SQL Server 深入解析索引存储(上)

原文:SQL Server 深入解析索引存储(上)

标签:SQL SERVER/MSSQL SERVER/数据库/DBA/索引体系结构/堆

概述

     最近要分享一个课件就重新把这块知识整理了一遍出来,篇幅有点长,想要理解的透彻还是要上机实践。

 

 

 

正文

聚集索引

--创建测试数据库
CREATE DATABASE Ixdata
GO
USE [Ixdata]
GO
---创建测试表
CREATE TABLE Orders
(ID INT PRIMARY KEY IDENTITY(1,1),
NAME CHAR(80)NOT NULL,
IDATE DATETIME NOT NULL DEFAULT(GETDATE())
);
GO
---插入1000条测试数据
DECLARE @ID INT=1
WHILE(@ID<=1000)
BEGIN
INSERT INTO Orders(NAME)VALUES(商品+CONVERT(NVARCHAR(20),@ID))
SET @ID=@ID+1 
END
GO
SELECT * FROM Orders 
GO

分析新创建的表的页的信息

---显示跟踪标志的状态
DBCC TRACESTATUS

---开启跟踪标志
DBCC TRACEON(3604,2588)
--DBCC TRACEOFF(3604,2588)
---获取对象的数据页,结构:数据库、对象、显示
DBCC IND(Ixdata,Orders,-1)

/*
1:显示所有分页的信息,包括IAM分页,数据分页,所有存在的LOB分页和行溢出页,索引分页
-1: 显示所有IAM、数据分页、及指定对象上全部索引的索引分页.
-2: 显示指定对象的所有IAM分页
0:显示所有IAM、数据分页.
*/

DBCC IND的表结构

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还可以通过另一种方法来测试:

select so.name, so.object_id, sp.index_id, internals.total_pages, internals.used_pages, internals.data_pages,first_iam_page, 
 first_page, root_page
from sys.objects so
inner join sys.partitions sp on so.object_id = sp.object_id
inner join sys.allocation_units sa on sa.container_id = sp.hobt_id
inner join sys.system_internals_allocation_units internals on internals.container_id = sa.container_id
where so.object_id = object_id(orders)

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 最后三个字段分别是IAM页,根页,和第一个数据页;它们分别用16进制来表示,拿first_iam_page来分析,首先将编码从右往左一个字节接着一个字节反过来排行(0X代表16进制),结果就是0X,00 01,00 00 00 50;前两个字节代表文件组号,最后4个字节代表页号。16进制的0001转换成10进制就是1;16进制的00 00 00 50转换成10进制就是5*16的1次方=5*16=80,所以第一个数据页是4*16+15=79,根页是5*16+9=89 结果和前面的查询出来的结果是一样的。从表格的otal_pages,used_pages,data_pages得到的结果也和前面查询出来的结果是一致的,总分配了17个页,使用了15个页包括13个数据页+1个IAM页+1个索引页。

手绘一张当前表格的聚集索引体系结构图:

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分析索引页

---DBCC page的格式为(数据库,文件id,页号,显示)
DBCC page(Ixdata,1,89,3)

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 分析结果89页下面的子页总共有13页,每页80条记录,89索引页记录了每页的的键值的最小值,第一页就是id为1-80,第二页81-160,所以当你要找ID为150的数据的时候直接就可以去第90页里面找了。

PAGE HEADER

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 分析数据页

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通过这些数据我们基本上可以知道90页的基本情况了,包括它的字段长度,上一页、下一页,还有该页的所以记录(这里没有截图出来).

