再聊一下那 SQLSERVER 行不能跨页的事
一：背景
1. 讲故事
上一篇写完了之后，马上就有朋友留言对记录行的 8060byte 限制的疑惑，因为他的表记录存储了大量的文章，存储文章的字段类型用的是 nvarchar(max)，长度很显然是超过 8060byte 的，请问这个底层是怎么破掉 8060byte 的限制的?
说实话这是一个好问题，本质上来说 8060byte 的限制肯定是不能破掉的，如果让我处理的话肯定是将文章的数据分摊在多个数据页上, 那是不是如我所想呢？ 我们观察一下就好。
二：观察大字段数据的布局
1. 对 nvarchar(max) 的理解
玩过 sqlserver 的朋友都知道，新一代的 sqlserver 版本已经用 varchar(max) 和 nvarchar(max) 替代了早期的 text 和 ntext，理论上这种类型最大可存储 2 的 31 次方 - 1， 大概就是 2G，接下来我们像 nvarchar(max) 插入 1w 个字符，大概 20k 的数据，向上取整的话应该会用 3 个数据页来承载，测试代码如下：
USE MyTestDB
GO
CREATE TABLE t7 (a INT IDENTITY, b NVARCHAR(MAX))
GO
INSERT INTO t7 VALUES(REPLICATE(CAST( 'x' AS NVARCHAR(max)),10000))
SELECT LEN(b) FROM t7;
DBCC TRACEON(3604)
DBCC IND(MyTestDB,t7,-1)
从图中看居然有 4 个数据页，这就很奇怪了，等一会我们再解惑，先来简单看一下，一个是 In-row data，也叫做行内数据，是一个普通数据页，三个是 LOB data ，即大值数据（ Large Object Data ），这是一种专门的LOB数据页，看样子这 1w 个 x 应该是分摊到这 3 个 LOB data 数据页上，是不是这样我们用 DBCC PAGE 把四个数据页的内容导出来看一看便知。
PAGE: (1:464)
Page @0x00000175CBB46000
m_pageId = (1:464) m_headerVersion = 1 m_type = 1
m_typeFlagBits = 0x0 m_level = 0 m_flagBits = 0x8000
m_objId (AllocUnitId.idObj) = 202 m_indexId (AllocUnitId.idInd) = 256
Metadata: AllocUnitId = 72057594051166208
Metadata: PartitionId = 72057594044022784 Metadata: IndexId = 0
Metadata: ObjectId = 1637580872 m_prevPage = (0:0) m_nextPage = (0:0)
pminlen = 8 m_slotCnt = 1 m_freeCnt = 8031
m_freeData = 159 m_reservedCnt = 0 m_lsn = (38:2936:61)
m_xactReserved = 0 m_xdesId = (0:0) m_ghostRecCnt = 0
m_tornBits = 0 DB Frag ID = 1
DATA:
000000482E3F8000: 01010000 00800001 00000000 00000800 00000000 ....................
000000482E3F8014: 00000100 ca000000 5f1f9f00 d0010000 01000000 ........_...........
...
000000482E3F808C: 01000001 00000020 4e0000c8 01000001 00000000 ....... N...........
000000482E3F80A0: 00007800 78007800 78007800 78007800 78007800 ..x.x.x.x.x.x.x.x.x.
000000482E3F80B4: 78007800 78007800 78007800 78007800 78007800 x.x.x.x.x.x.x.x.x.x.
...
000000482E3F9FCC: 78007800 78007800 78000000 21212121 21212121 x.x.x.x.x...!!!!!!!!
000000482E3F9FE0: 21212121 21212121 21212121 21212121 21212121 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
000000482E3F9FF4: 21212121 21212121 21216000 !!!!!!!!!!`.
OFFSET TABLE:
Row - Offset
0 (0x0) - 96 (0x60)
PAGE: (1:456)
DATA:
Memory Dump @0x00000048355F8000
000000483A478000: 01030000 00800001 00000000 00000000 00000000 ....................
000000483A478014: 00000100 cb000000 4010be0f c8010000 01000000 ........@...........
000000483A478028: 26000000 780b0000 24000000 00000000 00000000 &...x...$...........
000000483A47803C: 00000000 01000000 00000000 00000000 00000000 ....................
000000483A478050: 00000000 00000000 00000000 00000000 08005e0f ..................^.
000000483A478064: 0000f306 00000000 03007800 78007800 78007800 ..........x.x.x.x.x.
...
000000483A479FA4: 00780078 00780078 00780000 00626262 62626262 .x.x.x.x.x...bbbbbbb
000000483A479FB8: 62626262 62626262 62626262 62626262 62626262 bbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
000000483A479FCC: 62626262 62626262 62626262 62020000 00002121 bbbbbbbbbbbbb.....!!
