存储引擎体系结构
Microsoft SQL Server 7.0的应用范围可从大型企业应用到膝上型电脑应用。这一可伸缩性是以一个新的完整系列的有关磁盘的结构为基础的,这些结构是用来处理未来几年内的应用的。
原始代码是从Sybase继承而来的,并且是设计用于8MB UNIX系统的。微软公司加强了这个代码,但是SQL Server 需要为将来打下更好的基础。新的格式改善了易管理性和可伸缩性,允许服务器的范围从低端到高端系统,以便改善性能和可管理性。
SQL Server 7.0的有关磁盘结构有许多优点,包括:
◆改善了的可伸缩性及与Windows NT Server的集成。
◆更好的性能及更大的I/O。
◆稳定的记录定位允许更多的索引。
◆更多的索引,可以加速决策支持查询。
◆更简单的数据结构,提供更好的质量。
◆更大的可伸缩性,这样后续版本将有一个更清晰的开发过程,并且可以更快实现的新特性。
存储引擎子系统
大多数关系数据库产品都被划分为关系引擎和存储引擎组件。本文档关注于存储引擎,它有许多子系统:
◆文件和查找页、文件和盘区中存储数据的机制。
◆用于访问页上记录的记录管理。
◆使用B树的访问方法,通过使用记录标识,该方法能够帮助迅速地查找到记录。
◆锁定的并发控制,这能够帮助实现物理锁管理器和页级别或记录级别锁定的锁定协议。
◆I/O缓冲区管理。
◆记入日志和恢复。
◆用于备份、恢复、一致性检查及大批数据装载的工具。
物理数据库组织
与SQL Server 以前版本相比,Microsoft SQL Server 7.0与Windows NT Server更加紧密地集成在一起。现在,数据库直接存储在Windows NT Server的文件中。UNIX遗留的数据库设备和段已经被一个简单的系统替代了,这个系统将每一个数据库映射到它自己的文件集合中。
SQL Server正在向高端和低端应用扩展。有些开发人员在中间阶段开始,并且向高端推进。他们已经引入了带有不同数据格式、语言和编程API的不同产品,以便满足高端应用程序的需要。微软满足低端需求,因为许多的Microsoft Access 客户都正在向SQL Server转移,着眼在低端应用程序所需的能力。
页和字段
SQL Server 中的基本数据存储单元是页。在SQL Server 7.0中,页的大小是8KB。在每一页的开头是一个96位的头,用于保存系统信息,如页的类型,页上空闲空间的数量以及页所属对象的ID。
在一个SQL Server 7.0数据库的数据文件中有七种页类型。
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数据页包括数据行中除text、ntext和 image以外的所有数据类型,text、ntext和 image是保存在单独的页中的 。数据行是连续地放在页上,紧接在页头之后。一个行偏移的表开始于页的末尾。
行偏移表包含页上每一行的一个条目。每一个条目记录了该行的第一个字节距离页的开始的距离。行偏移表中的条目的顺序与页上行的顺序是相反的。在SQL Server 7.0中,行不能够跨越页,一行中所能够包含的最大数据量是8,060字节,这并未包括text、ntext和 imag数据类型。
盘区是基本的单元,表和索引的空间分配是以盘区为单位的。一个盘区是8个连续的页,或者是64KB。为了使自己的空间分配有较高的效率,SQL Server 7.0 不会将整个的盘区分配给数据量很小的表。
SQL Server 7.0有两种类型的盘区:统一的和混合的。统一的盘区属于一个单独的对象:盘区中的所有页都只能由属主对象使用。
SQL Server 7.0中引入的混合区域对于小型的应用程序工作得很好。在SQL Server,表的空间增加是一次一个盘区。在SQL 7中,对于微型表而言,这会导致巨大的过载,因为现在页的大小是8KB。一个混合盘区允许将一个单独页分配给一个小型表或索引。只有当分配给表或索引的页数超过了8页时,它才会开始分配统一区域。混合盘区最多由8个对象共享。一个新表或索引是从混合盘区中分配页的。当一个表或索引增长到8页时,它就转向统一盘区。
破损页检测
破损页检测保证了数据库的一致性。在SQL Server 7.0中,页的大小是8KB,而Windows NT Server 是在512字节的段中执行I/O操作的。这一差异使得写一个页的一部分成为可能,这可能在电源故障发生时,或是在第一个512字节的段正在写和8KB的I/O已经完成这两个时间之间会发生。
如果写入了第一个512字节的段,可能会出现页已经被更新,而实际上此时还没有更新。(页的时间戳在页头中,页头是页的最开始96个字节。)有几种方法来处理这一问题。你可以使用电池支持的高速缓存的I/O设备,这些设备保证要么有要么全无的I/O。如果你有这些系统之一,破损页检测就没有必要了。
通过创建一个位的掩码,SQL Server可以测试到不完整的I/O操作。在位掩码中,从页中每个段中抽取一位。每次写一个页时,该位就从它以前的状态翻转(就好象它是在磁盘上一样),并且实际状态保存在页头中。如果读了一个页且有一位处于错误的状态,这就意味着I/O操作没有完成,有一个破损页。与作校验相比,这种机制更加划算。
你可以打开或关闭破损页检测,因为当位翻转时,会在页头上做上标记。如果打开或关闭破损页检测,那么就能够观察到页中已经翻转了的状态,并且在下次读取的时候能够修改过来。
SQL Server 7.0使用一系列操作系统文件来创建一个数据库,每一个数据库都有一个独立的文件。在同一个文件中再也不可能存在多个数据库。这一简化非常重要的优点,文件可以增大或收缩,并简化了空间管理。
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