SQL Server Page结构深入分析

这篇文章主要介绍了SQL Server Page结构的详细分析,从概念,原理等方便做了详细说明,一起来学习下。

SQL Server存储数据的基本单元是Page,每一个Page的大小是8KB,数据文件是由Page构成的。在同一个数据库上,每一个Page都有一个唯一的资源标识,标识符由三部分组成:db_id,file_id,page_id,例如,15:1:8733,15是数据库的ID,1是数据文件的ID,8733是Page的编号,Page的编号从0依次递增。8个连续的Page组成一个区(Extent),数据文件中已分配(Allocated)的空间被分割成区的整数倍。一次磁盘IO操作作用于Page级别,而空间分配的最小单元是区。

Page是用于存储数据的,不同类型的Page存储的数据是不同的,Page的结构也是不同的。有些Page是用于存储数据的,叫做Data Page,有些Page是用于存储索引结构中的中间节点的,叫做Index Page,有些Page是SQL Server存储引擎使用的,用于管理Page的,叫做系统页。本文关注的是Data Page和Index Page,跟数据表有关。

日志文件没有Page结构,它是由一系列的日志记录构成的。

一,Page的结构

每一个Page都由 头部(Header),内容(Content)和行偏移量(Offset)组成,头部是在Page的开始处,占用96Bytes,用于存储Page的编号,Page的类型,分配单元(Allocation Unit)等系统信息。注:在单个Page中最多存储8060Bytes的数据。

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

SQL Server Page结构深入分析

数据行存储在Page Header之后,数据行在Page中的物理存储是无序的,行的逻辑顺序是由行偏移(Row Offset)确定的,行偏移存储在Page的末尾,每一个行偏移是一个Slot,占用2B。行偏移连续排列在Page的末尾,称作槽数组(Slot Array)。行偏移以倒序方式存储行的偏移量,这意味着,从Page末尾向Page 开头计数,第一行的偏移量存储在Page的末尾Slot中,第二行的偏移量存储在Page末尾的第二个Slot中。

二,查看Page头部信息

Page头部信息存储的是Page的系统信息,可以使用非正式的命令来查看:

?

1

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

参数:file_id是数据库文件的ID;page_number是Page在当前文件中的编号;print_option是指打印信息的详细程度,默认值是0,只打印Page Header。

例如,查看资源标识符:15:1:8777733 Page的头部信息:

?

1

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dbcc traceon(3604)

dbcc page(15,1,8777733)

在我的数据库中,该Page的头部信息(移除Buffer的数据)如下所示,

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PAGE: (1:8777733)

PAGE HEADER:

Page @0x0000005188B02000

m_pageId = (1:8777733) m_headerVersion = 1 m_type = 1

m_typeFlagBits = 0x0 m_level = 0 m_flagBits = 0x220

m_objId (AllocUnitId.idObj) = 28503 m_indexId (AllocUnitId.idInd) = 256

Metadata: AllocUnitId = 72057595905900544

Metadata: PartitionId = 72057594059423744 Metadata: IndexId = 1

Metadata: ObjectId = 1029578706 m_prevPage = (1:8777732) m_nextPage = (1:8777734)

pminlen = 16 m_slotCnt = 2 m_freeCnt = 4513

m_freeData = 3675 m_reservedCnt = 0 m_lsn = (1212327:16:558)

m_xactReserved = 0 m_xdesId = (0:799026688) m_ghostRecCnt = 0

m_tornBits = -1518328013 DB Frag ID = 1

Allocation Status

GAM (1:8690944) = ALLOCATED SGAM (1:8690945) = NOT ALLOCATED

PFS (1:8775480) = 0x40 ALLOCATED 0_PCT_FULL DIFF (1:8690950) = CHANGED

ML (1:8690951) = NOT MIN_LOGGED

Page 头部中各个字段的含义:

1,Page的编号

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

2,Page的类型

m_type = 1,Page的类型,常见的类型是数据页和索引页:

1 – data page,用于表示:堆表或聚集索引的叶子节点
2 – index page,用于表示:聚集索引的中间节点或者非聚集索引中所有级别的节点
其他Page类型(系统页是管理Page的Page,例如,GAM,IAM等)如下:

3 – text mix page,4 – text tree page,用于存储类型为文本的大对象数据
7 – sort page,用于存储排序操作的中间数据结果
8 – GAM page,用于存储全局分配映射数据GAM(Global Allocation Map),每一个数据文件被分割成4GB的空间块(Chunk),每一个Chunk都对应一个GAM数据页,GAM数据页出现在数据文件特定的位置处,一个bit映射当前Chunk中的一个区。
9 – SGAM page,用于存储SGAM页(Shared GAM)
10 – IAM page,用于存储IAM页(Index Allocation Map)
11 – PFS page,用于存储PFS页(Page Free Space)
13 – boot page,用于存储数据库的信息,只有一个Page,Page的标识符是:db_id:1:9,
15 – file header page,存储数据文件的数据,数据库的每一个文件都有一个,Page的编号是0。
16 – diff map page,存储差异备份的映射,表示从上一次完整备份之后,该区的数据是否修改过。
17 – ML map page,表示从上一次备份之后,在大容量日志(bulk-Logged)操作期间,该区的数据是否被修改过,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在索引中的级数

数据页在索引中的索引级数,m_level=0,表示处于Leaf Level。

对于堆表(Heap),m_level=0表示的是Data Page;
对于聚集索引,m_level=0表示的是Data Page;
对于非聚集索引,m_level=0表示的是叶子节点

4, Page的元数据

Page的元数据十分重要,不仅能够查看处Page所在的Object,甚至能够查看该Page所在的分配单元和分区ID,在死锁进行故障排除时十分有用

Metadata: AllocUnitId =72057595905900544,该Page所在的分配单元ID(allocation_unit_id)
Metadata: PartitionId =72057594059423744,该Page所在的分区的分区ID(partition_id)
Metadata: IndexId = 1,该Page所在的索引ID
Metadata: ObjectId = 1029578706,用于表示Page所属对象的object_id
5,page的链指针

由于数据表的Page并不是单独存在的,而是通过双向链式结构连接在一起的,

m_prevPage = (1:8777732) :用于表示前一个page (FileID : PageID)
m_nextPage = (1:8777734)  :用于表示下一个page (FileID:PageID)

6, 其他头部字段

m_slotCnt = 2 :页面中Slot的数量,用于Page中存储的数据行数
m_freeCnt = 4513  :页面中剩余的空间,单位是字节,还剩83字节的空间 
m_reservedCnt = 0 :为活动事务保留的存储空间,单位是字节
m_ghostRecCnt = 0 :页面中存在的幽灵记录的总数(ghost record count)
关于Page头部的信息,可以阅读《Inside the Storage Engine: Anatomy of a page》;

三,利用Page的元数据排除死锁

Page的元数据包含分区ID,索引ID和对象ID,用户可以使用这些元数据,分析死锁产生的原因。系统追踪到产生死锁的资源,可能是一个Page的资源标识符,如果能够确认发生死锁是由于数据表或索引的分区不合理导致的,那么可以重新设置分区列,或者设置分区边界值,把单个分区拆分成多个分区,这样就能把竞争的临界资源分配到不同的分区中,避免查询请求对资源的竞争,进而减少死锁的发生。

Metadata: PartitionId ,该Page所在的分区的分区ID(partition_id);
Metadata: IndexId ,该Page所在索引ID;
Metadata: ObjectId,用于表示对象的object_id;

原文链接:http://www.cnblogs.com/ljhdo/p/4803095.html

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