什么是SQL Server
SQL Server是由微软开发的一款关系型数据库管理系统，使用T-SQL（Microsoft SQL Server专用的SQL语言）操作数据库。作为一款功能强大、可靠性高的数据库系统，SQL Server已成为众多企业的首选。
源码阅读意义
源码阅读可以让我们深入了解数据库系统的实现细节，从根本上理解系统的运行原理，对于学习和解决实际问题都有很大帮助。下面我们来深入了解SQL Server的源码。
SQL Server架构
1. SQL Server的架构图
SQL Server的架构分为四层:
客户端层：由ODBC、OLE DB和.NET等提供的API接口。
管理器层：包括SQL Server核心服务，管理和控制数据库的逻辑行为。
关系引擎层：负责处理SQL语句解析、查询优化、执行计划生成等任务。
存储引擎层：用于管理数据存储、检索、索引和数据修改等任务，处理物理数据表和视图等结构。
详细架构图如下：
.NET, ODBC,
/ OLE DB, JDBC ...
/
Client Layer |
--------------------------------|
Management API SQL
Layer Layer V Batch
--------------- ---------------|------------ Execution
Security Query Processor Relational Engine | Lock Manager
Objects and | Metadata | Cache Manager | | Memory Manager
Data Access | Access | Object Store | |
Services | Preparation | Relational | |
| Execution | |
Storage Engine | File Manager
| Page Manager
| Buffer Manager
| I/O Manager
|
Disk
2. SQL Server存储架构
SQL Server存储架构主要包括三类文件：
数据文件(.mdf)：存储数据表、视图和预编译存储过程等对象。
日志文件(.ldf)：用来记录数据库的事务日志，确保数据的安全性和一致性。
备份文件(.bak,.trn)：以二进制格式备份数据库。
SQL Server存储系统的核心包括：
数据库引擎：生成和解析SQL查询语句的关系数据管理器，同时处理存储引擎的请求。
存储引擎：管理数据文件，负责数据页的读取、写入和刷新等操作。
日志引擎：以事务日志的形式记录SQL Server的所有操作。
3. SQL Server的缓存策略
SQL Server的缓存分为三种：
查询执行计划缓存：保存最近使用的执行计划，缩短再次执行查询所需的时间。
数据库页（Buffer Cache）缓存：存储最常访问的数据页，包括数据文件和索引文件。
过程缓存（Procedure Cache）：存储执行过的存储过程。每次当执行存储过程时，SQL Server会尝试从过程缓存中获取结果。
具体实现分析
1. SQL Server Boss概述
Boss是SQL Server架构中的一部分，处于SQL Server Engine的顶层，负责整个SQL Server服务的启动、停止、监控和控制等功能。
Boss的架构主要包括三个部分：
工作线程管理：每秒钟向工作线程池(WorkQueue)提交10个任务请求，同时用增量式机制维持工作队列（WorkerQueue）中的最小任务。
架构管理器（AdHoc）：用于处理XML元数据请求和瞬态的查询请求，同时维护查询级别的缓存。
Server控制：具体包括SOS Task、Service Broker、XEvent等。
2. SQL Server存储架构源码分析
SQL Server存储架构的核心包括存储引擎和日志引擎，下面我们分别进行具体分析：
SQL Server存储引擎
存储引擎具体包括文件管理、页管理和缓存等小组件，其中缓存是核心组件。
文件管理
SQL Server在存储文件方面，采用了类似于多个数据文件、多个数据文件组的策略。
文件损坏处理：当SQL Server打开存储文件的时候，会检查严重的IO闪断和校验和错误。
页管理
页缓存机制：
每个内存页（8KB）被设置为只读、可写，只缓存全部页的部分页、单个页和SQL Server共享页池中共享存储的页。
SQL Server通过LRU等策略维护页的散热等待队列、脏页异步写入（Dirty Page Flusher）、延迟写入（Delayed Write）等缓存优化策略，保证缓存效率。
SQL Server日志引擎
SQL Server的日志引擎主要负责数据库事务处理等功能。
日志实现：
基于Aries算法实现，日志流的处理包括：写入日志(Instant Log Write)、管理日志（Log Manager）。
其中，SQL Server事务日志主要记录了每个事务的开始、提交或回滚，确保事务操作的原子性和一致性。
3. 索引源码实现
SQL Server的索引实现基于B树结构。
B树实现：
一个索引表可以有多个索引列，每个索引列有对应的B树。
一个页的容量是16KB，一个页可以存储多个索引行，每个索引行的大小不超过900字节。
在B树的每个节点中都会有一个权威页ID(“UP”，向上),1~2(“DOWN”，向下)个子节点，一个子节点可以有多个页（多个节点指向同一子节点）。
索引扫描
SQL Server执行简单查询时，会进行索引扫描。
实现步骤：
使用索引描述信息检举索引。
找到索引页根（唯一的选出第一个极端节点的关键）。
使用上下形式遍历子树。
在游走过程中评定每个键值的存在性（Exists），如果存在，则返回键值相应的行。
索引Merge Scan技术
Merge Scan是一种索引扫描技术，它可以将多个搜索条件合并为一个查询结果。
Merge Scan的工作流程：
合并索引列的值的排序结果（根据每个值在所有索引列的值排列顺序确定位置）。
在索引上进行遍历，按照B树的方式遍历每个索引页。
对于多个搜索条件，每个条件单独检索索引，在结果集中访问共有行。
索引之非聚集索引
非聚集索引，顾名思义，亦即原表的数据和索引放在不同的地方。
实现方式：
在搜索索引时，先在索引（二叉树或多支树）上搜索。
找到行的clustered index UUID。
搜索clustered index或heap查找。
总结
SQL Server是一款关系型数据库管理系统，经过查阅其源码可以深入了解其实现原理，便于我们更好地使用SQL Server来处理实际问题。SQL Server主要由客户端层、管理器层、关系引擎层和存储引擎层构成，存储引擎和日志引擎是其核心组件，索引实现基于B树结构。我们了解到，SQL Server拥有强大的缓存策略，可以通过LRU等策略维护页面缓存，实现索引扫描和Merge Scan技术等，提高检索效率。总之，掌握SQL Server的核心源码是我们成为一名合格的数据库处理工程师的必要条件。