《Microsoft Sql server 2008 Internals》读书笔记--第六章Indexes:Internals and Management(9)

 

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《Microsoft Sql server 2008 Internal》读书笔记--目录索引

 

前面我们主要了解Inserting/Deleting Rows 时SQL Server的内部存储机制，这一篇我们来看看Update Rows的内部机制。

 ■Update Rows

SQL Server更新行有多种方式，自动并隐性地为特定的操作选择最快的更新策略，在决定策略时，SQL Server评估将要影响行的数量，行是如何（通过查询或索引恢复、或者索引本身）被访问的，索引键是否发生变化等。更新在两种情况下发生：一是在原始行 改变一列值到新值。二是delete紧跟着一个insert。Update能被查询处理器或存储引擎管理。

 ■Moving Rows

如果表的一行必须被移动到一个新的位置会发生什么？在SQL Server 2008中，在一个可变长度列被更新到一个新的更大的（原页面不再适应的）长度时，或在一个聚集索引或非聚集索引列（因为行被索引键逻辑排序而）发生改变 时，这种情况发生。例如，在lastname列上有一个聚集索引，一个lastname值为abbot的行被存储在表的开始部分，如果这个值被更新为 Zappa,这个行不得不移动到表的末尾部分。

在前一章中，我们了解索引的结构，并知道非聚集索引的叶级包含一个行定位器，即书签，对应于 表中的每一个单独的行。如果表有一个聚集索引，行定位器就是这个表的索引键。如果聚集索引键被更新时，每一个非聚集索引（除了筛选非聚集索引可能例外）都 得跟着修改。当你决定在哪一列建立聚集索引时，记得这一点。在一个不易更改的列建产聚集索引是一个很great的想法，比如标识列。

 如 果一行因为它不适应原页面而被移动时，它仍然有相同的行定位器（换句话说，聚集索引键没有改变），没有非聚集索引需要被修改，即使表被移动到一个新物理位 置（文件组或分区架构）。非聚集索引被更新除非聚集索引键发生变化，而移动一个表的行并不改变它的索引键。

 在索引内幕的讨论中，你也注意 到如果一个表是Heap,存储在非聚集索引的行定位器实际上是行的物理位置。在SQL Server 2008中，如果一个Heap的一行移动到一个新页，该行保留一个指向原位置的转向指针。这个非聚集索引并不需要被改变，仍然指向原位置，从原位置，直接 指向新位置。在这种情况下，如果表移动到一个新位置，非聚集索引被更新，当Heap的所有记录的物理位置必须被改变，从而使非聚集索引的前一个行定位器失 效。

这段非常拗口，我们看一个例子，

USE Testdb;
go
DROP TABLE bigrows;
go
CREATE TABLE bigrows
(
    a int IDENTITY ,
    b varchar(1600),
    c varchar(1600)
);
go

INSERT INTO bigrows
    VALUES (REPLICATE('a', 1600), '');
INSERT INTO bigrows
    VALUES (REPLICATE('b', 1600), '');
INSERT INTO bigrows
    VALUES (REPLICATE('c', 1600), '');
INSERT INTO bigrows
    VALUES (REPLICATE('d', 1600), '');
INSERT INTO bigrows
    VALUES (REPLICATE('e', 1600), '');
go

建立一个表来存放页面数据

IF OBJECTPROPERTY(object_id('sp_tablepages'), 'IsUserTable') IS NOT NULL
    DROP TABLE sp_tablepages;
go

CREATE TABLE sp_tablepages
(
    PageFID         tinyint,
    PagePID         int,
    IAMFID          tinyint,
    IAMPID          int,
    ObjectID        int,
    IndexID         tinyint,
    PartitionNumber tinyint,
    PartitionID     bigint,
    iam_chain_type  varchar(30),
    PageType        tinyint,
    IndexLevel      tinyint,
    NextPageFID     tinyint,
    NextPagePID     int,
    PrevPageFID     tinyint,
    PrevPagePID     int,
    CONSTRAINT sp_tablepages_PK
        PRIMARY KEY (PageFID, PagePID)
);
go

查看结果：

TRUNCATE TABLE sp_tablepages;
INSERT INTO sp_tablepages
EXEC ('DBCC IND (Testdb, bigrows, -1)' );

