MSSQL时序图:解析架构变化轨迹

1. MSSQL的基本架构

MSSQL是由微软开发的一款关系型数据库管理系统,最初是Sybase SQL Server的一个版本。MSSQL的架构可以大致分为四个部分,分别是应用程序层、逻辑层、存储层和物理层。

1.1 应用程序层

应用程序层提供与MSSQL的通信接口,包括ODBC、OLE DB以及ADO.NET等接口。其中,ODBC是最为常用的接口之一,支持多种平台和开发语言。ODBC的操作流程如下:

应用程序调用ODBC API发起SQL请求

ODBC驱动程序将SQL请求解析成ODBC API定义的格式

ODBC驱动程序与MSSQL进行通信,传输SQL语句

SQL Server将响应结果返回给ODBC驱动程序

ODBC驱动程序将结果转化为ODBC API定义的格式,返回给应用程序

1.2 逻辑层

逻辑层是MSSQL的核心部分,它包括MSSQL的查询优化器、执行计划生成器和存储过程执行器等组成部分。其中,查询优化器是整个逻辑层中最重要的组成部分,它负责将SQL查询语句转化为一个执行计划。执行计划是一个树形结构,包含了从查询语句中解析出来的算子,以及不同算子之间的关系。执行计划生成器根据查询优化器生成的执行计划来构建执行代码。

1.3 存储层

存储层负责管理MSSQL中的数据存储,包括表、索引、日志和内存等组成部分。在存储层中,表是数据存储的最基本单元,每个表都由一个或多个数据页面组成,每个数据页面又由多个数据行组成。

1.4 物理层

物理层负责管理MSSQL的物理存储结构,包括文件组、文件和页面等组成部分。文件组是一个逻辑上的概念,用于对MSSQL中的数据进行组织和管理。每个文件组包含一个或多个数据文件,每个数据文件又由多个页面组成。页面是MSSQL中的最小存储单元,在进行数据读写操作时,MSSQL操作的是页面而非单个数据行。

2. MSSQL架构的变化

MSSQL的架构随着版本的迭代和技术的演进而不断变化,下面将对MSSQL架构的变化轨迹进行简单的回顾。

2.1 SQL Server 2000

SQL Server 2000是MSSQL的一个重要版本,它的架构主要由Query Processor、Storage Engine、Distributed Query Processor和Replication Engine等组成部分构成。

Query Processor是SQL Server 2000的查询执行引擎,它接收应用程序发送的SQL请求,通过解析、编译、优化和执行等过程,生成最终的执行计划,并将结果返回给应用程序。

Storage Engine是SQL Server 2000的存储引擎,它负责管理SQL Server中定义的所有对象,包括表、索引、触发器、存储过程和视图等。它还负责管理SQL Server的日志文件,包括事务日志和错误日志等。

在SQL Server 2000中,存储引擎由多个内部组件组成,包括Data Manager、Lock Manager、Buffer Manager以及Index Manager等。其中,Data Manager负责管理数据页面的读写和分配,Lock Manager负责管理SQL Server的锁机制,Buffer Manager负责管理数据缓存,Index Manager负责管理索引相关的逻辑。

除了核心组件外,SQL Server 2000还包括分布式查询引擎和复制引擎等附加组件,用于支持分布式查询和数据复制等功能。

2.2 SQL Server 2005

SQL Server 2005是MSSQL的一个重要版本,它带来了很多重要的特性和改进,包括CLR集成、XML支持和Database Mirroring等功能。

SQL Server 2005的架构发生了一些重要的变化,它引入了Service Broker组件,Service Broker是SQL Server中的消息传递框架,它实现了基于队列的异步消息传递。Service Broker的引入使得SQL Server具备了可靠的消息传递机制,并且提升了SQL Server的可扩展性。

在SQL Server 2005中,存储引擎也发生了一些重要的变化,它引入了Row Versioning和Snapshot Isolation等特性,这些特性提高了数据的并发性和可重复性。

2.3 SQL Server 2008

SQL Server 2008是MSSQL的一个重要版本,它带来了很多重要的特性和改进,包括压缩、分区表和策略管理等功能。

在SQL Server 2008中,存储引擎发生了一些改变,特别是引入了Page Compression和Partitioning等特性,这些特性提高了存储的效率和性能。

2.4 SQL Server 2012

SQL Server 2012是MSSQL的一个重要版本,它带来了很多重要的特性和改进,包括列存储、可扩展性和高可用性等功能。

在SQL Server 2012中,存储引擎发生了一些重要的变化,特别是引入了Column Store Index和Non-Clustered Column Store Index等特性,这些特性提高了查询性能和数据压缩比例。

3. 总结

MSSQL的架构随着版本的迭代和技术的演进而不断变化,每个版本的改进都为MSSQL的性能和可靠性带来新的提升。熟练掌握MSSQL的架构和特性,是每个数据工程师和数据库管理员必备的技能之一。

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