【SQLSERVER】数据内部存储结构简单探索

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探索数据库内部存储数据" title="存储数据">存储数据存储结构,将从数据库内部如何存储数据,索引数据如何存储,操作数据对存储影响,最后总结。

 数据库经常需要打交道,但是从来没想过数据库内部是如何存储数据。

 今天探索一下数据库内部如何存储数据,从下面几个方面探索

  1. 数据库内部如何存储数据
  2. 索引数据如何存储
  3. 操作数据对存储影响
  4. 总结

数据库内部如何存储数据

1. 要验证,先准备数据,这里创建是一个表,并添加3条数据

createtable DataTable(Id intidentity(1,1), [Name]varchar(50), [Address]varchar(200), CreateTime datetime2)

insertinto DataTable

select"Wilson","广州市天河区",GETDATE() unionall

select"Alice","北京市朝阳区",GETDATE() unionall

select"Key","广州市番禺区",GETDATE()

View Code

2. 利用DBCC查看页数据,数据库名称Demo

DBCC TRACEON(2588,3604)            --打开追踪

DBCC IND(Demo,DataTable,-1) --查看分配情况,这里查到的PageFID,PagePID,用于PAGE查询,PageType = 1 是数据页

DBCC PAGE(Demo,1,224,1) --查看页槽位情况

PAGE是查看cha内容太多,截取部分数据,

Slot 0, Offset 0x60, Length 43, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD Record Attributes = NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS

Record Size =43

Memory Dump@0x000000557C77A060

0000000000000000: 3000100001000000 c0bb04c8 7fea400b 040000020.............@.....

0000000000000014: 001f002b 0057696c 736f6eb9 e3d6ddca d0ccecba ...+.Wilson.........

0000000000000028: d3c7f8 ...

Slot 1, Offset 0x8b, Length 42, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD Record Attributes = NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS

Record Size =42

Memory Dump@0x000000557C77A08B

0000000000000000: 3000100002000000 c0bb04c8 7fea400b 040000020.............@.....

0000000000000014: 001e002a 00416c69 6365b1b1 bea9cad0 b3afd1f4 ...*.Alice..........

0000000000000028: c7f8 ..

Slot 2, Offset 0xb5, Length 40, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD Record Attributes = NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS

Record Size =40

Memory Dump@0x000000557C77A0B5

0000000000000000: 3000100003000000 c0bb04c8 7fea400b 040000020.............@.....

0000000000000014: 001c0028 004b6579 b9e3d6dd cad0b7ac d8aec7f8 ...(.Key............

OFFSET TABLE:

Row - Offset

2 (0x2) -181 (0xb5)

1 (0x1) -139 (0x8b)

0 (0x0) -96 (0x60)

上面是16进制,拿第一条数据来分析,分析完再跟另外两条数据来验证

Slot 0, Offset 0x60, Length 43, DumpStyle BYTE

0000000000000000: 3000100001000000 c0bb04c8 7fea400b 040000020.............@.....

0000000000000014: 001f002b 0057696c 736f6eb9 e3d6ddca d0ccecba ...+.Wilson.........

0000000000000028: d3c7f8

30001000:字段的标志位,没找到官方说明,目前了解是,有可变字段和无可变字段不一致,已经删除的行会从30->3c
01000000:这个明显代表是Id,从另外两条数据可以猜到
c0bb04c8 7fea400b:因为看到Name在后面,这里刚好8个字符,这个应该是时间datetime2,写了个代码将16进制转换datetime2,现在就用代码验证,代码在文章最后放出来,因为时间转换有精度丢失,所以两个时间不是完全一直

04000002:04代表一共有4个字段,02代表一共有连个可变长字段
001f002b: 这里是两个可变字符的偏移量
0057696c 736f6eb9 e3d6ddca d0ccecba d3c7f8:这一串保存是姓名和地址,前面两个00,应该是上面长度的一个分隔符,下面也是用代码验证一下

 到这里也大概清楚SQL如何存储数据,它不是按字段顺序存储,先存固定长度的字段,然后插入分隔的符号,然后存可变长的字段,这样做可能为了减少移动数据带来的成本,后面操作数据会有讲到。

索引数据如何存储

到目前为止,是没有涉及到索引,因为我们上面的数据是没有创建索引,是一个堆表。

索引分非聚集索引和聚集索引

1. 创建非聚集索引

createindex IX_DataTable_Name on DataTable(Name ASC)

1.1 查看数据页分配情况

DBCC IND(Demo,DataTable,-1)        --查看分配情况

DBCC PAGE(Demo,1,280,1) --查看页分配情况

1.2 Page分配情况

Slot 0, Offset 0x60, Length 21, DumpStyle BYTE

Record Type = INDEX_RECORD Record Attributes = NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS

Record Size =21

Memory Dump@0x00000055721FA060

0000000000000000: 36000100000100010002000001001500 416c6963 6...............Alic

0000000000000014: 65 e


Slot 1, Offset 0x75, Length 22, DumpStyle BYTE

Record Type = INDEX_RECORD Record Attributes = NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS

Record Size =22

Memory Dump@0x00000055721FA075

0000000000000000: 36000100000100020002000001001600 4b657920 6...............Key

0000000000000014: 4c69 Li

Slot 2, Offset 0x8b, Length 22, DumpStyle BYTE

Record Type = INDEX_RECORD Record Attributes = NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS

Record Size =22

Memory Dump@0x00000055721FA08B

0000000000000000: 36000100000100000002000001001600 57696c73 6...............Wils

0000000000000014: 6f6e on

1.3 Page页面分析

0100 00010001:这个是行Id,转义过来是(1:256:1),因为现在还是堆表,所以指向行Id

00020000:这个也是正文开始标记

01001500:这里记录索引的长度

后面的就是索引内容

可以看到,索引存储大概结构

指针 -> 索引信息(长度)-> 索引内容

查看行Id,可以使用sys.fn_PhysLocFormatter(%%physloc%%)

select sys.fn_PhysLocFormatter(%%physloc%%),*from DataTable

2  创建聚集索引

createclusteredindex IX_DatTaable_Name on DataTable(Name ASC)

2.1 查看数据页分配情况

DBCC IND(Demo,DataTable,-1)        --IndexID=1就是聚集索引

DBCC PAGE(Demo,1,234,3)

2.2 Page分配情况

0000000000000000:   3000100002000000 20d1565f 0deb400b 050000030....... .V_..@.....

