SQL Server 存儲(2/8)：理解數據記錄結構

在SQL Server ：理解數據頁結構我們提到每條記錄都有7 bytes的系統行開銷，那這個7 bytes行開銷到底是一個什么樣的結構，我們一起來看下。

數據記錄存儲我們具體的數據，換句話說，它存在堆表里，或者存在聚集索引的葉子節點。數據記錄結構是為了讓SQL Server更高效的管理數據。我們來看下數據記錄結構示意圖：

上圖中藍色部分是所有數據記錄部分（即系統行開銷，大小基於列個數，等於或大於7 bytes），綠色部分是表結構里取決於定長/變長列的數據記錄部分（實際存放的數據，大小基於實際數據）。

行頭系統數據：

用做狀態位1的第1字節（8位）是用來定義記錄的屬性：

• 第0位：版本信息，在SQL Server 2008里始終是0；
• 第1-3位：這3位用來定義記錄類型；
  • 0 數據記錄（data record）
  • 1 轉發記錄（Forwarded record）
  • 2 轉發存根（a forwarding stub）
  • 3 索引記錄（Index record）
  • 4 二進制堆碎片或行溢出數據（blob fragment or row overflow data）
  • 5 鬼影索引記錄（ghost index record）
  • 6 鬼影數據記錄（ghost data record）
  • 7 鬼影版本記錄（ghost version record）
• 第4位：存在空值位圖（Null bitmap ）或沒有。在SQL Server 2008里沒有不為空的列也會有空值位圖（Null bitmap ）；
• 第5位：表示是否存在變長列；
• 第6位：表示該列包含版本信息；
• 第7位：在SQL Server里未使用；

用作狀態位2的第2字節（8位）。只有1位用來表示這條記錄是否為鬼影轉發記錄（ghost forwarded record）。

由行頭開始到定長列結尾長度：

下2個字節用來存儲行頭開始到定長列結尾長度。它包含2個狀態位，2個字節用作這個列表示在表中定長數據的實際長度。例如如果表里沒有定長列，這個列的值會是4。這和頁頭列pminlen顯示的值是一樣的。

所有定長列字段值（Fixed_Data_Size）：

下n個字節用來存儲在表中的定長數據，n就是在表中所有定長列的長度。如果表里的所有列都是變長列，這一部分就沒有。

空值位圖（Null_Bitmap）：

下2個字節用來存儲表里的列數。

下n個字節用作空值位圖，每個bit對應一個列，1表示對應列為空。n的值為：列數 / 8，將值取整。

Variable_Data_Size:

下2個字節用來存儲表里變長列個數。

下n個字節用來存儲每個變長列結束為止的偏移量。每個變長列需要2字節，n的值為：變長列數 * 2 。

最后n個字節用來存儲所有變長列值，n的值為所有變長列的實際長度的總長度。

 我們來看一個具體的例子：

創建數據庫，並插入2條記錄

USE [InternalStorageFormat]
GO

IF EXISTS ( SELECT  *
            FROM    sysobjects
            WHERE   id = OBJECT_ID(N'[dbo].[Customers]')
                    AND OBJECTPROPERTY(id, N'IsUserTable') = 1 )
    DROP TABLE dbo.Customers

CREATE TABLE Customers
(
   FirstName CHAR(50) NOT NULL,
   LastName CHAR(50) NOT NULL,
   Address CHAR(100) NOT NULL,
   ZipCode CHAR(5) NOT NULL,
   Rating INT NOT NULL,
   ModifiedDate DATETIME NOT NULL,
)
GO


INSERT INTO dbo.Customers
        ( FirstName ,
          LastName ,
          Address ,
          ZipCode ,
          Rating ,
          ModifiedDate
        )
VALUES  ( 'Woody' , -- FirstName - char(50)
          'Tu' , -- LastName - char(50)
          'ZUOQIAO YOUXI TOWN LINHAI CITY' , -- Address - char(50)
          '0000' , -- ZipCode - char(5)
          1 , -- Rating - int
          '2015-05-07 10:09:51'  -- ModifiedDate - datetime
        )
        go 2

使用DBCC IND命令查看表對應頁列表：

DBCC IND('InternalStorageFormat','Customers',-1)