000000483A479FE0: 21212121 21212121 21212121 21212121 21212121 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
000000483A479FF4: 21212121 21212121 21216000 !!!!!!!!!!`.
PAGE: (1:457)
DATA:
Memory Dump @0x000000483BA78000
000000483BA78000: 01030000 00800001 00000000 00000000 00000000 ....................
000000483BA78014: 00000100 cb000000 2800d61f c9010000 01000000 ........(...........
...
000000482EDF8050: 00000000 00000000 00000000 00000000 0800761f ..................v.
000000482EDF8064: 0000f306 00000000 03007800 78007800 78007800 ..........x.x.x.x.x.
000000483BA79FE0: 21212121 21212121 21212121 21212121 21212121 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
000000483BA79FF4: 21212121 21212121 21216000 !!!!!!!!!!`.
PAGE: (1:458)
DATA:
Memory Dump @0x000000483BA78000
...
000000483BA78050: 00000000 00000000 00000000 00000000 0800761f ..................v.
000000483BA78064: 0000f306 00000000 03007800 78007800 78007800 ..........x.x.x.x.x.
...
000000483BA79FCC: 78007800 78007800 78000000 21212121 21212121 x.x.x.x.x...!!!!!!!!
000000483BA79FE0: 21212121 21212121 21212121 21212121 21212121 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
000000483BA79FF4: 21212121 21212121 21216000 !!!!!!!!!!`.
我相信有很多朋友很奇怪，为什么 464 号 数据页也有大量的 x， 其实这些 x 算是垃圾数据，可以从 m_freeCnt = 8031 上便知，这个字段表示当前数据页的 Free 空间，所以那 1w 个 x 都被 LOB 数据页吃掉了，这和文章开头的推测是一致的。
到这里算是解决了朋友的这个疑问，但你如果想打破沙锅问到底的话，肯定想知道这 4 个数据页在 内存中是如何组织的，或者说如何串联的？ 接下来我们好好聊一聊。
2. 4 个数据页是如何组织的
观察 464号 数据页是如何与 LOB 数据页 发生关系的？这个就考验基础知识了，在真正的行数据之前记录了一个 FID : PID : SID 的内存存储，即：文件ID : 数据页ID : 槽位ID，可以用 WinDbg 来观察。
0:125> dp 000000482E3F8000+0x60+0x7
00000048`2e3f8067 803f0001`78000200 00000001`35000004
00000048`2e3f8077 00001f68`000006f3 00000001`000001c9
00000048`2e3f8087 000001ca`00003ed0 00004e20`00000001
00000048`2e3f8097 00000001`000001c8 78007800`78000000
00000048`2e3f80a7 78007800`78007800 78007800`78007800
00000048`2e3f80b7 78007800`78007800 78007800`78007800
00000048`2e3f80c7 78007800`78007800 78007800`78007800
00000048`2e3f80d7 78007800`78007800 78007800`78007800
简单解释一下： 000000482E3F8000 是数据页在内存中的首地址， 000000482E3F8000+0x60 是数据页内第一个记录的地址，再加上 +0x7 是为了内存地址对齐。
仔细观察内存地址 000000482e3f8097 上的内容是 00000001 000001c8，它就对应着 SID (2byte), FID (2byte) ,PID (4byte) ，那 PID=0x000001c8 是多少呢？可以用 WinDbg 算一下是 456 号 数据页。
0:125> ? 0x1c8
Evaluate expression: 456 = 00000000`000001c8
按照这个理论继续往前看内存地址，你会发现 00000001000001c9 和 00000001000001ca，对应着 457 号数据页 和 458 号数据页。
到这里脑子里就有了一张图，大概像下面这样。
三：总结
经过本篇的分析，大家知道了 SQLSERVER 会用专门的 LOB数据页 来存储这些大字段，由于数据被拆分到多个数据页上，这让 select 操作多了更多的逻辑，也会造成 C++ 代码多次在 LOB 数据页上游走，给查询性能增加了巨大的开销。
比如下面的 SQL 查询。
SET STATISTICS IO ON
SELECT * FROM t7;
SET STATISTICS IO OFF
可以发现在 LOB 数据页上游走了 7 次，再加 2 条数据观察下。
INSERT INTO t7 VALUES(REPLICATE(CAST( 'y' AS NVARCHAR(max)),10000))
INSERT INTO t7 VALUES(REPLICATE(CAST( 'z' AS NVARCHAR(max)),10000))
SET STATISTICS IO ON
SELECT * FROM t7;
SET STATISTICS IO OFF
这次由 7 次变成了 23 次，总的来说还是尽量不要将大字段存放在数据库吧。
