对象，即每个混合区最多为8个数据对象共享。

　　　　　　统一区：由单个数据对象所有，如果对表中现有数据创建索引，且索引的大小超过8页，则索引将全部使用统一区，没有混合区的分配过程。

　　（4.2）页

　　　　（4.2.1）非数据页

　　　　　　（0）文件头，每个数据文件的第一页，页号为0，该页主要包括当前文件的属性描述，比如：文件组ID、文件ID、文件当前大小、文件最大/最小值、文件增量、一系列的LSN等；

　　　　　　（1）页面空闲空间（PFS），每个数据文件的第二页，页号为1，该页记录当前数据文件每个数据页的空间状态：该页是为空、已满1%到50%、已满51%到80%、已满81%到95%，还是已满96%到100%。PFS页内用1个字节来描述1个数据页的分配及空间状态，每个PFS页约有可用空间8088个字节，即数据文件内约每64M的空间会出现一个PFS页。

　　　　　　（2）全局分配映射（GAM），每个数据文件的第3页，页号为2，该页记录当前数据文件每个区的分配状态，0为已使用（作为混合区或统一区），1为未使用（自由区，未分配）。

　　　　　　（3）共享分配映射（SGAM），每个数据文件的第4页，页号为3，该页记录当前数据文件哪些区被用作混合区，1为含有自由页面的混合区，0为自由区或已满的混合区。

　　　　　　（4）索引分配映射（IAM），该页跟踪数据文件中的页属于哪个数据对象，IAM页头有8个页面指针，指向数据对象在混合区中的数据页（如果混合区中的数据被删除可能少于8个指针），IAM页内比特位为1表示该区属于自己所属的数据对象，比特位为0表示该区不属于自己所属的数据对象。

　　　　　　　　

　　　　　　　　（4.1）每个数据对象的每个分配单元拥有一个IAM页，IAM同GAM、SGAM一样可以管理约4G的空间，如果分配单元包含多个文件，或者文件大小超过4G，则需要另外的IAM页来管理，IAM页间通过双向链表连接；

　　　　　　　　（4.2）可以通过sysindexes或sys.system_internals_allocation_units系统目录得到first_IAM页面的位置，IAM页在数据文件中的位置是随机的，可能IAM页所在文件并不是所管理的那个文件；

　　　     　　　　　                                   　

　　　　　　（5）差异更改映射（DCM），每个数据文件的第7页，页号为6（页号4，5为保留页），该页跟踪当前数据文件中，自上次全备份后被修改的区，以提高差异备份的效率，1为被修改过，0为未被修改；

　　　　　　（6）大批量更改映射（BCM），每个数据文件的第8页，页号为7，该页跟踪当前数据文件中，自上次日志备份后被大批量操作修改的区，1为被修改过，0为未被修改；

　　　　（4.2.2）数据页

　　　　　　（0）数据页包含页头、数据行、行偏移矩阵三部分，如下图：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　（1）行内数据（IN_ROW_DATA）,单行未超过8060B的数据行，或者单行超过8060B但仍存储在当前页的数据，称为行内数据；

　　　　　　（2）行溢出数据（ROW_OVERFLOW_DATA）,在SQL SERVER2005及以后的版本中，如果表中定义了变成的数据类型，允许单行数据长度突破8060B，超过的部分即为行溢出数据，如果变长列被更新后缩短，可能会被移回行内数据页（通常减少1000字节以上时，SQL SERVER才会有检查是否可移回）。

　　　　　　（3）大对象数据（LOB_DATA）,存放如text/image/xml/varchar(max)等最大长度可超过8000B的数据类型的数据；

　　　　　　　　大对象数据也是通过8k的数据页来存放数据，在行内数据页中包含一个16字节的指针指向大对象数据的根页，大对象数据通过B-树结构来组织多个数据页；

　　　　　　　　可以通过打开text in row选项将大对象数据存储在行内数据页，当大对象数据被更新超过500B时，则会从行内数据页将大对象数据移出，这是个日志操作，因此移动操作比较耗时，所以不建议开启该选项；

　　　　　　（4）数据行　　　　　　　　

　　　　　　　　每个数据行，除了每个列的数据之外，还包括状态位、定长列偏移量、总列数、NULL位图、变长列数、列偏移矩阵，这些即为行开销。

创建全定长列的表，数据行如下图：

　　

　　　　　　　　

　　　　if object_id ('test_col') is not null

　　　　drop table test_col;

　　　　GO

　　　　create table test_col

　　　　(

　　　　col1 char(1),

　　　　col2 char(2)

　　　　)

　　　　GO

　　　　insert into test_col values('A','B')