SQL Server数据页

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一:背景

1.讲故事

最近给一位朋友做 SQL 慢语句 优化,花了些时间调优,遗憾的是 SQLSERVER 非源码公开,玩起来不是那么顺利,不过从这次经历中我觉得明年的一个重大任务就是好好研究一下它,争取在 SQLSERVER 性能优化上做一些成绩,哈哈! 个人觉得要想深入研究 SQLSERVER,得从它的存储引擎说起,说到存储引擎又得从核心的 数据页 说起,毕竟 mdf 就是由 数据页 拼出来的,当然理解的不对大家可以指出来。

二:理解数据页

1. 什么是数据页

一般来说,对大块资源或者数据进行高效管理都会按照一定粒度来划分的,比如说 Windows 对内存的管理就是按照 内存页 (4k) 来进行划分,言外之意就是 SQLSERVER 对 mdf 的管理也是按照 数据页 (8k) 来划分的,画个图大概就是这样的。

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那如何来验证这个结论呢?刚才也说了数据都在数据页上,我们弄点数据然后在指定的数据页上提取出来就好了,这里用的是 SQLServer 2019

2. 寻找数据所在的数据页

刚才图中也说了 mdf 是由无数个 数据页 拼出来的,那如何找到 person 表所在的数据页呢?其实微软提供了一个 dbcc ind 命令可以帮我们洞察出来,同时记得开始 3604 标记,让输出显示在控制台上,而不是默认的错误日志中,这个命令具体怎么用,大家可以查看官方文档。

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从输出看有两条记录,第一个是 PagePID=41 是 IAM 数据页,而PagePID=280 就是我们 person 表记录所在的数据页编号,也就是说 person 表的记录在 mdf 文件偏移为 0n280 * 0n8192 的位置,用 WinDbg 算一下就是 0x00230000

那是不是呢?可以用 WinHex 验证一下,为了不出现进程占用,先把 MyTestDB 下线了,最后记得再上线即可。

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从 WinHex 上看,果然是在偏移为 0x00230000 这个数据页上。

3. 如何从内存中看到数据页

刚才我们看到的数据页只是物理硬盘上的,但数据页和数据页之间的逻辑关系肯定是在内存中用一定的数据结构来承载的,接下来看下这个 数据页 映射到 SQLSERVER 进程内存的哪里呢?微软提供了 DBCC PAGE 命令可以查看指定 数据页 的详细信息。

输出结果如下:

从上面的 Memory Dump 区节中可以看到,数据在进程内存的 000000F840DF8064 ~ 000000F840DF8078 范围内,这里要吐槽的是内存地址按照 大端布局 的,看起来很不习惯,可以用 windbg 用 小端布局 来显示。

4. sql 请求源码研究

喜欢玩 windbg 的朋友肯定想对 sqlserver 进行汇编级洞察,比如研究下 sql 请求在 sqlserver 里面的执行流是什么样的? 其实很简单,我们可以这样处理,使用 ba 对 john 的内存地址下一个硬件断点,即 ba r4 000000f840df8064+0x4 ,然后在 SSMS 上执行一条 SELECT * FROM person 语句,因为要提取 john 自然就会命中。

从线程栈上看,有 SQLSERVER 核心的 Scheduler ,Task 以及 命令分析器,查询优化器,查询执行器 等各种核心元素,后续再慢慢研究吧。

三: 总结

深入的理解数据,索引在数据页上的布局,可以从根本上帮助我们理解如何减少请求在数据页上的流转,减少逻辑读,从而提升 sql 的查询性能。

参考

https://mp.weixin.qq.com/s/r-kMxYXhga0GVxxhsVP2BA

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小麦苗

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