SELECT PageFID, PagePID
FROM sp_tablepages
WHERE PageType = 1;
go

 PageFID    PagePID
1    248

 我们看到。这些行在一个PageID为248的页面中。

现在我们来更新一行

UPDATE bigrows
    SET c = REPLICATE('x', 1600)
WHERE a = 3;
go

 

再 来看结果：
PageFID    PagePID
1    248
1    254

很显然，增加了一个页面，因为原页面不够存放a=3的这行新值。

我们再来看DBCC的输出：

DBCC TRACEON(3604);
go
-- Be sure to enter YOUR PagePID:
DBCC PAGE(testdb, 1, 248, 1);
go

结果如图，你也可以使用以下命令直接查看结果：

 DBCC TRACEON(3604);
go
-- Be sure to enter YOUR PagePID:
DBCC PAGE(testdb, 1, 254, 1);
go 

■Managing Forwarding Pointers

转发指针允许你在一个Heap中修改数据而不用担心非聚集索引发生激烈的变化，如果一个已经转向的行需要再次被移动，原转向指针被更新以指向新的位置。另 外，如果转向行收缩到足够适应原页面，该记录可能移动到原来的位置，如果原页面还有空间。此时，转向指针将消除。

 在SQL Server的未来一个版本中，可能包含一些机制，如在一个Heap中执行物理识别，以除去转向指针。注意转向指针仅存在于Heap中。重新组织表的 Alter Table选项并不影响Heap。可以在一个Heap中整理一个非聚集索引，而不是更新表自身。目前，当一个转向指向被创建时，它永远在那儿不会移动， 除了几个例外：

第一个例外是刚才提到的，行被收缩返回到原始位置。

第二个例外，是整个数据库发生收缩，当一个文件被 收缩时书签实际上被重排了。收缩进程实际上并不生成转发指针。而那些对于收缩进程移动的页面，所包含的任何转向的行或存根都有有效地“反转向”了。

第三个例外，如果转向行被删除或一个聚集索引被创建而不再是一个Heap。

如果要获取一个表中的转向记录的数量，你可以使用 sys.dm_db_index_physical_stats函数。请看MSDN:
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms188917.aspx

■Update in place

 在 SQL Server 2008中，原地更新一个行时主要依据规则而不是意外。(updating a row in place is the rule rather than the exception),这意味着行准确在呆在相同的页面的相同位置，仅仅受影响的字节发生改变。此外，日志为每个原地更新操作包含了一个单独的记录，除非 表有一个更新触发器或被标记为用于复制。在这些情况下，更新将在原地发生，但日志不包含索引键列被更新时的Delete+Insert操作。

在某些情况下当一个行不能被原地更新时，“非原地更新”的代价是最小的，因为非聚集索引的存储方式和转向的使用。事实上，也可以对仍保留在原始页的行进行非 原地更新。如果一个Heap被更新，并且页面有足够的空间，或一个有聚集索引的表被更新（而同时聚集键没有变化的情况下），更新在原地发生。如果聚集键发 生改变但是行不需要移动时，也可以在原地更新。比如，如果在包含连续键值(Able,Becker和Charlie)的lastname列有一个聚集索 引，你可能更新Becker为Baker,此时，行还在原来的位置，即使聚集索引键改变，SQL会执行一个原地更新。另外一方面，如果你更新“Able” 为“Buchner”,更新不能在原地发生。

■Update not in place

如果正在更新聚集键时更新不能在原地发生，更新以“Delete+Insert”方式实行，在某些情况下，你可能得到一个混合更新：一些行被原地更新，一些不在。如果你更新索引键，SQL建立一个需要实行(Delete+inert)的行列表。列表在内存中，在不大的情况下，如果有必要可能会写入Tempdb 中，这个列表按键值和操作(Delete+Insert)排序。如果键值被改变的索引是不惟一的，Delete+Insert步骤被应用到表。如果是惟一 的，则执行单个的Update操作。

 

本文主要介绍了更新行时数据页的变化及转向指针(Forwarding pointer)的一些基本机制。下文将介绍表级和索引级数据修改时索引的维护和整理。