【版本特性】sql server2014新特性 Delayed durability（lazy commit）

2022-11-20 16:39:17

【0】前置概念参考

预写式日志（Write-Ahead Logging (WAL)）

【1】事务的持久化概念

ACID 是数据库的基本属性。其中的D是指"持久性"：只要事务已经提交，对应的数据修改就会被保存下来，即使出现断电等情况，当系统重启后之前已经提交的数据依然能够反映到数据库中。

那么D特性是如何在SQL Server中实现的呢？SQL Server使用write-ahead logging的方式，保证日志记录会先于数据记录固化到磁盘中。

当事务提交后，只有当日志记录固化到磁盘时，才会向客户端返回提交成功的消息，至于相应的数据记录，会通过异步的方式后续写入到磁盘中。

如果在此期间发生断电等故障，那么就会出现以下两种情况：

日志已经写入到磁盘（committed)，但数据没有写入：
系统重启后进行redo操作，通过读取日志，来将没有固化到数据文件的信息写入到数据文件。
部分日志已经写入到磁盘(uncommitted)，数据部分写入或没有写入
系统重启后执行undo操作，将没有提交的事务对应的数据从数据文件中清除。

这样就保证了已经提交的事务不会丢失。

【2】Delayed durability 延迟日志写入

官网概念：https://docs.microsoft.com/zh-cn/sql/relational-databases/logs/control-transaction-durability?view=sql-server-ver15#bkmk_DbControl

SQL Server 2014中引入了一个新的特性，叫做Delayed durability（也称作lazy commit)，颠覆了之前提到的概念。通过Delayed durability。

可以让日志记录按照一定规律异步地写入到日志文件中，避免日志磁盘写入过于频繁。这样就以牺牲Durability来换取性能。

【2.1】应用场景

使用该特性的前提是您的应用可以容忍一定程度的数据丢失。

日志磁盘出现系统瓶颈。

由于日志磁盘性能问题，导致事务无法提交，导致相应的资源(memory,lock等）无法释放引发的资源竞争

【2.2】Delayed Durability 主要特性

一旦事务提交，事务中的数据变更对其他事务（包含full durable transaction和delayed durability transaction)可见。具体请参考isolation level http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dn133175.aspx
事务的持久性（durability)依赖于日志记录是否固化到磁盘。
内存中的日志记录只有在任意以下情况发生时才会固化到磁盘:
1. )Full durable transaction进行了数据变更，并且commit.
2. )执行了sp_flush_log存储过程.
3. )Log buffer满了，日志记录也会固化到磁盘.

如果1)或2)出现两次，那么SQLSERVER会保证第一次之前的Delayed durability transaction的数据变更已经被固化到了磁盘。

【3】如何使用Delayed durability

【3.1】一般形式和模式 ALTER DATABASE [DDtest] SET DELAYED_DURABILITY = FORCED|Allowed|Disabled

Delayed durability是一个数据库级别的特性，默认是禁用的，我们首先要开启这个选项。

ALTER DATABASE [DDtest] SET DELAYED_DURABILITY = FORCED|Allowed|Disabled

如果是forced，那么该数据库内所有的事务都强制使用delayed durability;
如果是allowed，那么delayed durability和full durable transaction可以同时存在;
如果是disabled，那么无法使用delayed durability.

当该属性发生变化后，errorlog中也会有相应的记录

Setting database option delayed_durability to forced for database 'DDtest'.

Setting database option delayed_durability to allowed for database 'DDtest'.

Setting database option delayed_durability to disabled for database 'DDtest'.

【3.2】语句级别的 delayed_durability commit tran with(delayed_durability=on)

如果数据库的DELAYED_DURABILITY为Allowed,我们可以在语句级别进行控制，否则就要遵循数据库的设定了（如果语句的设定和数据库级别设定冲突，那么SQL Server会使用数据库级别的设定）。

将数据的 DELAYED_DURABILITY设置为Allowed
ALTER DATABASE [DDtest] SET DELAYED_DURABILITY = Allowed

创建一张表，并循环插入1000行数据，每次插入都是一个单独的事务

create table ta(col int)

declare @N int=0
while @n<1000
begin
begin tran
insert ta values(1)
commit tran with(delayed_durability=off)
set @N+=1
print cast(@N as varchar(1000))
end

开启Process Monitor，监控对数据库日志文件的操作。

一共对日志文件进行了1012次的写入操作，也就是每次commit都会立刻固化到日志文件

下面比较一下使用delayed durability的情况

declare @N int=0
while @n<1000
begin
begin tran
insert ta values(1)
commit tran with(delayed_durability=on)
set @N+=1
print cast(@N as varchar(1000))
end

1000个事务只触发了32次写入，大大地减少了对日志文件的写入操作。

【4】日志持久化与数据丢失

当系统不忙时，也会主动将delayed durability的日志记录固化到磁盘。但目前不知道如何判断"不忙"这个标准。
checkpoint不会将delayed durability的日志记录固化到磁盘。
SQL Server正常关闭不会将delayed durability的日志记录固化到磁盘，也就说正常关闭也可能会导致数据丢失，建议之前先执行sp_flush_log。
很明显，如果断电等操作，直接内存中的未提交事务日志就丢失了，意味着已提交但脏页未持久化的事务也会丢失。

【5】开启该选项对其他操作的影响

更改跟踪和更改数据捕获
具有更改跟踪属性的所有事务都是完全持久事务。如果一个事务对支持更改跟踪的表执行了任何写入操作，则该事务具有更改跟踪属性。使用变更数据捕获 (CDC) 的数据库不支持使用延迟的持续性。

崩溃恢复
一致性可得到保证，但已提交的延迟持久事务的一些更改可能会丢失。

跨数据库和 DTC
如果事务跨数据库或是分布式事务，则无论数据库或事务提交设置如何，它都是完全持久事务。

AlwaysOn 可用性组和镜像
延迟持久事务并不能保证主数据库或任何辅助数据库的持续性。此外，它们也不保证了解辅助数据库的事务。提交后，在从同步辅助数据接收到任何确认之前，控制权就会归还客户端。当主副本上的磁盘刷新时，会继续复制辅助副本。

故障转移群集
某些延迟持久事务写入可能会丢失。

事务复制
事务复制不支持延迟持久事务。

日志传送
传送的日志中仅包含已成为持久事务的事务。

日志备份
备份中仅包含已成为持久事务的事务。

转自：SQL 2014新特性- Delayed durability

官网概念：https://docs.microsoft.com/zh-cn/sql/relational-databases/logs/control-transaction-durability?view=sql-server-ver15#bkmk_DbControl

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