SQL Server 的 8 KB 数据页中未使用 512 字节

Question

我创建了下表：

CREATE TABLE dbo.TestStructure
(
    id INT NOT NULL,
    filler1 CHAR(36) NOT NULL,
    filler2 CHAR(216) NOT NULL
);

然后创建了一个聚集索引：

CREATE CLUSTERED INDEX idx_cl_id 
ON dbo.TestStructure(id);

接下来我用 30 行填充它，每个大小为 256 字节（基于表声明）：

DECLARE @i AS int = 0;

WHILE @i < 30
BEGIN
    SET @i = @i + 1;

    INSERT INTO dbo.TestStructure (id, filler1, filler2)
    VALUES (@i, 'a', 'b');
END;

现在根据我在“Training Kit (Exam 70-461): Querying Microsoft SQL Server 2012 (Itzik Ben-Gan)”一书中读到的信息：

SQL Server 在内部以页为单位组织数据文件中的数据。一个页面是一个 8 KB 的单位，属于一个单一的对象；例如，到表或索引。页是读取和写入的最小单位。页面被进一步组织成范围。一个区由八个连续的页面组成。一个范围内的页面可以属于单个对象或多个对象。如果页面属于多个对象，则该范围称为混合范围；如果页面属于单个对象，则该范围称为统一范围。SQL Server 将对象的前八页存储在混合区中。当对象超过八页时，SQL Server 会为此对象分配额外的统一区。通过这种组织，小物体浪费的空间更少，大物体的碎片化程度也更低。

所以这里我有第一个混合范围 8KB 页面，填充了 7680 字节（我插入了 30 次 256 字节大小的行，所以 30 * 256 = 7680），检查大小我已经运行 size check proc - 它返回以下结果

index_type_desc: CLUSTERED INDEX
index_depth: 1
index_level: 0 
page_count: 1 
record_count: 30 
avg_page_space_used_in_percent: 98.1961947121324
name : TestStructure        
rows : 30   
reserved :  16 KB
data : 8 KB 
index_size : 8 KB       
unused :    0 KB

因此为表保留了 16 KB，第一个 8 KB 页面用于 Root IAM 页面，第二个用于叶数据存储页面，即 8KB，占用约 7.5 KB，现在当我插入一个 256 字节的新行时：

INSERT INTO dbo.TestStructure (id, filler1, filler2)
VALUES (1, 'a', 'b');

尽管它有 256 字节的空间（7680 b + 256 = 7936 仍然小于 8KB），但它没有存储在同一页中，创建了一个新的数据页，但该新行可以放在同一个旧页上，为什么 SQL Server 会在可以节省空间和搜索时间的情况下创建一个新页面，而是将其插入到现有页面中？

注意：堆索引中也发生了同样的事情。

Answer 1

虽然 SQL Server 确实使用 8k（8192 字节）数据页来存储 1 行或更多行，但每个数据页都有一些开销（96 字节），而每一行都有一些开销（至少 9 字节）。8192 字节不是纯粹的数据。

有关其工作原理的更详细检查，请参阅我对以下 DBA.SE 问题的回答：

与 sys.allocation_units 中的表大小不匹配的 DATALENGTH 总和

使用该链接答案中的信息，我们可以更清楚地了解实际行大小：

1. 行头 = 4 个字节
2. 列数 = 2 字节
3. NULL 位图 = 1 字节
4. 版本信息^** = 14 字节（可选，见脚注）
5. 每行总开销（不包括槽阵列）= 最少 7 个字节，如果存在版本信息，则为 21 个字节
6. 总实际行大小 = 263 最小值（256 数据 + 7 开销），或 277 字节（256 数据 + 21 开销）（如果存在版本信息）
7. 添加到 Slot Array 中，每行占用的总空间实际上是 265 字节（不含版本信息）或 279 字节（含版本信息）。

UsingDBCC PAGE通过显示：（Record Size 263对于tempdb）和Record Size 277（对于设置为 的数据库）来确认我的计算ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION ON。