0000000000000014: 001b0020 002c0041 6c696365 b1b1bea9 cad0b3af ... .,.Alice........

0000000000000028: d1f4c7f8

2.3 Page页面分析

这里数据大概格式行Id+定长字段+行信息+变长数据,这里就不展开验证。

值得注意是,这里的字段数量和可变长字段数量为 05000003

这里之所以会多了一个字段,是因为我们添加的聚集索引没有指定唯一,SQL SERVER会自动添加一个4字节的字段,确保聚集索引唯一。

操作数据对存储影响

1. INSERT

insertinto DataTable(Name,Address,CreateTime)

select"Jack","广州市天河区",GETDATE()

1.1 查看Page情况

Slot 0, Offset 0x60, Length 44, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD Record Attributes = NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS

Record Size =44

Memory Dump@0x0000005CD11FA060

0000000000000000: 3000100002000000 40f61b57 1aeb400b 050000030.......@..W..@.....

0000000000000014: 001b0020 002c0041 6c696365 b1b1bea9 cad0b3af ... .,.Alice........

0000000000000028: d1f4c7f8 ....

Slot 1, Offset 0xe3, Length 43, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD Record Attributes = NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS

Record Size =43

Memory Dump@0x0000005CD11FA0E3

0000000000000000: 3000100004000000 350f285e 1aeb400b 050000030.......5.(^..@.....

0000000000000014: 001b001f 002b004a 61636bb9 e3d6ddca d0ccecba .....+.Jack.........

0000000000000028: d3c7f8 ...

 可以看到在Alice后面槽位插入了数据(因为这个表的聚集索引是在Name,升序)

2. UPDATE

update DataTable set Address ="广州市白云区黄边路8号"where Id  =1

2.1 查看Pag情况,用2,查看整个Page

0000005CD387A064:   02000000 40f61b57 1aeb400b 05000003 001b0020  ....@..W..@........ 

0000005CD387A078: 002c0041 6c696365 b1b1bea9 cad0b3af d1f4c7f8 .,.Alice............

0000005CD387A08C: 3000100003000000 40f61b57 1aeb400b 050000030.......@..W..@.....

0000005CD387A0A0: 001b001e 002a004b 6579b9e3 d6ddcad0 b7acd8ae .....*.Key..........

0000005CD387A0B4: c7f83000 10000100 000040f6 1b571aeb 400b0500 ..0.......@..W..@...

0000005CD387A0C8: 0003001b 0021002d 0057696c 736f6eb9 e3d6ddca .....!.-.Wilson.....

0000005CD387A0DC: d0b0d7d4 c6c7f830 0010000400000035 0f285e1a .......0.......5.(^.

0000005CD387A0F0: eb400b05 00000300 1b001f00 2b004a61 636bb9e3 .@..........+.Jack..

0000005CD387A104: d6ddcad0 ccecbad3 c7f83000 10000100 000040f6 ..........0.......@.

0000005CD387A118: 1b571aeb 400b0500 0003001b 00210036 0057696c .W..@........!.6.Wil

0000005CD387A12C: 736f6eb9 e3d6ddca d0b0d7d4 c6c7f8bb c6b1dfc2 son.................

可以看到有2个Wilson的记录,因为更新的字段比原来的长,原来地方放不下,在当前页空闲的地方重新整条记录复制过去,然后偏移量指向新的地址。实际上字段变短了也会发生这种迁移。

这样原来的地方就变成碎片。事实上索引页的维护也是一样道理。

3.DELETE

delete DataTable where Id =2

3.1 查看Pag情况,用2,查看整个Page

3c001000  ................<...

0000005CD627A064: 02000000 40f61b57 1aeb400b 05000003 001b0020 ....@..W..@........

0000005CD627A078: 002c0041 6c696365 b1b1bea9 cad0b3af d1f4c7f8 .,.Alice............

0000005CD627A08C: 3000100003000000 40f61b57 1aeb400b 050000030.......@..W..@.....

可以看到Alice这条记录还存在页上,原来行头的4个标志位从30001000 -> 3c001000

总结

其实数据库如何存储对平常开发没什么影响,只是无聊研究一下。

其实还是有点影响,我能想到如下,未必准确和完整。

1. 尽量选择定长的字段,例如状态,类型这种字段定义int

2. char 是用空间换时间,经常更新字段且比较短的字段可以考虑定义char

3. 超长的varchar字段可以考虑不放在主表,不然一页存不下,又会发生行溢出问题

4. 索引有利有弊,要尽量合理使用索引,特别是聚集索引,非常要谨慎使用。

转发请标明出处:https://www.cnblogs.com/WilsonPan/p/12605299.html

示例代码:https://github.com/WilsonPan/Net.Demos/tree/master/Demo.SQLTools

以上是 【SQLSERVER】数据内部存储结构简单探索 的全部内容, 来源链接: utcz.com/z/532963.html

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