SQL Server数据库文件的结构定义中,所有数据均以8192字节作为页大小进行记录存储,当某条数据记录总长未超过8060字节时,变长和定长列存储在同一页/记录中的记录称为行内数据记录。这是最常见,因为一般的记录长度很少会超过8060字节,这种记录的结构相对简单,格式也相对固定。
行内记录会包含一些常见数据类型的列,如int、char(n)、varchar(n)、datetime2、real、money等。这些类型的数据有变长的也有定长的,所以在更新变长列的数据时,会使记录长度增大,如果增加到超出空闲空间容量时,这样即使此记录小于8060字节,也会造成此记录在这一页中存放不下。这种情况下一条记录就会变化为两条特殊格式的行内记录:forwarded记录和forwarding记录,这两条记录都是小于8060字节的行内记录。这种动作就称为行迁移,这类记录就称为行迁移记录。
1. 一般行内记录
一般的行内记录存储格式就是上一节中讲的一般记录格式。记录头部的标志一般是0x30,0x10。
这种记录中的列信息起始偏移是和页头中的pminlen值相同的。记录结构都是标准的一般结构,如下图:
这类记录中的列信息没有异常的偏移数据,也没有异常的列数据.Dbcc page 中称为PRIMARY_RECORD,这种叫法会更准确,不过随便啦,习惯成自然。
2. 行迁移记录
行迁移记包含forwarding_stub 和forwarded 两种类型。这两类记录是因为数据页不能容纳更新后的记录而产生的,不是因为记录长度超过8060B引起的,所以这两类记录依然是行内记录,与行溢出记录是不同的。
这两种记录总是成对出现的,当出现forwarding_stub时,在别的页面中一定有与之对应的一条forwarded记录。
forwarding记录也叫forwarding_stub记录,记录头标志为0x04,它是一条完整的数据记录。虽然结构看起来特殊,但还是符合一般记录的结构,记录中主要内容就是在行中用8字节保存了指向移出后的记录的位置指针。
forwarded 记录,有时直接叫做迁移记录。记录头部标志为0x32. 它也是一条完整记录,格式跟一般记录略有差异,大体结构还是相同的。这里是存储了溢出前的那条记录的真实数据。
这两种记录的具体存储结构比较简单和直观,其逻辑结构会在下面的实例列举中结合具体数据记录来分析说明。
下面通过实例来讲解一下这两种记录的存储格式:
1. 创建测试环境:
droptablet1
createtablet1(aint,bvarchar(4000),cvarchar(4000))
insertintot1values(1,REPLICATE('b',2000),REPLICATE('c',2000))
insertintot1values(2,REPLICATE('e',2000),REPLICATE('f',2000))
select*fromt1
dbccind(tt,t1,-1)
可看出这两条数据记录是存放在一个页面(第78页)里的,可通过dbccpage(tt,1,78,3) 或 winhex来查看这一页面的内容。
dbcctraceon(3604)
dbccpage(tt,1,78,3)
结果集中,关注以下信息:
m_slotCnt = 2 m_freeCnt = 58 m_freeData = 8130
Slot 0 Offset 0x60 Length4017
Record Type =PRIMARY_RECORD Record Attributes= NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS
Record Size = 4017
Slot 1 Offset 0x1011Length 4017
Record Type =PRIMARY_RECORD Record Attributes= NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS
Record Size = 4017
明显看出在78页面中有两条PRIMARY_RECORD记录,长度都是4017字节。
在winhex中打开此数据库文件tt.mdf,跳转到78页面,可以直观地看到数据记录为2条,在数据区可以直接看到记录中的数据。通过页尾的行偏移,可以分别定位到这两条记录。Winhex中此页面数据如下图所示:
通过这两种方式都可以看到这两条记录都是存储在此页面的PRIMARY_RECORD记录,总共占用8034字节,没有超过8060。
2. 更新数据记录,产生迁移记录
updatet1setb=REPLICATE('b',3000)wherea=1;
注意:修改的是第一条记录。
dbccind(tt,t1,-1)
从结果集看出数据记录存储在78和80两页中。下面我们到这两个页面里去查看记录的详细情况。
l FORWARDING记录
dbccpage(tt,1,78,3)
m_slotCnt = 2 m_freeCnt = 4066 m_freeData = 8139
Slot 0 Offset 0x1fc2Length 9
Record Type = FORWARDING_STUB RecordAttributes = Record Size= 9
Memory Dump@0x000000000D30BFC2
0000000000000000: 04500000 0001000000.P.......
Forwarding to = file1 page 80 slot 0
Slot 1 Offset 0x1011Length 4017
Record Type =PRIMARY_RECORD Record Attributes= NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS
Record Size = 4017
Memory Dump@0x000000000D30B011
0000000000000000: 30000800 02000000 03000002 00e107b10...............
0000000000000010: 0f656565 65656565 65656565 65656565.eeeeeeeeeeeeeee
0000000000000020: 65656565 65656565 65656565 65656565eeeeeeeeeeeeeeee
0000000000000030: 65656565 65656565 65656565 65656565eeeeeeeeeeeeeeee
……
解释一下结果集中的参数:
m_slotCnt = 2 :数据页面中有两条记录。
m_freeCnt = 4066 :数据页中的空闲空间为4066字节,第一条记录所占用的空间已经被释放,说明原来的这条记录数据已被移出此页。
m_freeData = 8139 :*空间起始位置变大了,说明*空间起始后移了,这是因为原来的第一条记录被移动到第二条后边了。
Slot 0 Offset0x1fc2 Length 9 :第一条记录起始偏移为8130,长度为9.
