Sql Server存储与性能

 1.     基本概念
1.1.     区

是管理空间的基本单位。一个区是八个物理上连续的页（即 64 KB），用来有效地管理页。所有页都存储在区中。

     统一区，由单个对象所有。区中的所有 8 页只能由所属对象使用

     混合区，最多可由八个对象共享。区中八页的每页可由不同的对象所有

1.2.     页

数据存储的基本单位。页的大小为8KB——

表头大小为96字节，含页码、页类型、上一页、下一页等信息

对于页中的每一行，每个行偏移表都包含一个条目。每个条目记录对应行的第一个字节与页首的距离。

页类型

内容

Data

当 text in row 设置为 ON 时，包含除 text 、 ntext 、 image、 nvarchar(max)、 varchar(max)、varbinary(max) 和 xml 数据之外的所有数据的数据行。

Index

索引条目。

Text/Image

大型对象数据类型：

• text、 ntext、 image、 nvarchar(max) 、varchar(max) 、 varbinary(max) 和 xml 数据。

数据行超过 8 KB 时为可变长度数据类型列：

• varchar、 nvarchar、 varbinary 和 sql_variant

Global Allocation Map、 Shared Global Allocation Map

有关区是否分配的信息。

Page Free Space

有关页分配和页的可用空间的信息。

Index Allocation Map

有关每个分配单元中表或索引所使用的区的信息。

Bulk Changed Map

有关每个分配单元中自最后一条 BACKUP LOG 语句之后的大容量操作所修改的区的信息。

Differential Changed Map

有关每个分配单元中自最后一条 BACKUP DATABASE 语句之后更改的区的信息。

  

1.3.     行

行中数据通常存储在IN_ROW_DATA分配单元的页（原始页）中；

单行数据大小超过8KB时，SQL Server 动态将一个或多个变长列移动到ROW_OVERFLOW_DATA 分配单元中的页中，原始页中维护指针；

Text/Image类型的列会被存储在LOB分配单元的页中，原始页中维护指针；

减少ROW_OVERFLOW_DATA有利于提高性能。

1.4.     填充因子（Fill Factor）

又称页填充度，即页的已用空间大小除以页的总大小。填充因子越小，对修改（插入、更新）操作越有利，对查询操作越不利。

非保持性状态，仅在创建或修改时起作用。可以在业务低潮时以稍小的填充因子重建索引，以降低业务高峰期页拆分的发生频率。

1.5.     页拆分

向已满的索引页中间插入新行时（在尾部插入数据不会引起页拆分），数据库将把该页中约一半的行移到新页中，以便为新行腾出空间。这种重组称为页拆分；

页拆分引发的行移动可能耗费大量资源（新行长度较大时可能引发多次的拆分），而且可能产生索引碎片；

通过设置索引的填充因子来重建索引可以减少页拆分的发生。

1.6.     索引碎片

索引碎片在磁盘IO方面影响查询性能；

页拆分产生碎片，即插入/更新操作可能导致碎片的产生；

索引碎片整理时需要考虑是否需要进行磁盘整理。

     内部碎片

当索引页没有用到最大量时就产生了内部碎片。

在获取多个记录的查询中，内部碎片会导致需要访问更多的页才能够获得数据

     外部碎片

索引页的物理顺序（在磁盘上的顺序）与逻辑顺序（索引键的顺序）不一致时，就产生了外部碎片

     解析：索引碎片的产生和危害

有三个已满的索引页，页的物理顺序与逻辑顺序一致（如下图），此时不存在索引碎片

当插入一条键值为5的记录时，需要将第一个页拆分，拆分后的情形如下：

此时，页1和新分配的页4上产生了内部碎片；键值7、8逻辑上在10之间，而物理上7、8所在的页却位于10所在页之后，故产生了外部碎片。

一个查询需要返回键值2-10之间的数据（2、4、5、7、8、10），如果没有内部碎片，两个页面就可以容纳这6条索引行，而现在却要访问3个页面才能获取到需要的数据；如果没有外部碎片，磁头只需从2开始顺序移动到10，现在在读完5之后要经过10、12…24移动到到7，读完8再经过7、24…12移动到10（此情形只会在索引的叶子级出现）。

2.     表的存储
2.1.     表

表包含在一个或多个分区中，每个分区在一个堆或一个聚集索引结构中包含数据行。堆页或聚集索引页在一个或多个分配单元中进行管理。

数据（IN_ROW_DATA）、行溢出（ROW_OVERFLOW_DATA）

2.2.     分区

当表或索引使用多个分区时，数据将被水平分区，以便根据指定的列将行组映射到各个分区。
     分区可以降低索引文件/堆的大小，分区中的数据物理上更近，提高了IO效率。
     分区可以并发的利用多磁盘
     可以利用分区实现滑动窗口（Slide Window）。参考：http://blogold.chinaunix.net/u2/73798/showart_2524989.html

2.3.     聚集表

含有聚集索引的表。

数据实际是索引的一部分，数据页即索引的叶子页，故数据页间被双向链表链接。

2.4.     堆（heap）

不含聚集索引的表。

IAM（Index Allocation Map）与堆映射。数据行不按任何特殊的顺序存储，数据页也没有任何特殊的顺序。数据页不在链接列表内链接。

IAM页间有双向链接。

2.5.     分配单元

分配单元类型

用于管理

IN_ROW_DATA

包含除大型对象 (LOB) 数据以外的所有数据的数据行或索引行。

页的类型为 Data 或 Index 。

LOB_DATA

以下列一种或多种数据类型存储的大型对象数据： text、 ntext、 image、 xml、 varchar(max)、nvarchar(max) 、 varbinary(max) 或 CLR 用户定义类型 (CLR UDT)。

页的类型为 Text/Image 。

ROW_OVERFLOW_DATA

存储在超过 8,060 字节行大小限制的 varchar 、nvarchar 、 varbinary 或 sql_variant 列中的可变长度数据。

页的类型为 Text/Image 。

  

3.     索引的存储
3.1.     B-树(Balance Tree)

以页为节点左右平衡。

3.2.     聚集索引

数据本身是聚集索引的一部分（叶子节点）。索引中每个级别的页（包括叶级别的数据页）链接在一个双向链接的列表中，页内数据有序。通过使用键值来执行从一个级别到另一级别的导航。

注：任何索引都只是逻辑排序，并不会物理排序。

3.3.     非聚集索引

非页级别同聚集索引，叶级别为索引页非数据页。叶级索引页中的索引行含：键值、行书签（BookMark）。在聚集索引上的表，书签即相应数据行的聚集索引键；堆上的表，书签为行标示符RID（文件号：页号：槽（slot）号）

注：堆上的非聚集索引数据页之间无链接

     覆盖索引（include）：一种特殊的非聚集索引——叶上包含数据信息

参考资料：
     http://technet.microsoft.com/zh-cn/library/ms189051.aspx
     Sql Server2005 技术内幕