SQL Server 存储(2/8)：理解数据记录结构

在SQL Server ：理解数据页结构我们提到每条记录都有7 bytes的系统行开销，那这个7 bytes行开销到底是一个什么样的结构，我们一起来看下。

数据记录存储我们具体的数据，换句话说，它存在堆表里，或者存在聚集索引的叶子节点。数据记录结构是为了让SQL Server更高效的管理数据。我们来看下数据记录结构示意图：

上图中蓝色部分是所有数据记录部分（即系统行开销，大小基于列个数，等于或大于7 bytes），绿色部分是表结构里取决于定长/变长列的数据记录部分（实际存放的数据，大小基于实际数据）。

行头系统数据：

用做状态位1的第1字节（8位）是用来定义记录的属性：

• 第0位：版本信息，在SQL Server 2008里始终是0；
• 第1-3位：这3位用来定义记录类型；
  • 0 数据记录（data record）
  • 1 转发记录（Forwarded record）
  • 2 转发存根（a forwarding stub）
  • 3 索引记录（Index record）
  • 4 二进制堆碎片或行溢出数据（blob fragment or row overflow data）
  • 5 鬼影索引记录（ghost index record）
  • 6 鬼影数据记录（ghost data record）
  • 7 鬼影版本记录（ghost version record）
• 第4位：存在空值位图（Null bitmap ）或没有。在SQL Server 2008里没有不为空的列也会有空值位图（Null bitmap ）；
• 第5位：表示是否存在变长列；
• 第6位：表示该列包含版本信息；
• 第7位：在SQL Server里未使用；

用作状态位2的第2字节（8位）。只有1位用来表示这条记录是否为鬼影转发记录（ghost forwarded record）。

由行头开始到定长列结尾长度：

下2个字节用来存储行头开始到定长列结尾长度。它包含2个状态位，2个字节用作这个列表示在表中定长数据的实际长度。例如如果表里没有定长列，这个列的值会是4。这和页头列pminlen显示的值是一样的。

所有定长列字段值（Fixed_Data_Size）：

下n个字节用来存储在表中的定长数据，n就是在表中所有定长列的长度。如果表里的所有列都是变长列，这一部分就没有。

空值位图（Null_Bitmap）：

下2个字节用来存储表里的列数。

下n个字节用作空值位图，每个bit对应一个列，1表示对应列为空。n的值为：列数 / 8，将值取整。

Variable_Data_Size:

下2个字节用来存储表里变长列个数。

下n个字节用来存储每个变长列结束为止的偏移量。每个变长列需要2字节，n的值为：变长列数 * 2 。

最后n个字节用来存储所有变长列值，n的值为所有变长列的实际长度的总长度。

 我们来看一个具体的例子：

创建数据库，并插入2条记录

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命令查看表对应页列表：

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

我们看到数据页号为79。

使用DBCC PAGE命令查看页信息：

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

在页头pminlen的值是221，包括定长列的总长217 bytes（50+50+100+5+4+8），2 bytes用作状态位（行头系统开销），2 byte 用作由行头开始到定长列结尾长度。

在记录槽提到的长度224，包括页头pminlen的值，1 byte用作空值位图（6/8 取整为1）和2 bytes 的字段个数。

我们来看一个变长列的表。

创建表并插入数据后，查看表对应的页：

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','smartgz@qq.com','2015-5-7','XXXXXXXXXX','Chn','DBA','Nothing Spl')
GO
DBCC IND('InternalStorageFormat','VariableLength',-1)

我们看到数据页号为202。

使用DBCC PAGE命令查看页信息：

DBCC TRACEON(3604)
GO
DBCC PAGE('InternalStorageFormat',1,202,3)--记得根据你的实际数据库，修改页号202

pminlen值为30，包含：

• 1 byte 状态位1
• 1 byte 状态为2
• 2 bytes 存储行头开始到定长列结尾长度
• 26 bytes 所有定长列总长度（10+3+10+3：tittle，dob，phone，countrycode）

  • Title  CHAR(10) NOT NULL

  • dob date NOT NULL

  • phone CHAR(10)

  • Countrycode CHAR(3)

可以用下列语句验证下定长列总长度： 

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

 在槽0显示的81长度包含：

• 1 byte 状态位1
• 1 byte 状态为2
• 2 bytes 存储行头开始到定长列结尾长度
• 26 bytes 所有定长列总长度（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 存储列个数
• 2 bytes 用作空值位图，字段个数/8后取整，即 9/8 得到2
• 2 bytes 存储变长列个数
• 10 bytes 用来存储每个变长列结束位置的偏移量 变长列个数 * 2，即 5 * 2 得到10，5个变长列包含：

  • FirstName VARCHAR(100)

  • Lastname VARCHAR(100)  

  • email VARCHAR(50)

  • Designation VARCHAR(100)  

  • PersonalPreference VARCHAR(100)

• 35 bytes 用来存储所有变长列的实际长度，这个可以使用下列语句得到

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

总结下每条记录的系统行开销：

行头系统数据（2 bytes）+由行头开始到定长列结尾长度（2 bytes）+列个数（2 bytes）+空值位图数据（取整（列个数/8） n bytes）

即 2 bytes + 2 bytes + 2 bytes + 取整（列个数/8）

当列个数小于等于8时，系统行开销始终是7 bytes，往上没增加8列，增加1 bytes，即系统系统行开销始终大于等于7 bytes。

对于在SQL Server里数据记录的存储格式，希望你已经有了清晰的认识。

 参考文章：

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