再聊一下那SQL Server 行不能跨页的事

再聊一下那*** 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 MyTestDBGOCREATE TABLE t7 (a INT IDENTITY, b NVARCHAR(MAX))GOINSERT 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 @0x00000175CBB46000m_pageId = (1:464) m_headerVersion = 1 m_type = 1m_typeFlagBits = 0x0 m_level = 0 m_flagBits = 0x8000m_objId (AllocUnitId.idObj) = 202 m_indexId (AllocUnitId.idInd) = 256 Metadata: AllocUnitId = 72057594051166208 Metadata: PartitionId = 72057594044022784 Metadata: IndexId = 0Metadata: ObjectId = 1637580872 m_prevPage = (0:0) m_nextPage = (0:0)pminlen = 8 m_slotCnt = 1 m_freeCnt = 8031m_freeData = 159 m_reservedCnt = 0 m_lsn = (38:2936:61)m_xactReserved = 0 m_xdesId = (0:0) m_ghostRecCnt = 0m_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 @0x00000048355F8000000000483A478000: 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...bbbbbbb000000483A479FB8: 62626262 62626262 62626262 62626262 62626262 bbbbbbbbbbbbbbbbbbbb000000483A479FCC: 62626262 62626262 62626262 62020000 00002121 bbbbbbbbbbbbb.....!!000000483A479FE0: 21212121 21212121 21212121 21212121 21212121 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!000000483A479FF4: 21212121 21212121 21216000 !!!!!!!!!!`.PAGE: (1:457)DATA:Memory Dump @0x000000483BA78000000000483BA78000: 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+0x700000048`2e3f8067 803f0001`78000200 00000001`3500000400000048`2e3f8077 00001f68`000006f3 00000001`000001c900000048`2e3f8087 000001ca`00003ed0 00004e20`0000000100000048`2e3f8097 00000001`000001c8 78007800`7800000000000048`2e3f80a7 78007800`78007800 78007800`7800780000000048`2e3f80b7 78007800`78007800 78007800`7800780000000048`2e3f80c7 78007800`78007800 78007800`7800780000000048`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> ? 0x1c8Evaluate 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 ONSELECT * 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 ONSELECT * 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。

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