sqlserver统一区的简单介绍

SQL数据库中都是以表的形式存储数据的吗?

SQLSERVER数据库中数据存储：

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一：存储文件类型

SQLSERVER有两种数据存储文件，分别是数据文件和日志文件。

其中：数据文件是以8K(＝8192Byte)的页面(Page)作为存储单元的。

而日志文件是以日志记录作为存储单元。本文只讨论数据文件的存储方式，不涉及到日志文件存储方式。

数据文件以页面做为存储单元存储数据，要理解数据文件的存储方式，必须了解SQLSERVER中定义的页面类型种类。

二：页面类型

SQLSERVER中页面类型有8种,具体每种类型的详细说明，见下图：

用户的数据一般存放在数据页面中,由上图可以看出,数据页包含数据行中除 text、ntext 和 image 数据外的所有数据，text、ntext 和 image 数据存储在单独的页中。那么在一个数据页面中,数据是如何存放,SQLSERVER又是根据什么来定位页面与页面上的数据呢。要回答这个问题,有必要先了解数据页面的具体结构。

三：数据页面结构

在数据页上，数据行紧接着页首按顺序放置。在页尾有一个行偏移表。在行偏移表中，页上的每一行都有一个条目，每个条目记录那一行的第一个字节与页首的距离。行偏移表中的条目序列与页中行的序列相反。数据页面结构如下图所示，下面将详细解释

其中：数据页面页首：96个字节，保存着页面的系统信息，如页的类型、页的可用空间量、拥有页的对象的对象 ID 以及该页面所属于哪个物理文件。

　 　数据区：对应于上图中所有数据行的总区域，存放真正的数据，是以Slot为单位。一个Slot就是对应于一条数据记录行，从0开始编号,以16进制反序保存,Slot0,　Slot1....。

　 行偏移数组：用于记录该数据页面中每个Slot在数据页面所处的相对位置，便于定位和检索每个Slot在数据页面中的位置，数组中每个记录占两个字节。

四：存储分配单位：盘区(扩展 Extend)

虽然SQLSERVER中数据文件存储单位是页面(Page),但实际SQLSERVE并不是为页面为单位给数据分配空间，SQLSERVER默认的存储分配单位是盘区。这样做的主要原因是为了提高性能。为了避免频繁的读写IO，在表或其它对象分配存储空间，不是直接分配一个8K的页面，而是以一个盘区(Extend)为存储分配单位，一个盘区为8个页面(=8＊8K＝64K)。

但是这样做虽然减少了频繁的IO读写，提高的数据库性能，但却导致出一个新问题，那就是在存储那些只有少量数据，不足8K的对象，如果也是分配给一个盘区，就会存在存储空间上的浪费，降低了空间分配效率。

为解决上述问题，SQLSERVER提供了一种解决方案，定义了两种盘区类型,统一盘区和混合盘区。

其中:统一盘区只能存放同一个对象，该对象拥有这个盘区的所有页面

　 　混合盘区：由多个对象共同拥有该盘区。

在实际为对象分配存储盘区时，为了提高空间利用率，默认的情况下，如果一个对象一开始大小小于8个页面，就尽量放在混合盘区中，如果该对象大小增加到8个页面后，SQLSERVER会为这个对象重新分配一个统一盘区。

为了能够通过上述策略来实现为对象分配存储盘区，SQLSERVER提供了GAM/SGAM机制来管理和维护数据文件的盘区信息。

SqlServer是如何管理，分配存储空间的呢

Sql Server 区管理(GAM,SGAM)

大家都知道Sql Server 中数据文件存储的最小单位是页面(Page),但实际SQLSERVE并不是以页面为单位给数据分配空间的，Sql Server默认的存储分配单位是盘区(Extend)。这样做的主要原因是为了避免频繁的读写IO，提升性能。在表或其它对象分配存储空间，不是直接分配一个8K的页面，而是以一个盘区(Extend)为存储分配单位，一个盘区为8个页面(Size = 8＊8K＝64K)。

这样，对区得操作就会非常频繁，也要求Sql Server有自己的一套系统管理着数量众多的区。其中最突出的出一个问题，那就是在存储那些只有少量数据，不足8K的对象，如果也是分配给一个盘区，就会存在存储空间上的浪费，降低了空间分配效率。

为解决上述问题，SQLSERVER提供了一种解决方案，定义了两种盘区类型,统一盘区和混合盘区。

全局分配映射表 (GAM) ：统一盘区，GAM 页记录已分配的区。每个 GAM 包含 64,000 个区，相当于近 4 GB 的数据。GAM 用一个位来表示所涵盖区间内的每个区的状态。如果位为 1，则区可用；如果位为 0，则区已分配。 

