老汉写的--SQLSERVER数据存储内幕

sqlSERVER 数据库中数据如何存储是sqlSERVER 数 据库核心的知识, 同时网络上相关的参考资料也比较少! 近 段时间通过学习相关知识，将自己对sqlSERVER 数据库在数据存储方面的理解整理下来，一方面 希望能加深自己的印象，另一方面也希望能给其他的朋友提供相关的参考!

一：存储文 件类型
    　sqlSERVER 有 两种数据存储文件，分别是数据文件和日志文件。
　　其中：数据文件是以8K( ＝8192Byte) 的页面(Page) 作为存储单元的。
　　而日志文件是 以日志记录作为存储单元。

　　本文只讨论数据文件的存储方式，不涉及到日志文件存储方式。

数据文件以页面做为存储单元存储数据，要理解数据文件的存储方式， 必须了解sqlSERVER 中定义的页面类型种类。

二： 页面类型
   sqlSERVER 中页面类型有8 种, 具体每种类型的详细说明，见下图：
  

用户的数据一般存放在数据页面中, 由上图可以看出, 数据页包含数据行中除 text 、ntext 和 image 数据外的所有数据，text 、ntext 和 image 数据存储在单独的页中。 那么在一个数据页面中, 数据是如何存放,sqlSERVER 又 是根据什么来定位页面与页面上的数据呢。要回答这个问题, 有必要先了解数据页面的具体结构。

 

三：数据页面结构

   在数据页上，数据行紧接着页首按顺序放置。在页尾有一个 行偏移表。在行偏移表中，页上的每一行都有一个条目，每个条目记录那一行的第一个字节与页首的距离。行偏移表中的条目序列与页中行的序列相反。 数据页面结构如下图所示，下面将详细解释

其中：数据页面页首：96 个字节，保存着页面的 系统信息，如页的类型、页的可用空间量、拥有页的对象的对象 ID 以 及 该页面 所属于哪个物理文件。
            数据区：对应于上图中所有数据行的总 区域，存放真正的数据，是以 Slot 为单位。一个 Slot 就是对应于一条数据记录行，从 0 开始编号 , 以 16 进制反序保存 ,Slot0,  Slot1.... 。
          行偏移数组：用于记录该数据页面中每个 Slot 在数据页面所处的相对位置，便于定位和检索每个 Slot 在数据页面中的位置，数组中每个记 录占两个字节。

 

四：存储分配单位：盘区 ( 扩展 Extend)
      虽然 sqlSERVER 中数据文件存储单位是页面 (Page), 但实际 sqlSERVE 并不是为页面为单位给数据分配空 间， sqlSERVER 默认的存储分配单位是盘区。这样做的主要原因是为了提高性能。为了避免频繁的读写 IO ，在表或其它对象分配存储空间，不 是直接分配一个 8K 的页面，而是以一个盘区 (Extend) 为存储分配单位，一个盘区为 8 个页面 (=8 ＊ 8K ＝ 64K) 。

但是这样做虽然 减少了频繁的 IO 读写，提高的数据库性能，但却导致 出一个新问题，那就是在存储那些只有少量数据，不足 8K 的对象，如果也是分配给一个盘区，就 会存在存储空间上的浪费，降低了空间分配效率。

为解决上述问题， sqlSERVER 提供了一种解决方案，定义了两种盘 区类型 , 统一盘区和混合盘区。
       其中 : 统一盘区只能存放同一个对象，该对 象拥有这个盘区的所有页面　　       
            混合盘区：由多个对象共同拥有该盘 区。
       在实际为对象分配存储盘区时，为了提高空间利用率，默认的情况下，如果一个对象一开始 大小小于 8 个页面，就尽量放在混合盘区中，如果该对象大小增加到 8 个页面后， sqlSERVER 会为这个对象重新分配一个统一盘 区。

为了能够通过上述策略来实现为对象 分配存储盘区， sqlSERVER 提供了 GAM/SGAM 机制来管理和维护数据文件的盘区信 息。

其中：

• 全局分配映射表 (GAM)

GAM 页 记录已分配的盘区, 包括统一盘区和混合盘区。每个GAM 包 含 64,000 个盘区，将近 4 GB 的 数据。GAM 对所涵盖区间内的每个盘区都有一位。如果这个位是 1 ，则盘区未分配( 可用) ；如果这个位是 0 ，则盘区已分配。

• 共享全局分配映射表 (SGAM)

SGAM 页 只记录混合盘区，这些盘区当前用作混合盘区而且至少有一个未使用的页。每个 SGAM 包含 64,000 个扩展盘区，将近 4 GB 的数 据。SGAM 对所涵盖区间内的每个扩展盘区都有一位。如果这个位是 1 ，则该扩展盘区就用作混合扩展盘区且有可用的页；如果这个位是 0 ， 则该扩展盘区不用作混合扩展盘区，或者虽然用作混合扩展盘区但其所有页都正在使用中。

 

根 据扩展盘区的当前使用情况，每个扩展盘区在 GAM 和 SGAM 中有以下位模式设置。

          

     

      通过这样的策略简化 了盘区管理算法。若要分配统一盘区， sql Server 在 GAM 中搜索是 1 的位，然后将它设成 0 。若要查找有可用页的混合盘区， sql Server 在 SGAM 中搜索是 1 的位。若要分配混合盘区， sql Server 在 GAM 中搜索是 1 的位，并将它设置为 0 ，然后将 SGAM 中相应的位也设置为 1 。若要释放盘区， sql Server 应确保 GAM 位设置为 1 而且 SGAM 位设置为 0 。 sql Server 内部实际使用的算法比这里叙述的算法要复杂（ sql Server 在数据库中均匀分布数据）， , 但道理大致如此。

 

 

五：查看实际的数据页面信息

  数据存储相关的知识大致如上所述，理论性较强，但我们可以通过未公开的 DBCC 命令，直接查看某个数据页面的内 容，得到直观上的数据存储信息。
      具体是通过使用 DBCC 命令： DBCC PAGE.
      简单的使用例子如下：
   // 查看数据页面的内容的方法
    －－ 打开查看数据页面的开关
    dbcc traceon(3604) // 打开跟踪标记
    dbcc Page(northwind,1,100,1) // 打开 northwind 数据库，第 101 个页面的信息