插入20万条记录分析索引结构 

--插入20万条记录分析索引结构 
DECLARE @ID INT=1
WHILE(@ID<=200000)
BEGIN
INSERT INTO Orders(NAME)VALUES(商品+CONVERT(NVARCHAR(20),@ID))
SET @ID=@ID+1 
END




CREATE TABLE Page
(
  PageFID         TINYINT, 
  PagePID         INT,   
  IAMFID          TINYINT, 
  IAMPID          INT, 
  ObjectID        INT,
  IndexID         TINYINT,
  PartitionNumber TINYINT,
  PartitionID     BIGINT,
  iam_chain_type  VARCHAR(30),    
  PageType        TINYINT, 
  IndexLevel      TINYINT,
  NextPageFID     TINYINT,
  NextPagePID     INT,
  PrevPageFID     TINYINT,
  PrevPagePID     INT 
);
GO
INSERT INTO Page EXEC(DBCC IND(Ixdata,Orders,-1))

---查询索引页
SELECT  [PageFID]
      ,[PagePID]
      ,[IAMFID]
      ,[IAMPID]
      ,[ObjectID]
      ,[IndexID]
      ,[PartitionNumber]
      ,[PartitionID]
      ,[iam_chain_type]
      ,[PageType]
      ,[IndexLevel]
      ,[NextPageFID]
      ,[NextPagePID]
      ,[PrevPageFID]
      ,[PrevPagePID]
  FROM [Ixdata].[dbo].[Page]
  WHERE PageType=2
  go
 select so.name, so.object_id, sp.index_id, internals.total_pages, internals.used_pages, internals.data_pages,first_iam_page, 
 first_page, root_page
from sys.objects so
inner join sys.partitions sp on so.object_id = sp.object_id
inner join sys.allocation_units sa on sa.container_id = sp.hobt_id
inner join sys.system_internals_allocation_units internals on internals.container_id = sa.container_id
where so.object_id = object_id(orders) 

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通过两种方法查询到的索引页的数量是一样的,下面的这种计算方法是2524-2513-1(IAM页)=10,其中807页是root_page页它在第二级,其它的是中间级索引页页就是第一级;页可以通过下面的16进制计算出来,IAM=5*16=80,ROOT_PAGE=3*16*16+2*16+7=807

再分析89页

---DBCC page的格式为(数据库,文件id,页号,显示)
DBCC page(Ixdata,1,89,3)

查询结果总共有269行,页就是269个数据页,orders表总共插入了201000条记录,一个页面存80条记录,就需要2513个页面和上面查询到的data_page是一样的。每个索引页存储269个数据页面就需要(‘select 2513*1.0/269’除不尽加1)10个索引页,查询最后一个索引页2698发现它还没分页共存储了361条记录,总共8*269+361=2513

手绘存储结构 

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手绘的有点难看,但是意思差不多表达出来了。

大型对象 (LOB) 列

 根据聚集索引中的数据类型,每个聚集索引结构将有一个或多个分配单元,将在这些单元中存储和管理特定分区的相关数据。每个聚集索引的每个分区中至少有一个 IN_ROW_DATA 分配单元。如果聚集索引包含大型对象 (LOB) 列,则它的每个分区中还会有一个 LOB_DATA 分配单元。如果聚集索引包含的变量长度列超过 8,060 字节的行大小限制,则它的每个分区中还会有一个 ROW_OVERFLOW_DATA 分配单元。

---创建测试表
CREATE TABLE Orderslob
(ID INT PRIMARY KEY IDENTITY(1,1),
NAME CHAR(80)NOT NULL,
Product NVARCHAR(MAX) NOT NULL,
IDATE DATETIME NOT NULL DEFAULT(GETDATE())
);
GO
---插入1000条测试数据
DECLARE @ID INT=1
WHILE(@ID<=1000)
BEGIN
INSERT INTO Orderslob(NAME,Product)VALUES(CONVERT(NVARCHAR(20),@ID)+商品,REPLICATE(@ID,2))
SET @ID=@ID+1 
END
--REPLICATE(@ID,200)
GO

DBCC IND(Ixdata,Orderslob,1)

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--查看2719数据页的信息
DBCC page(Ixdata,1,2719,1)

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结果记录了每一条记录的偏移量。

 

每个人在自己的电脑上面测试页面id会不一样,但是反应的结果是一样的。

总结

  本来想全部写完的,等写完这部分的时候发现篇幅已经有点长了,而且自己也有的吃不消熬到1点才写完,接下来还有中下两部分会尽快在几天内写完,欢迎关注。   

 

如果文章对大家有帮助,希望大家能给个推荐,谢谢!!!

 

备注:

    作者:pursuer.chen

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