共享全局分配映射表 (SGAM) ：由多个对象共同拥有该盘区，SGAM 页记录当前用作混合区且至少有一个未使用的页的区。每个 SGAM 包含 64,000 个区，相当于近 4 GB 的数据。SGAM 用一个位来表示所涵盖区间内的每个区的状态。如果位为 1，则区正用作混合区且有可用页。如果位为 0，则区未用作混合区，或者虽然用作混合区但其所有页均在使用中。 

在实际为对象分配存储盘区时，为了提高空间利用率，默认的情况下，如果一个对象一开始大小小于8个页面，就尽量放在混合盘区中，如果该对象大小增加到8个页面后，SQLSERVER会为这个对象重新分配一个统一盘区。

据区当前的使用情况，GAM 和 SGAM 中每个区具有以下位模式：

这将简化区管理算法。若要分配统一区，数据库引擎将在 GAM 中搜索为 1 的位，并将其设置为 0。若要查找具有可用页的混合区，数据库引擎将在 SGAM 中搜索为 1 的位。若要分配混合区，数据库引擎将在 GAM 中搜索为 1 的位，将其设置为 0，然后将 SGAM 中对应的位设置为 1。若要释放区，数据库引擎确保将 GAM 位设置为 1，将 SGAM 位设置为 0。实际上，数据库引擎内部使用的算法比本主题中介绍的更为复杂，因为数据库引擎在数据库中均匀分布数据。但是，由于无需管理区分配信息链，因此即使是实际算法也会被简化。

管理Sql Server可用空间

首先摘录段 MSDN 的一段官方解释：

页可用空间 (PFS) 页记录每页的分配状态，是否已分配单个页以及每页的可用空间量。PFS 对每页都有一个字节，记录该页是否已分配。如果已分配，则记录该页是为空、已满 1% 到 50%、已满 51% 到 80%、已满 81% 到 95% 还是已满 96% 到 100%。

将区分配给对象后，数据库引擎将使用 PFS 页来记录区中的哪些页已分配或哪些页可用。数据库引擎必须分配新页时，将使用此信息。保留的页中的可用空间量仅用于堆和 Text/Image 页。数据库引擎必须找到一个具有可用空间的页来保存新插入的行时，使用此信息。索引不要求跟踪页的可用空间，因为插入新行的点是由索引键值设置的。

在数据文件中，PFS 页是文件头页之后的第一页（页码为 1）。接着是 GAM 页（页码为 2），然后是 SGAM 页（页码为 3）。第一个 PFS 页之后是一个大小大约为 8,000 页的 PFS 页。在第 2 页的第一个 GAM 页之后还有另一个 GAM 页（包含 64,000 个区），在第 3 页的第一个 SGAM 页之后也有另一个 SGAM 页（包含 64,000 个区）。下图显示了数据库引擎用来分配和管理区的页顺序。

看过之后，让人一头雾水，真是不知所云，真佩服这些 MSDN 是如何翻译的，看来中文 MSDN 太不靠谱，最后没办法，只能google了

其实上面说的意思就是：Sql Server 管理可用空间的方法是，查找每个每个页面是否使用，以及使用情况情况。这时就需要一个页面来记录各个页面的使用情况了，这就是 PFS 页。

PFS(Page Free Space)，也叫页面自由空间，该页面用来跟踪一个文件中每一个特定的页面的利用率情况。一个文件中第二个页面(页码1)就是PFS页面，该页面的每个字节都记录了相应页面的分配情况、页面类型、是否IAM页、是否包含删除记录、以及空间利用率信息;PFS能够管理和跟踪8088个页面的使用情况，即接近64M的空间，以后每8088个页面将再出现一次。

让我们首先了解一下PFS的页面管理字节的构造，管理单位为字节，每字节管理一个页面。

第0个bit为保留字节，始终为0

第1个bit表示该页面是否已分配，我们知道GAM页用来管理区是否已分配，但一个区包含8个页面，所以用该bit用来准确定位该区的某个页面是否已分配出去了。

第2个bit表示该页面是否混合分区的一个页面。

第3个bit表示该页面是否是一个IAM(索引分配映射)页面。

第4个bit表示该页面中是否包含幻影或已删除记录，这有助于SQL Server定期清理幻影或已删除记录。

第5~7个页面表示该页面的空间使用率情况。

SQL提供两种类型的区

统一区和混合区。

是管理空间的基本单位，一个区是8个物理上连续的页的集合，所有页都存储在区中，SQLServer有两种类型的区统一区和混合区。

用于数据存储的连续的磁盘空间块SQLServer，中数据存储的基本单位是页磁盘I或O操作在页级执行，页的大小为8KB，每页的开头是96字节的页头，用于存储有关页的系统信息。