Slot 1 Offset0x1011 Length 4017 :第二条记录起始偏移为4113,长度为4017,。
看这些数字,4113+4017= Slot 0 Offset=8130, 8130+9 = m_freeDat=8139。原来的第一条记录现在还是第一条(slot 0),但是现在存放在了第二条记录之后,并且长度只有9字节。
这条短记录的格式就是FORWARDING_STUB,格式结构有些不同。具体介绍如下:
04是记录头,根据前面介绍的记录头的位图含义可知此记录为无变长列,无null位图,无行版本的FORWARDING_STUB记录。后边紧跟着的8个字节是rowid指针,是指向forwarded记录的指针。这里说的rowid,只是一个叫法,不是说它是真实存在的结构体,在上层有时也会遇到这种叫法,其实它只是个虚拟的称谓,用来表示一个指针结构。这8个字节记录了文件号、页号、slot号。这里的rowid实际的存储体是FORWARDING_STUB,是4字节的页号加2字节的文件号再加2字节的slot号。
此条记录:0450000000010000 00,很容易就得出 rowid为(1:80:0),这也对应结果集中的Forwarding to = file 1 page 80 slot 0 ,只不过前者是自己解析,后者是sql server 引擎解析。
这是在winhex里的解析展示,会更清晰的验证上面的结构。
l Forwarded记录
dbccpage(tt,1,80,3)
m_slotCnt = 1 m_freeCnt = 3065 m_freeData = 5125
Slot 0 Offset 0x60 Length5029
Record Type = FORWARDED_RECORD RecordAttributes = NULL_BITMAPVARIABLE_COLUMNS
Record Size = 5029
Memory Dump@0x000000000D30A060
0000000000000000: 3200080001000000 03000003 00cb0b9b 2...............
0000000000000010: 13a59362 62626262 62626262 62626262...bbbbbbbbbbbbb
0000000000000020: 62626262 62626262 62626262 62626262bbbbbbbbbbbbbbbb
0000000000000030: 62626262 62626262 62626262 62626262bbbbbbbbbbbbbbbb
……
在第80页中,有一条记录slot 0,起始为96字节,长度为5029,记录类型为 forwarded_record.这条记录就是forwarding_stub中指向的溢出记录,记录着第78页中slot0数据记录的真实数据。
这是一条完整记录,和一般记录格式略有差异,最大的不同是在记录中加入了一列变长数据。这一变长列加在记录的最后,只是存储引擎使用,对上层是透明的。同时记录的列信息也发生了变化。
列信息里的变长列数加1,而总列数不发生变化。变长列偏移数组里多出一项,用来指定加入的数据列的结束偏移,这个变长列的长度其实是固定的,都是10字节,应该是考虑到存取性能才把这个数据放在了记录的最后。这列数据其实不是一列标准的列数据,应该是一个forwarding_stub的结构体数据。里边也是存储了一个rowid指针,用8字节保存了指向移出前的记录的位置指针。
这个加入的列数据的定位解析还有点特殊。它在列信息中的列数据结束偏移是非常规的,是按溢出类型格式存储的。它的值会大于8192字节,其实是真实数值加了0x8000。
现在来具体解释下上面的这条forwarded记录:
此记录头部状态A的值为0x32,解释为有可变长列,有null位图的forwarded 移出记录。记录总长度为5029字节数。列信息数据为03000003 00cb0b9b13a593。根据列信息结构来解析可得,总列数为3,是包含a、b、c三个字段。Null位图都为0,表示没有为空的列。变长列数也为3,这里是包含了变长列b、c和增加列。后边的结束偏移数组有3个,占用6字节,分别表示这3个变长列数据的结束位置。前两个很容易理解,第三个是0x93A5,转为十进制为37797,这明显是不正常的,真实的偏移值应为此值减去0x8000,即为0x13A5,转十进制为5029。这个值在前面的记录总长度处见过,不是巧合。
这样就可以手工的取出每一个字段值了。取出最后一列的值,会发现它特殊一点:
0004 4e00000001000000 。数据长度为10字节,跟forwarding很相似,只是在头部多加了一个字节的00。字段里的rowid记录了原来的forwarding记录的地址,这里是(1:78:0),这个地址指针正是指向前面我们看到的那条forwarding记录。
下面通过一幅图来总结下此节讲解的forwarding和forwarded记录的整体结构。
图Forwarding记录和forwarded 记录的相互连接关系
下图是在winhex中的解析展示:
再复杂一点的,如果forwarded记录又有更新,此页面又存放不下时,它还需要进行行迁移,把真实数据记录移到别的页面里存储。这时不会在这一页的记录中加入forwarding_stub去指向新的forwarded记录,而是直接的修改原始数据页中的forwarding记录的迁移指针,使其直接指向最终的forwarded记录。最终的forwarded里存储原始的forwarding的地址指针。这样就不用使用一个指针链,要通过多个指针依次的指向才到达最终数据记录。
在这章节的讲解中用dbcc page比较多些,使用winhex多是用来做验证。因为dbccpage 是通过引擎自己解释和显示的,逻辑信息会更多,更详细,结构也更清晰,方便用来分析和理论。Winhex中想解析这些信息都是要根据逻辑结构的理解,然后去取得对应对象的数据。
其实在winhex上观察内部结构,视野会更宽,*度更大,可以获得所有的信息,包括很多dbcc page结果集中没有的,对整体结构的理解会更好。最主要的dbcc page 是sql server 引擎给出的这些结构信息,winhex中是自己动手解析的。
这些逻辑结构的获得,都是通过dbcc page和winhex结合使用来分析总结出的,只用winhex来看文件是没有意义的,只用内部命令查参数也是没有意义的。