SQL Server页与区:存储组织细节

1. SQL Server页的基本概念

在SQL Server中,页面是一种基本的存储单元,它是将数据存储在磁盘上的最小单位。一个页面的大小通常是8KB,可以存储一定量的数据。每个页面都有一个唯一的编号,称为Page ID,用来在磁盘上标识该页面。

SQL Server中的页面类型有很多种,其中最常见的是数据页面、索引页面和LOB(大型对象)页面。数据页面存储表中的数据行,每个数据页面可能包含来自多个表的数据行;索引页面存储表的索引键和指向数据页面的指针;LOB页面存储大型对象,如图像、文本等。

下面是一个数据页面的示意图:

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| Header |

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| Row 1 |

| Row 2 |

| ... |

| Row n |

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数据页面由页头和数据行两部分组成。页头存储页面的元数据信息,如Page ID、页面类型等;数据行存储表中的实际数据。

2. 区的概念

在SQL Server中,区(Extent)是一个更大的存储单位,由多个页面组成。一个区的大小通常是64KB,可以存储多个页面。

SQL Server使用混合的存储策略,即不同类型的对象(如表、索引、LOB等)可能存储在不同的区中,但同一类型的对象的页面通常是连续的。

下面是一个区的示意图:

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| Page 1 | Page 2 | ... | Page n |

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一个区可以分为多个不同的区间,每个区间可以存储不同类型的页面。例如,一个区可以存储一个表的数据页面和索引页面。

3. 存储组织细节

3.1 数据页分配与管理

在SQL Server中,数据页面的分配和管理是由缓冲池(Buffer Pool)控制的。缓冲池是一个内存区域,用来缓存从磁盘读取的页面。当需要访问一个页面时,SQL Server会首先在缓冲池中查找该页面,如果缓冲池中没有,则从磁盘读取该页面并放入缓冲池中。

当一个数据库加载时,SQL Server需要为该数据库分配一定数量的缓冲池,该数量可以通过设置Max Server Memory参数来调整。当缓冲池空间不足时,SQL Server会使用一种称为LRU(最近最少使用)的算法来决定哪些页面需要被丢弃,以便为新页面腾出空间。

在SQL Server中,数据页面的分配和管理一般由PFS(Page Free Space)页面控制。PFS页面是一种特殊的页面,用来记录每个数据页面的空闲空间情况。当需要向一个表中插入新行时,SQL Server会首先查找该表的空闲数据页面列表,如果列表为空,则需要从PFS页面中查找空闲数据页面,并修改PFS页面信息。

3.2 区分配与管理

在SQL Server中,区的分配和管理是由SGAM(Shared Global Allocation Map)页面和FGAM(File Global Allocation Map)页面控制的。SGAM页面和FGAM页面都是系统分配的特殊页面,用来记录每个区的空闲情况和类型。

当需要为一个对象(如表或索引)分配新的页面时,SQL Server会首先查找该对象所在文件的FGAM页面,确定该文件中空闲区的类型。然后,SQL Server再查找对应类型的空闲区列表,如果列表为空,则需要在SGAM页面中查找空闲区,并向其中分配新的页面。

3.3 SQL Server页的压缩技术

在SQL Server中,可以使用页的压缩技术来减少存储空间和磁盘I/O。SQL Server支持两种压缩技术,即PAGE压缩和ROW压缩。

PAGE压缩是一种面向整页的压缩技术,它可以将一个或多个数据页面压缩为一个压缩页面。压缩后的页面可以显著减少存储空间和磁盘I/O,但压缩和解压缩操作可能会占用一定的CPU资源。

ROW压缩是一种面向数据行的压缩技术,它可以将单个数据行压缩为一个更小的形式。ROW压缩可以显著减少存储空间和磁盘I/O,同时不会占用太多的CPU资源。但ROW压缩会导致每次更新数据行时需要重新压缩该行。

结论

SQL Server的页与区是用来存储数据的基本单位,其存储组织细节对SQL Server的性能和存储效率具有重要的影响。了解SQL Server页面和区的特性和管理方式,可以帮助管理员优化数据库性能,确保数据的安全性和可靠性。

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