我們看到數據頁號為79。

使用DBCC PAGE命令查看頁信息：

DBCC TRACEON(3604)
DBCC PAGE(InternalStorageFormat,1,79,3)
GO  

在頁頭pminlen的值是221，包括定長列的總長217 bytes（50+50+100+5+4+8），2 bytes用作狀態位（行頭系統開銷），2 byte 用作由行頭開始到定長列結尾長度。

在記錄槽提到的長度224，包括頁頭pminlen的值，1 byte用作空值位圖（6/8 取整為1）和2 bytes 的字段個數。

我們來看一個變長列的表。

創建表並插入數據后，查看表對應的頁：

CREATE TABLE VariableLength(
   Title         CHAR(10) NOT NULL,
   FirstName     VARCHAR(100),
   Lastname      VARCHAR(100),
   email         VARCHAR(50), 
   dob           date NOT NULL,
   phone         CHAR(10),
   Countrycode   CHAR(3),
   Designation   VARCHAR(100),
   PersonalPreference VARCHAR(100)
)
GO
INSERT INTO VariableLength VALUES ('Mr','Woody','Tu','[e-mail]','2015-5-7','XXXXXXXXXX','Chn','DBA','Nothing Spl')
GO
DBCC IND('InternalStorageFormat','VariableLength',-1)

我們看到數據頁號為202。

使用DBCC PAGE命令查看頁信息：

DBCC TRACEON(3604)
GO
DBCC PAGE('InternalStorageFormat',1,202,3)--記得根據你的實際數據庫，修改頁號202

pminlen值為30，包含：

• 1 byte 狀態位1
• 1 byte 狀態為2
• 2 bytes 存儲行頭開始到定長列結尾長度
• 26 bytes 所有定長列總長度（10+3+10+3：tittle，dob，phone，countrycode）

  • Title  CHAR(10) NOT NULL

  • dob date NOT NULL

  • phone CHAR(10)

  • Countrycode CHAR(3)

可以用下列語句驗證下定長列總長度： 

SELECT DATALENGTH(Title) title,DATALENGTH(dob) dob,DATALENGTH(phone) phone,DATALENGTH(Countrycode) countrycode FROM VariableLength

 在槽0顯示的81長度包含：

• 1 byte 狀態位1
• 1 byte 狀態為2
• 2 bytes 存儲行頭開始到定長列結尾長度
• 26 bytes 所有定長列總長度（10+3+10+3：tittle，dob，phone，countrycode）

  • Title  CHAR(10) NOT NULL

  • dob date NOT NULL

  • phone CHAR(10)  

  • Countrycode CHAR(3)

• 2 bytes 存儲列個數
• 2 bytes 用作空值位圖，字段個數/8后取整，即 9/8 得到2
• 2 bytes 存儲變長列個數
• 10 bytes 用來存儲每個變長列結束位置的偏移量 變長列個數 * 2，即 5 * 2 得到10，5個變長列包含：

  • FirstName VARCHAR(100)

  • Lastname VARCHAR(100)  

  • email VARCHAR(50)

  • Designation VARCHAR(100)  

  • PersonalPreference VARCHAR(100)

• 35 bytes 用來存儲所有變長列的實際長度，這個可以使用下列語句得到

SELECT DATALENGTH(FirstName)+DATALENGTH(Lastname)+DATALENGTH(email)+
DATALENGTH(Designation)+DATALENGTH(PersonalPreference) FROM VariableLength

總結下每條記錄的系統行開銷：

行頭系統數據（2 bytes）+由行頭開始到定長列結尾長度（2 bytes）+列個數（2 bytes）+空值位圖數據（取整（列個數/8） n bytes）

即 2 bytes + 2 bytes + 2 bytes + 取整（列個數/8）

當列個數小於等於8時，系統行開銷始終是7 bytes，往上沒增加8列，增加1 bytes，即系統系統行開銷始終大於等於7 bytes。

對於在SQL Server里數據記錄的存儲格式，希望你已經有了清晰的認識。

 參考文章：

http://www.sqlservercentral.com/blogs/practicalsqldba/2012/08/22/sql-serverunderstanding-the-data-record-structure/