SQL Server 深入解析索引存储(中)
标签：SQL SERVER/MSSQL SERVER/数据库/DBA/索引体系结构/堆
本篇文章是关于堆的存储结构。堆是不含聚集索引的表（所以只有非聚集索引的表也是堆）。堆的 sys.partitions 中具有一行，对于堆使用的每个分区，都有 index_id = 0。默认情况下，一个堆有一个分区。当堆有多个分区时，每个分区有一个堆结构，其中包含该特定分区的数据。例如，如果一个堆有四个分区，则有四个堆结构；每个分区有一个堆结构。根据堆中的数据类型，每个堆结构将有一个或多个分配单元来存储和管理特定分区的数据。每个堆中的每个分区至少有一个 IN_ROW_DATA 分配单元。如果堆包含大型对象 (LOB) 列，则该堆的每个分区还将有一个 LOB_DATA 分配单元。如果堆包含超过 8,060 字节行大小限制的可变长度列，则该堆的每个分区还将有一个 ROW_OVERFLOW_DATA 分配单元。有关分配单元的详细信息，
sys.system_internals_allocation_units系统视图中的列 first_iam_page 指向管理特定分区中堆的分配空间的一系列 IAM 页的第一页。SQL Server 使用 IAM 页在堆中移动。堆内的数据页和行没有任何特定的顺序，也不链接在一起。数据页之间唯一的逻辑连接是记录在 IAM 页内的信息。
正文
可以通过扫描 IAM 页对堆进行表扫描或串行读操作来找到容纳该堆的页的扩展盘区。因为 IAM 按扩展盘区在数据文件内存在的顺序表示它们，所以这意味着串行堆扫描连续沿每个文件进行。使用 IAM 页设置扫描顺序还意味着堆中的行一般不按照插入的顺序返回。
页面的组成
一个SQL数据页面=标头+数据行+剩余空间+行偏移表（如果表中存在大数据类型字段）+溢出表（如果存在）
行偏移
---测试数据 CREATE TABLE Theap (ID INT IDENTITY(1,1) NOT NULL, NAME NVARCHAR(MAX) NOT NULL, IDATE DATETIME DEFAULT(GETDATE()) NOT NULL ) GO ---插入1000条测试数据 DECLARE @ID INT=1 WHILE(@ID<=1000) BEGIN INSERT INTO Theap(NAME)VALUES((@ID)) SET @ID=@ID+1 END GO SELECT * FROM Theap ---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,Theap,-1) SELECT * FROM sys.system_internals_allocation_units WHERE container_id=72057594039566336
分析114页
DBCC page(Ixdata,1,114,3)
整个数据页有四部分组成
1.页面在内存中的映射信息（BUFFER:）
2. 页头部分（PAGE HEADER）：记录了页号、页类型、记录数，LSN及其他信息，在上一章已经讲过
3. 数据部分（DATA）：以16进制格式存储行记录（从第96个字节开始）
4. 行偏移部分(OFFSET TABLE)：以倒序的顺序记录了行记录的指针位置，这个使用2的显示方式比较明显看出
看看一行记录在页面中是怎样记录的
00000000: 30001000 01000000 76ff7401 64a40000 †0.......v.t.d...00000010: 0300b801 00190031 00†††††††††††††††††.......1.
1字节：30>00110000 ；右边第一位开始是0位，第4位和第5位是1，由于在2008中null bit map总是存在的，所以只考虑第五位，即存在变长字段。
1字节：00；状态位B在SQLServer2005/2008中未启用，所以为00
2字节：1000;这两个字节是表示定长列的字节数，反过来排0010=1*16=16个字节，表中的定长列ID(4个字节)+IDATE(8个字节)+4个字节（默认加的）=16个字节
N个字节：01000000 76ff7401 64a40000；这N个字节是定长字段的内容，总共12个字节
2个字节：0300；表中的字段数，由于表中只有3个字段所以用0300表示
1个字节：b8>10111000;这个字节表示主要是判断对应的字段是否允许为空1代表允许为空，前三个字段都不允许为空，而且表只有三个字段所以不用看后面。
2个字节：01 00；这个字段表示变长列的个数，根据刚才说的方法倒过来00 01=1个字段，表中页只有NAME字段是变长字段。
2个字节*变长字段的个数：1900；由于表中只有一个变长字段，所以只有两个字节，表示第一个变长列的终止位置=25
N个字节：变长字段的内容，3100转换成字符刚好是‘1’
在线16进制转字符： http://www.bejson.com/tools/0x/
查询
SELECT [ID] ,[NAME] ,[IDATE] FROM [Ixdata].[dbo].[Theap] WHERE NAME='1' SELECT [ID] ,[NAME] ,[IDATE] FROM [Ixdata].[dbo].[Theap] WHERE NAME='900'
分析查询可以看出无论你查询的是'1'还是'900',都是扫描一次，逻辑读取4次，因为存在4个页，用ID去查也是一样.
行溢出
CREATE TABLE Theapover (ID INT IDENTITY(1,1) NOT NULL, NAME VARCHAR(5000) NOT NULL, NAME1 VARCHAR(5000) NOT NULL, IDATE DATETIME DEFAULT(GETDATE()) NOT NULL ) GO ---插入1000条测试数据 DECLARE @ID INT=1 WHILE(@ID<=1000) BEGIN INSERT INTO Theapover(NAME,NAME1)VALUES(REPLICATE(1,5000),REPLICATE(2,5000)) SET @ID=@ID+1 END GO SELECT * FROM Theapover ORDER BY ID GO DBCC IND(Ixdata,Theapover,-1) SELECT * FROM sys.system_internals_allocation_units WHERE container_id=72057594039828480
总共插入了1000条记录，一行占一页再加上两个IAM页刚好2002页，
存在两个IAM页，分别是3281和3283页，还有一个比较特殊的页3280页，3280页是溢出数据里面的根页，等一下看一下这页的数据。
分析IAM页
DBCC page(Ixdata,1,3283,3)
分析溢出页
DBCC page(Ixdata,1,3282,3)
测试查询
SELECT [ID] ,[NAME] ,[NAME1] ,[IDATE] FROM [Ixdata].[dbo].[Theapover] where ID=500
当我继续往堆表里插入数据直到表超过4G的时候会有新的IAM页生成，而且IAM页之间存在链关系（数据页）。
查询发现新生成的3135IAM页种的数据页的行溢出指向的是新生成的511256IAM页的溢出页，这样的话IAM页之间的链关系对查询效率貌似没有什么改善的好处。
1. IAM用于查找分配给heap的所有数据页信息，IAM页中记录了所有的页面的页id。
2. 对于大多数较小的heap表来说，仅需要一个IAM页就可以管理其页面。
3. 若heap表大于4GB或包含LOB数据类型的话，则会包含多个IAM页面。
4. 当查询要获取heap表的所有记录时，SQL Server使用IAM页来扫描heap表
正文到此结束
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