现在，有 30 行，即：

• 没有版本信息

  30 * 263 会给我们 7890 字节。然后为使用的 7986 字节添加页头的 96 字节。最后，添加槽数组的 60 个字节（每行 2 个），页面上总共使用了 8046 个字节，剩余 146 个。使用DBCC PAGE通过显示来确认我的计算：

  • m_slotCnt 30 （即行数）
  • m_freeCnt 146 （即页面上剩余的字节数）
  • m_freeData 7986 （即数据 + 页头 -- 7890 + 96 -- 槽数组不计入“已用”字节计算）

• 有版本信息

  30 * 277 字节共 8310 字节。但是 8310 超过了 8192，这甚至没有考虑 96 字节的页头，也没有考虑每行 2 字节的插槽数组（30 * 2 = 60 字节），这应该只为我们提供 8036 个可用字节的行。

  但是，29 行呢？这将为我们提供 8033 字节的数据 (29 * 277) + 96 字节的页头 + 58 字节的槽数组 (29 * 2) 等于 8187 字节。这将使页面剩余 5 个字节（8192 - 8187；当然不可用）。使用DBCC PAGE通过显示来确认我的计算：

  • m_slotCnt 29 （即行数）
  • m_freeCnt 5 （即页面上剩余的字节数）
  • m_freeData 8129 （即数据 + 页头 -- 8033 + 96 -- 槽数组不计入“已用”字节计算）

关于堆

堆填充数据页的方式略有不同。他们对页面上剩余的空间量进行了非常粗略的估计。当在DBCC输出看，看一行：PAGE HEADER: Allocation Status PFS (1:1)。你会看到VALUE沿的线条显示的东西0x60 MIXED_EXT ALLOCATED 0_PCT_FULL（我看了一下聚集表），或0x64 MIXED_EXT ALLOCATED 100_PCT_FULL在看堆表时。这是按事务评估的，因此执行单独的插入（例如此处执行的测试）可能会显示集群表和堆表之间的不同结果。但是，对所有 30 行执行单个 DML 操作将按预期填充堆。

然而，这些关于堆的细节都没有直接影响这个特定的测试，因为表的两个版本都适合 30 行，只剩下 146 个字节。无论是集群还是堆，这都不足以容纳另一行。

请记住，这个测试相当简单。计算行的实际大小可能会变得非常复杂，具体取决于各种因素，例如：SPARSE、数据压缩、LOB 数据等。

要查看数据页面的详细信息，请使用以下查询：

DECLARE @PageID INT,
        @FileID INT,
        @DatabaseID SMALLINT = DB_ID();

SELECT  @FileID = alloc.[allocated_page_file_id],
        @PageID = alloc.[allocated_page_page_id]
FROM    sys.dm_db_database_page_allocations(@DatabaseID,
                            OBJECT_ID(N'dbo.TestStructure'), 1, NULL, 'DETAILED') alloc
WHERE   alloc.[previous_page_page_id] IS NULL -- first data page
AND     alloc.[page_type] = 1; -- DATA_PAGE

DBCC PAGE(@DatabaseID, @FileID, @PageID, 3) WITH TABLERESULTS;

^**如果您的数据库设置为ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION ON或 ，则将出现 14 字节的“版本信息”值READ_COMMITTED_SNAPSHOT ON。

Answer 2

您的数据行不是 256 字节。每一个更像是 263 个字节。由于 SQL Server 中数据行的结构，纯固定长度数据类型的数据行具有额外的开销。查看此站点并了解数据行的构成方式。 http://aboutsqlserver.com/2013/10/15/sql-server-storage-engine-data-pages-and-data-rows/

因此，在您的示例中，您有一个 256 字节的数据行，为状态位添加 2 个字节，为列数添加 2 个字节，为数据长度添加 2 个字节，为空位图添加 1 个左右的字节。即 263 * 30 = 7,890 字节。添加另一个 263 并且您超过了 8kb 页面限制，这将强制创建另一个页面。