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/聚集索引

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。

--创建测试数据库CREATE DATABASE IxdataGOUSE [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=1WHILE(@ID<=1000)BEGININSERT INTO Orders(NAME)VALUES('商品'+CONVERT(NVARCHAR(20),@ID))SET @ID=@ID+1 ENDGOSELECT * 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

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_pagefrom sys.objects soinner join sys.partitions sp on so.object_id = sp.object_idinner join sys.allocation_units sa on sa.container_id = sp.hobt_idinner join sys.system_internals_allocation_units internals on internals.container_id = sa.container_idwhere so.object_id = object_id('orders')

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：

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)

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

分析数据页

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=1WHILE(@ID<=200000)BEGININSERT INTO Orders(NAME)VALUES('商品'+CONVERT(NVARCHAR(20),@ID))SET @ID=@ID+1 ENDCREATE 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 );GOINSERT 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_pagefrom sys.objects soinner join sys.partitions sp on so.object_id = sp.object_idinner join sys.allocation_units sa on sa.container_id = sp.hobt_idinner join sys.system_internals_allocation_units internals on internals.container_id = sa.container_idwhere so.object_id = object_id('orders') 

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

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=1WHILE(@ID<=1000)BEGININSERT INTO Orderslob(NAME,Product)VALUES(CONVERT(NVARCHAR(20),@ID)+'商品',REPLICATE(@ID,2))SET @ID=@ID+1 END--REPLICATE(@ID,200)GODBCC IND(Ixdata,Orderslob,1)

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

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。

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。