SQL Server Page數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)深入分析

2019-02-10 16:28:53 來源:互聯(lián)網(wǎng)作者:laozhang 人氣: 次閱讀 897 條評論

SQL Server存儲數(shù)據(jù)的基本單元是Page,每一個Page的大小是8KB,數(shù)據(jù)文件是由Page構(gòu)成的。在同一個數(shù)據(jù)庫上,每一個Page都有一個唯一的資源標識,標識符由三部分組成...

  SQL Server存儲數(shù)據(jù)的基本單元是Page,每一個Page的大小是8KB,數(shù)據(jù)文件是由Page構(gòu)成的。在同一個數(shù)據(jù)庫上,每一個Page都有一個唯一的資源標識,標識符由三部分組成:db_id,file_id,page_id,例如,15:1:8733,15是數(shù)據(jù)庫的ID,1是數(shù)據(jù)文件的ID,8733是Page的編號,Page的編號從0依次遞增。8個連續(xù)的Page組成一個區(qū)(Extent),數(shù)據(jù)文件中已分配(Allocated)的空間被分割成區(qū)的整數(shù)倍。一次磁盤IO操作作用于Page級別,而空間分配的最小單元是區(qū)。

  Page是用于存儲數(shù)據(jù)的,不同類型的Page存儲的數(shù)據(jù)是不同的,Page的結(jié)構(gòu)也是不同的。有些Page是用于存儲數(shù)據(jù)的,叫做Data Page,有些Page是用于存儲索引結(jié)構(gòu)中的中間節(jié)點的,叫做Index Page,有些Page是SQL Server存儲引擎使用的,用于管理Page的,叫做系統(tǒng)頁。本文關(guān)注的是Data Page和Index Page,跟數(shù)據(jù)表有關(guān)。

  日志文件沒有Page結(jié)構(gòu),它是由一系列的日志記錄構(gòu)成的。

一,Page的結(jié)構(gòu)

  每一個Page都由 頭部(Header),內(nèi)容(Content)和行偏移量(Offset)組成,頭部是在Page的開始處,占用96Bytes,用于存儲Page的編號,Page的類型,分配單元(Allocation Unit)等系統(tǒng)信息。注:在單個Page中最多存儲8060Bytes的數(shù)據(jù)。

  The maximum amount of data and overhead that is contained in a single row on a page is 8,060 bytes (8 KB).

  數(shù)據(jù)行存儲在Page Header之后,數(shù)據(jù)行在Page中的物理存儲是無序的,行的邏輯順序是由行偏移(Row Offset)確定的,行偏移存儲在Page的末尾,每一個行偏移是一個Slot,占用2B。行偏移連續(xù)排列在Page的末尾,稱作槽數(shù)組(Slot Array)。行偏移以倒序方式存儲行的偏移量,這意味著,從Page末尾向Page 開頭計數(shù),第一行的偏移量存儲在Page的末尾Slot中,第二行的偏移量存儲在Page末尾的第二個Slot中。

二,查看Page頭部信息

  Page頭部信息存儲的是Page的系統(tǒng)信息,可以使用非正式的命令來查看:?

  1. DBCC PAGE(['database name'|database id], file_id, page_number, print_option = [0|1|2|3] )

  參數(shù):file_id是數(shù)據(jù)庫文件的ID;page_number是Page在當(dāng)前文件中的編號;print_option是指打印信息的詳細程度,默認值是0,只打印Page Header。

  例如,查看資源標識符:15:1:8777733 Page的頭部信息:?

  1. dbcc traceon(3604)
  2. dbcc page(15,1,8777733)

  在我的數(shù)據(jù)庫中,該Page的頭部信息(移除Buffer的數(shù)據(jù))如下所示,?

  1. PAGE: (1:8777733)
  2.  
  3. PAGE HEADER:
  4. Page @0x0000005188B02000
  5.  
  6. m_pageId = (1:8777733) m_headerVersion = 1 m_type = 1
  7. m_typeFlagBits = 0x0 m_level = 0 m_flagBits = 0x220
  8. m_objId (AllocUnitId.idObj) = 28503 m_indexId (AllocUnitId.idInd) = 256
  9. Metadata: AllocUnitId = 72057595905900544
  10. Metadata: PartitionId = 72057594059423744 Metadata: IndexId = 1
  11. Metadata: ObjectId = 1029578706 m_prevPage = (1:8777732) m_nextPage = (1:8777734)
  12. pminlen = 16 m_slotCnt = 2 m_freeCnt = 4513
  13. m_freeData = 3675 m_reservedCnt = 0 m_lsn = (1212327:16:558)
  14. m_xactReserved = 0 m_xdesId = (0:799026688) m_ghostRecCnt = 0
  15. m_tornBits = -1518328013 DB Frag ID = 1
  16.  
  17. Allocation Status
  18. GAM (1:8690944) = ALLOCATED SGAM (1:8690945) = NOT ALLOCATED
  19. PFS (1:8775480) = 0x40 ALLOCATED 0_PCT_FULL DIFF (1:8690950) = CHANGED
  20. ML (1:8690951) = NOT MIN_LOGGED

  Page 頭部中各個字段的含義:

  1,Page的編號

  m_pageId = (1:8777733),該Page所在的File ID 和Page ID

  2,Page的類型

  m_type = 1,Page的類型,常見的類型是數(shù)據(jù)頁和索引頁:

  1 – data page,用于表示:堆表或聚集索引的葉子節(jié)點

  2 – index page,用于表示:聚集索引的中間節(jié)點或者非聚集索引中所有級別的節(jié)點

  其他Page類型(系統(tǒng)頁是管理Page的Page,例如,GAM,IAM等)如下:

  3 – text mix page,4 – text tree page,用于存儲類型為文本的大對象數(shù)據(jù)

  7 – sort page,用于存儲排序操作的中間數(shù)據(jù)結(jié)果

  8 – GAM page,用于存儲全局分配映射數(shù)據(jù)GAM(Global Allocation Map),每一個數(shù)據(jù)文件被分割成4GB的空間塊(Chunk),每一個Chunk都對應(yīng)一個GAM數(shù)據(jù)頁,GAM數(shù)據(jù)頁出現(xiàn)在數(shù)據(jù)文件特定的位置處,一個bit映射當(dāng)前Chunk中的一個區(qū)。

  9 – SGAM page,用于存儲SGAM頁(Shared GAM)

  10 – IAM page,用于存儲IAM頁(Index Allocation Map)

  11 – PFS page,用于存儲PFS頁(Page Free Space)

  13 – boot page,用于存儲數(shù)據(jù)庫的信息,只有一個Page,Page的標識符是:db_id:1:9,

  15 – file header page,存儲數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫的每一個文件都有一個,Page的編號是0。

  16 – diff map page,存儲差異備份的映射,表示從上一次完整備份之后,該區(qū)的數(shù)據(jù)是否修改過。

  17 – ML map page,表示從上一次備份之后,在大容量日志(bulk-Logged)操作期間,該區(qū)的數(shù)據(jù)是否被修改過,This is what allows you to switch to bulk-logged mode for bulk-loads and index rebuilds without worrying about breaking a backup chain.

  18 – a page that's be deallocated by DBCC CHECKDB during a repair operation.

  19 – the temporary page that ALTER INDEX … REORGANIZE (or DBCC INDEXDEFRAG) uses when working on an index.

  20 – a page pre-allocated as part of a bulk load operation, which will eventually be formatted as a ‘real' page.

  3,Page在索引中的級數(shù)

  數(shù)據(jù)頁在索引中的索引級數(shù),m_level=0,表示處于Leaf Level。

  對于堆表(Heap),m_level=0表示的是Data Page;

  對于聚集索引,m_level=0表示的是Data Page;

  對于非聚集索引,m_level=0表示的是葉子節(jié)點

  4, Page的元數(shù)據(jù)

  Page的元數(shù)據(jù)十分重要,不僅能夠查看處Page所在的Object,甚至能夠查看該Page所在的分配單元和分區(qū)ID,在死鎖進行故障排除時十分有用

  Metadata: AllocUnitId =72057595905900544,該Page所在的分配單元ID(allocation_unit_id)

  Metadata: PartitionId =72057594059423744,該Page所在的分區(qū)的分區(qū)ID(partition_id)

  Metadata: IndexId = 1,該Page所在的索引ID

  Metadata: ObjectId = 1029578706,用于表示Page所屬對象的object_id

  5,page的鏈指針

  由于數(shù)據(jù)表的Page并不是單獨存在的,而是通過雙向鏈式結(jié)構(gòu)連接在一起的,

  m_prevPage = (1:8777732) :用于表示前一個page (FileID : PageID)

  m_nextPage = (1:8777734)  :用于表示下一個page (FileID:PageID)

  6, 其他頭部字段

  m_slotCnt = 2 :頁面中Slot的數(shù)量,用于Page中存儲的數(shù)據(jù)行數(shù)

  m_freeCnt = 4513  :頁面中剩余的空間,單位是字節(jié),還剩83字節(jié)的空間

  m_reservedCnt = 0 :為活動事務(wù)保留的存儲空間,單位是字節(jié)

  m_ghostRecCnt = 0 :頁面中存在的幽靈記錄的總數(shù)(ghost record count)

  關(guān)于Page頭部的信息,可以閱讀《Inside the Storage Engine: Anatomy of a page》;

三,利用Page的元數(shù)據(jù)排除死鎖

  Page的元數(shù)據(jù)包含分區(qū)ID,索引ID和對象ID,用戶可以使用這些元數(shù)據(jù),分析死鎖產(chǎn)生的原因。系統(tǒng)追蹤到產(chǎn)生死鎖的資源,可能是一個Page的資源標識符,如果能夠確認發(fā)生死鎖是由于數(shù)據(jù)表或索引的分區(qū)不合理導(dǎo)致的,那么可以重新設(shè)置分區(qū)列,或者設(shè)置分區(qū)邊界值,把單個分區(qū)拆分成多個分區(qū),這樣就能把競爭的臨界資源分配到不同的分區(qū)中,避免查詢請求對資源的競爭,進而減少死鎖的發(fā)生。

  Metadata: PartitionId ,該Page所在的分區(qū)的分區(qū)ID(partition_id);

  Metadata: IndexId ,該Page所在索引ID;

  Metadata: ObjectId,用于表示對象的object_id;

  原文鏈接:http://www.cnblogs.com/ljhdo/p/4803095.html