浅谈SQL Server中的快照

简介

数据库快照，正如其名称所示那样，是数据库在某一时间点的视图。是SQL Server在2005之后的版本引入的特性。快照的应用场景比较多，但快照设计最开始的目的是为了报表服务。比如我需要出2011的资产负债表，这需要数据保持在2011年12月31日零点时的状态，则利用快照可以实现这一点。快照还可以和镜像结合来达到读写分离的目的。下面我们来看什么是快照。

什么是快照

数据库快照是 SQL Server 数据库（源数据库）的只读静态视图。换句话说，快照可以理解为一个只读的数据库。利用快照，可以提供如下好处:

提供了一个静态的视图来为报表提供服务
可以利用数据库快照来恢复数据库，相比备份恢复来说，这个速度会大大提高(在下面我会解释为什么)
和数据库镜像结合使用，提供读写分离
作为测试环境或数据变更前的备份，比如我要大批导入或删除数据前，或是将数据提供给测试人员进行测试前，做一个快照，如果出现问题，则可以利用快照恢复到快照建立时的状态

快照的原理

与备份数据库复制整个数据库不同，快照并不复制整个数据库的页，而是仅仅复制在快照建立时间点之后改变的页。因此，当利用快照进行数据库恢复时，也仅仅将那些做出改变的页恢复到源数据库，这个速度无疑会大大高于备份和恢复方式。这个原理如图1所示（图摘自SQL Server 2008揭秘）。

图1.镜像的原理

由图1可以看出，快照并不是复制整个整个数据库，而仅仅利用快照存储原始页。因此可以看出,源数据库上建立快照会给IO增加额外负担.当对快照数据库进行查询时，快照时间点之后更改的数据会查询数据文件，。这个概念如图2所示（图摘自SQL Server 2008揭秘）。

图2.查询快照数据库时查询的分布

写入时复制(Copy On Writing)和稀疏文件(Sparse Flie)

由上图中可以看出，快照数据库的文件是基于稀疏文件(Sparse File),稀疏文件是NTFS文件系统的一项特性。所谓的稀疏文件，是指文件中出现大量0的数据，这些数据对我们用处并不大，却一样占用着磁盘空间。因此NTFS对此进行了优化，利用算法将这个文件进行压缩。因此当稀疏文件被创建时，稀疏文件刚开始大小会很小(甚至是空文件)，比如图3所示的文件就是一个稀疏文件。虽然逻辑上占了21M，但文件实际上占了128KB磁盘空间。

图3.一个稀疏文件

对于快照来说，除了通过快照数据库文件的属性来看快照的大小之外，也可以通过DMV来查看，如图4所示.

图4.通过DMV查看快照数据库大小

而当快照创建后，随着对源数据库的改变逐渐增多，稀疏文件也会慢慢增长,概念如图4所示。

图5.随着源数据库的更改越来越多，稀疏文件不断增长

所以，通常来说，当稀疏文件增长到源数据库文件大小的30%时，就应该考虑重建快照了。

而稀疏文件的写入是利用了微软的写入时复制技术（Copy-On-Writing）,意思是在复制一个对象时并不是真正把对象复制到另一个位置，而是在新的对象中映射一个指针，指向原对象的位置。这样当对新对象执行读操作时，直接指向原对象。而在对新的对象执行写操作时,将改变部分对象的指针指向到新的地址中。并修改映射表到新的位置中。