浅谈SQL Server内部运行机制

浅谈***内部运行机制

对于已经很熟悉T-SQL的读者，或者对于较专业的DBA来说，逻辑的增删改查，或者较复杂的SQL语句，都是非常简单的，不存在任何挑战，不值得一提，那么，SQL的哪些方面是他们的挑战 或者软肋呢?

那就是sql优化。然而，要想成为一个好的Sql优化高手，首先要做的一件事无疑就是了解sql语句在***中是如何执行的。在这一系列中，我们将开始sqlserver优化系列讲解，本讲为优化系列的开篇文章，在本篇文章中，我们将重点讲解***体系结构。

在正式讲解之前，我们先来看看如下问题，你是否遇到过，若你遇到过且成功解决，那么这篇文章，你可以跳过。

为了测试需要，我们先模拟插入5亿3千多万条数据。

SELECT COUNT(1) FROM BigDataTest

(一)查询缓慢问题

*，临时表，表连接，子查询等造成的查询缓慢问题，你能解决吗?

(二)内存泄漏

如下查询了8分2秒，然后内存溢出，你知道问题吗?

SELECT * FROM BigDataTest

(三)经常听说如下概念，你都能解决吗?

一、***体系结构抽象

二、***体系结构概述

***核心体系结构，大致包括六大部分：客户端访问工具、*** 网络接口(*** Network Interface,SNI)、关系引擎、存储引擎、

磁盘和缓冲池。下图为***核心体系大致轮廓图。

(一)***客户端访问工具

***客户端访问工具，提供了远程访问技术，它与***服务端基于一定的协议，使其能够远程访问数据库，就像在本地操作数据库一样，如我们经常用的

Microsoft *** Management Studio。

***客户端访问工具是比较多的，其中比较流行的要数Microsoft *** Management Studio 和Navicat(Navicat在MySQL中也是比较常用的)了，至于其他工具，本篇文章就不列举了，感兴趣的读者朋友，可以查询一下。

(二)***网络协议

***网络协议，又叫***网络接口(SNI)，它是构成客户端和服务端通信的桥梁，它与***服务端基于一定协议，方可通信，如我们在客户端输入一条查询语句SELECT * FROM BigDataTest，这条语句，只有客户端和服务端基于一定协议，方可被服务端解析，否则，被视为无效语句。

***网络协议，由一组API构成，这些API供***数据库引擎和***本地客户端调用，如实现最基本的CRUD通信。

*** 网络接口(*** Network Interface,SNI)只需要在客户端和服务端配置网络协议即可，它支持一下协议：

(1)共享内存

(2)TCP/IP

(3)命名管道

(4)VIA

(三)关系引擎

关系引擎，也叫查询引擎，其主要功能是负责处理SQL语句，其核心组件由三部分组成：命令分析器、查询优化器和查询执行器。

(1)命令分析器：负责解析客户端传递过来的T-SQL语句，如客户端传递一条SQL语句：SELECT * FROM BigDataTest，它会检查该语句的语法结构，若语法

错误，它会将错误返回给协议层，然后协议层将错误返回给客户端;如果语法结构正确，它会根据查询命令生成查询计划或寻找一个已存在的查询计划(先在缓冲池计划缓存中查找，若找到，则直接给查询执行器执行，若未找到，则会生成基于T-SQL的查询树，然后交给查询优化器优化)

(2)查询优化器：负责优化命令解析器生成的T-SQL查询树(基于资源的优化，而非基于时间的优化)，然后将最终优化结果传递给查询执行器执行。查询优化器是基于

“资源开销”的优化器，这种算法评估多种可执行的查询方式，并从中选择开销***的方案作为优化结果，然后将该结果生成查询计划输出给查询执行器。注意，查询优化器是“基于资源开销***”而非“基于方案***”，也就是，查询优化器的最终优化结果未必是***的方案，但一定是资源开销***的方案。

(3)查询执行器：负责执行查询。假若查询执行器接收到命令解析器或查询优化器传递过来的SQL语句：SELECT * FROM BigDataTest，它通过OLE DB接口传递到存储引擎，再传递到存储引擎的访问方法。

(四)存储引擎

存储引擎，本质就是管理资源存储的，它的核心组件包括三部分：访问方法、事务管理器和缓冲区管理器。

(1)访问方法：访问方法本质是一个接口，供查询执行器调用(该接口提供了所有检索数据的代码，接口的实际执行是由缓冲区管理器来执行的)，假若查询执行器传递一条SQL语句：

SELECT * FROM BigDataTest，访问方法接收到该请求命令后，就会调用缓冲区管理器，缓冲区管理器就会调用缓冲池的计划缓存，在计划缓存中寻找到相应的结果集，然后返回给关系引擎。

(2)缓冲区管理器：供访问方法调用，管理缓冲池，在缓冲池中查询相应资源并返回结果集，供访问方法返回给关系引擎。

(3)事务管理器：主要负责事务的管理(ACID管理)和高并发管理(锁)，它包括两个核心组件(日志管理器和锁管理器)，锁管理器负责提供并发数据访问，设置隔离级别等;日志管理器负责记录所有访问方法操作动作，如基本的CRUD。

(五)缓冲池

缓冲池驻于内存中，是磁盘和缓冲区管理器的桥梁***中，所有资源的查询都是在内存中进行的，即在缓冲池中进行的，假若缓冲池接收到缓冲区管理器传递过来的的一条SQL语句：SELECT * FROM BigDataTest，缓冲区管理器数据缓存先从磁盘数据库中取满足条件的结果集，然后放在缓冲池数据缓冲中，然后以结果集的形式返回给缓冲区管理器，供访问方法返回给关系引擎的查询执行器，然后返回给协议层，协议层再返回给客户端。注意，这里操作的是缓冲池中数据，而不是磁盘DB中的数据，并且操作的缓冲池数据不会立即写入磁盘，因此就会造成查询到结果与BD中的结果不一致，这就是所谓的脏读。

缓冲池主要包括两部分：计划缓存(生成执行计划是非常耗时耗资源的，计划缓存主要用来存储执行计划，以备后续使用)和数据缓存(通常是缓存池中容量***的，消耗内存***，从磁盘中读取的数据页只要放在这里，方可调用)

(六)磁盘

磁盘主要是用来存储持久化资源的，如日志资源，数据库资源和缓存池持久化支援等。

三、一个查询的完整流程

如下为一个比较完善的查询过程，即第二部分查询语句：SELECT * FROM BigDataTest 整个过程。

四、参考文献

【01】《*** 2012 深入解析与性能优化 第3版》Christian Bolton,Justin Langford,Glenn Berry,Gavin Payne,Amit Banerjee,Rob Farley著

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