Карты свободного пространства

Карта свободного пространства (Page free space page, PFS) отражает степень заполнения страниц. Каждая PFS-страница хранит информацию о 8000 страницах - по одному байту на страницу. Каждый байт представляет собой битовую карту, которая сообщает о степени занятости страницы и о том, принадлежит ли она объекту.

Карта распределения размещается с первой страницы файла БД. Страницы повторяются через каждые 8000 страниц.

Первая страница PFS после стандартного заголовка страницы содержит заголовок файла (его описание), затем размещается сам блок PFS. Вторая страница — это GAM, третья — SGAM. Карты распределения экстентов повторяются через каждые 512 000 страниц.

Карты размещения

Для организации связи между экстентами и расположенными на них объектами используются индексные карты размещения (Index Allocation Map, IAM). Каждая таблица или индекс имеют одну или более страниц IAM. В каждом файле, в котором размещаются таблица или индекс, существует минимум одна карта размещения для этой таблицы или индекса. Страницы IAM размещаются произвольно внутри файла и отводятся по мере необходимости. IAM объединены друг с другом в цепочку двунаправленными ссылками. Указатель на первую карту размещения содержится в поле FirstlAM системной таблицы Sysindex.

Каждая IAM описывает некоторый диапазон экстентов и представляет собой битовую карту: если бит установлен в 1, то в данном экстенте есть страницы, принадлежащие данному объекту, если в 0 — то нет.

Все страницы размещения не связаны напрямую с некоторым объектом БД, они соответствуют некоторой системной информации, поэтому параметр «идентификатор объекта» для всех этих страниц одинаков и равен 99.

20.2.5. Страницы данных (слайд 13)

Страницы данных используются для хранения собственно данных. Структурно страницу данных можно подразделить на три зоны: заголовок, строки данных и таблицу размещения строк (слоты). Связь между страницами и объектами реализует специальная структура — карты размещения.

Строка данных должна полностью умещаться на странице, поэтому существуют ограничения на длину строки. Размер страницы 8 Кбайт, 96 байт занимает заголовок. Кроме того, в таблице размещения каждому слоту отводится по 4 байта для каждой строки, размещенной на странице.

Строки данных на странице не обязательно хранятся непрерывно. При удалении строки пустое пространство помечается как свободное и потом его может занять новая строка, перемещения строк не происходит. Адрес (смещение) на странице и длина строки фиксируется в слоте (Slot).

Если таблица не имеет кластеризованного индекса, то номер слота является идентификатором строки, пока не будет удалена соответствующая строка. Если же таблица имеет кластеризованный индекс, то слоты располагаются в порядке, задаваемом индексом.

 

Первые страницы данных таблиц БД расположены не подряд: сразу за первой страницей данных таблицы следует ее индексная карта размещения.

Для более эффективного управления дисковым пространством SQL Server не выделяет создаваемым таблицам сразу целый экстент. Для новой таблицы или индекса, как правило, выделяется место на смешанном экстенте. Когда объем таблицы или индекса увеличивается до восьми страниц, все последующие выделяемые экстенты будут однородными. Соответственно, если на смешанных экстентах места нет, а объем таблицы не достиг еще восьми страниц, то выделяемый новый экстент будет объявлен смешанным. Например, таблица занимает две страницы на смешанном экстенте, и в нее еще добавляется сразу шесть записей, то если свободных страниц на смешанных экстентах нет, будет выделен новый смешанный экстент, и на нем разместятся 6 записей. Потом, если добавляется еще одна запись, будет выделен полный новый однородный экстент, и на нем размещена эта новая запись.

Строки данных

Данные хранятся на страницах в виде строк. Каждая строка кроме собственно данных хранит дополнительную форматирующую информацию. Длина строки зависит от типов полей таблицы. Независимо от объявления, каждая строка имеет поле с количеством полей переменной длины (к ним относятся также поля фиксированной длины, допускающие неопределенные значения NULL, которые при этом резервируют пространство, указанное в определении поля).

Фиксированные поля вместе с описателями хранятся до полей переменной длины. Поля фиксированной длины всегда занимают свою полную длину, значение NULL задается специальным флагом.

В каждой строке хранится общая длина строки и текущие длины полей переменной длины. Данные считываются последовательно с начального адреса.

 

Вторая часть — это необязательная область, она существует только тогда, когда имеются в записи поля переменной длины, и включает:

- указатель на местоположение полей переменной длины;

- собственно значения полей переменной длины.

 

Текстовые страницы

Текстовая страница может содержать несколько текстовых полей.

Строка данных содержит указатель на корневую структуру. Собственно данные хранятся в виде сбалансированного В-дерева.

Данные длиной менее 64 байт хранятся в корневой структуре.

Для данных до 32 Кбайт корневая структура может адресовать 4 блока данных (это не экстенты страниц) до 8 Кбайт каждый. Блоки наращиваются до 8 Кбайт (реально на одной текстовой странице может быть размещено до 8080 байт).

Если же длина текстового поля более 32 Кбайт, то строятся промежуточные узлы.

 

20.2.8. Индексы (слайд 14)

Кластерный индекс представляет собой двоичное дерево, в котором на нулевом уровне (уровне листьев) содержатся страницы актуальных данных таблицы, а физическое расположение информации в данном индексе логически упорядочено.

В случае некластерных индексов страницы уровня листа содержат не актуальные данные таблицы (как в случае кластерного индекса), а указатель на строкуданных, включающий номер страницы данных и порядковый номер записи на станице. Некластерный индекс не требует физического переупорядочения строк данных таблицы.

Двоичные деревья являются динамически поддерживаемыми структурами, т.е при вставке, удалении или обновлении строк данных информация в индексах также должна быть изменена для отражения выполненных в таблице изменений. Для обработки страниц индексов требуются дополнительные операции ввода-вывода.

Но при разбивке страницы кластерного индекса не требуется вносить изменения в информацию некластерных индексов, так как в SQL Server 7 эти дополнительные операции ввода-вывода полностью исключены за счет использования в некластерных индексах значений ключей кластерного индекса вместо номеров физических страниц в случае, когда таблица имеет оба типа индексов. При добавлении в кластерный индекс данные вставляются в таблицу в правильной физической последовательности, соответствующей логической упорядоченности индекса. Поэтому может потребоваться сместить остальные строки таблицы вверх или вниз, в зависимости от места вставки данных. Все это связано с выполнением дополнительных операций ввода-вывода, необходимых для обработки данных индекса. Со временем, по мере накопления данных на странице, при вставке очередной записи может потребоваться разбить информацию страницы на две части, так как для новой записи уже не будет хватать свободного места. В результате часть записей данных будет перенесена на новую страницу. В предыдущих версиях SQL Server эта ситуация сопровождалась обновлением данных во всех некластерных индексах таблицы с целью отражения перемещения части строк на новую страницу.

Индексы таблиц хранятся в виде страниц. Каждая страница размером 8192 байт включает заголовок, имеющий длину 96 байт. Еще один фрагмент страницы используется для размещения других структур данных, например информации о переполнении строк. Вся оставшаяся часть страницы (8060 байт) предназначена для размещения данных. Каждая строка включает элемент индекса (значение индексируемого поля таблицы) и идентификатор RowID (включающий идентификатор файла, номер страницы, номер строки), указывающий на соответствующую запись в таблице.