SQL Server Page資料庫結構深入分析

laozhang發表於2019-02-10
SQLServer資料庫

　　SQL Server儲存資料的基本單元是Page，每一個Page的大小是8KB，資料檔案是由Page構成的。在同一個資料庫上，每一個Page都有一個唯一的資源標識，識別符號由三部分組成：db_id,file_id,page_id，例如，15:1:8733，15是資料庫的ID，1是資料檔案的ID，8733是Page的編號，Page的編號從0依次遞增。8個連續的Page組成一個區(Extent)，資料檔案中已分配(Allocated)的空間被分割成區的整數倍。一次磁碟IO操作作用於Page級別，而空間分配的最小單元是區。

　　Page是用於儲存資料的，不同型別的Page儲存的資料是不同的，Page的結構也是不同的。有些Page是用於儲存資料的，叫做Data Page，有些Page是用於儲存索引結構中的中間節點的，叫做Index Page，有些Page是SQL Server儲存引擎使用的，用於管理Page的，叫做系統頁。本文關注的是Data Page和Index Page，跟資料表有關。

　　日誌檔案沒有Page結構，它是由一系列的日誌記錄構成的。

一，Page的結構

　　每一個Page都由 頭部(Header)，內容(Content)和行偏移量(Offset)組成，頭部是在Page的開始處，佔用96Bytes，用於儲存Page的編號，Page的型別，分配單元(Allocation Unit)等系統資訊。注：在單個Page中最多儲存8060Bytes的資料。

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

　　資料行儲存在Page Header之後，資料行在Page中的物理儲存是無序的，行的邏輯順序是由行偏移(Row Offset)確定的，行偏移儲存在Page的末尾，每一個行偏移是一個Slot，佔用2B。行偏移連續排列在Page的末尾，稱作槽陣列(Slot Array)。行偏移以倒序方式儲存行的偏移量，這意味著，從Page末尾向Page 開頭計數，第一行的偏移量儲存在Page的末尾Slot中，第二行的偏移量儲存在Page末尾的第二個Slot中。

二，檢視Page頭部資訊

　　Page頭部資訊儲存的是Page的系統資訊，可以使用非正式的命令來檢視：?

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

　　引數：file_id是資料庫檔案的ID;page_number是Page在當前檔案中的編號;print_option是指列印資訊的詳細程度，預設值是0，只列印Page Header。

　　例如，檢視資源識別符號：15:1:8777733 Page的頭部資訊：?

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

　　在我的資料庫中，該Page的頭部資訊(移除Buffer的資料)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 頭部中各個欄位的含義：

　　1，Page的編號

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

　　2，Page的型別

　　m_type = 1，Page的型別，常見的型別是資料頁和索引頁：

　　1 – data page，用於表示：堆表或聚集索引的葉子節點

　　2 – index page，用於表示：聚集索引的中間節點或者非聚集索引中所有級別的節點

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

　　3 – text mix page，4 – text tree page，用於儲存型別為文字的大物件資料

　　7 – sort page，用於儲存排序操作的中間資料結果

　　8 – GAM page，用於儲存全域性分配對映資料GAM(Global Allocation Map)，每一個資料檔案被分割成4GB的空間塊(Chunk)，每一個Chunk都對應一個GAM資料頁，GAM資料頁出現在資料檔案特定的位置處，一個bit對映當前Chunk中的一個區。

　　9 – SGAM page，用於儲存SGAM頁(Shared GAM)

　　10 – IAM page，用於儲存IAM頁(Index Allocation Map)

　　11 – PFS page，用於儲存PFS頁(Page Free Space)

　　13 – boot page，用於儲存資料庫的資訊，只有一個Page，Page的識別符號是：db_id:1:9，

　　15 – file header page，儲存資料檔案的資料，資料庫的每一個檔案都有一個，Page的編號是0。

　　16 – diff map page，儲存差異備份的對映，表示從上一次完整備份之後，該區的資料是否修改過。

　　17 – ML map page，表示從上一次備份之後，在大容量日誌(bulk-Logged)操作期間，該區的資料是否被修改過，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

　　資料頁在索引中的索引級數，m_level=0，表示處於Leaf Level。

　　對於堆表(Heap)，m_level=0表示的是Data Page;

　　對於聚集索引，m_level=0表示的是Data Page;

　　對於非聚集索引，m_level=0表示的是葉子節點

　　4, Page的後設資料

　　Page的後設資料十分重要，不僅能夠檢視處Page所在的Object，甚至能夠檢視該Page所在的分配單元和分割槽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所在的分割槽的分割槽ID(partition_id)

　　Metadata: IndexId = 1，該Page所在的索引ID

　　Metadata: ObjectId = 1029578706，用於表示Page所屬物件的object_id

　　5，page的鏈指標

　　由於資料表的Page並不是單獨存在的，而是透過雙向鏈式結構連線在一起的，

　　m_prevPage = (1:8777732) ：用於表示前一個page (FileID : PageID)

　　m_nextPage = (1:8777734)　　：用於表示下一個page (FileID:PageID)

　　6, 其他頭部欄位

　　m_slotCnt = 2 ：頁面中Slot的數量，用於Page中儲存的資料行數

　　m_freeCnt = 4513　 ：頁面中剩餘的空間，單位是位元組，還剩83位元組的空間

　　m_reservedCnt = 0 ：為活動事務保留的儲存空間，單位是位元組

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

　　關於Page頭部的資訊，可以閱讀《Inside the Storage Engine: Anatomy of a page》;

三，利用Page的後設資料排除死鎖

　　Page的後設資料包含分割槽ID，索引ID和物件ID，使用者可以使用這些後設資料，分析死鎖產生的原因。系統追蹤到產生死鎖的資源，可能是一個Page的資源識別符號，如果能夠確認發生死鎖是由於資料表或索引的分割槽不合理導致的，那麼可以重新設定分割槽列，或者設定分割槽邊界值，把單個分割槽拆分成多個分割槽，這樣就能把競爭的臨界資源分配到不同的分割槽中，避免查詢請求對資源的競爭，進而減少死鎖的發生。

　　Metadata: PartitionId ，該Page所在的分割槽的分割槽ID(partition_id);

　　Metadata: IndexId ，該Page所在索引ID;

　　Metadata: ObjectId，用於表示物件的object_id;

　　原文連結：http://www.cnblogs.com/ljhdo/p/4803095.html

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