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[知识库] SQLServer存储引擎

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发表于 2018-7-11 05:02:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、遍历索引树的每个节点都是一个页面。索引树有三种类型的节点:根节点、中间节点、叶子节点。(1)根节点与中间节点一样,只包含下一层节点的入口值与入口指针
  
      
一、遍历
索引树的每个节点都是一个页面。
索引树有三种类型的节点:根节点、中间节点、叶子节点。
(1) 根节点与中间节点一样,只包含下一层节点的入口值与入口指针,它们称为索引节点;
(2) 叶子节点包含要遍历的数据,服务器空间,对聚集索引而言数据就是表中数据行,对非聚集索引数据是指索引列值和行书签。
索引的遍历总是从根节点开始,即先根遍历,分为两种:索引扫描和索引查找。
(1) 索引扫描,是指从索引树的根节点开始,对叶子节点逐个扫描,直至命中所有满足查找条件的数据;
(2) 索引查找,是指从索引树的根节点开始,按查找值在索引节点中根据路由信息跳转,直至叶子节点以命中数据。
B+树的深度通常小于等于3,计算如下:
以聚集索引为例,简单计算如下:10个INT列宽度总和为40B,假设聚集索引树每一层为二叉,共三层,即2^0+2^1+2^2=1*(1-2^3)/(1-2)=7个页面,4个叶子节点,每个页面8060K可存储8060000/40=201500行,乘以4=806000行,如果是三叉、四叉,那么三层可存储上千万至亿行的数据,当然在数据量达到这个等级时,通常我们会选择表分区,那么B树深度就更不会突破三层了。
所以索引查找的效率是很高的,在查询中应该努力构造索引查找,避免索引扫描。
二、插入
2.1、页空间充足
在已存在数据的表上,创建或重建索引时,可指定填充因子,即在索引树的每个节点上预留一定的空间,供表中后续增加的数据使用。但如果在创建表的时候就创建了索引,并指定了填充因子,这时的填充因子是无用的,数据库系统不会刻意去保留页面的空间。
索引页面有剩余空间的情况如下图:

mypbdwuauky.jpg

mypbdwuauky.jpg

图1
参考图1,此时向索引树中插入一条索引键值为31的记录,步骤如下:
(1)执行索引键值=31的查找操作,确定该新记录应该插入到叶子节点L2中。
(2)检查L2上是否有足够的空间来存放当前记录,这里假设有足够的空间;
(3)将记录45向后移动,插入索引键值为31的新记录。插入之后,10、30、31、45还是顺序的,香港服务器,如下图:

z5xq5ah0akg.jpg

z5xq5ah0akg.jpg

图2
2.2、页空间不足
参加图2,此时再插入一条索引键值为32的记录,步骤如下:
(1)执行索引键值=32的查找操作,确定该新记录应该插入到叶子节点L2中;
(2)检查L2上是否有足够的空间来存放当前记录,这时发现没有足够的页空间,香港服务器,此时需要进行页面分裂;
(3)向数据库系统申请一个新的页面L4,将L2的一半数据移到L4中,并重新链接叶子的左右节点,如下图:

rh5brd34mk4.jpg

rh5brd34mk4.jpg

图3
(4)此时,上层节点也需要生成一个新的叶子节点的指针。这里的上层节点即根节点,如果上层节点没有剩余空间的话,同样也需要进行分裂,这里有剩余空间,如下图:

pe55ifqy5wx.jpg

pe55ifqy5wx.jpg

图4
(5)因为当前记录的键值范围位于页分裂的后一半中,将索引键值为32的新记录插入到L4中,如果键值范围位于前一半,则插入到L2中。如果L4的空间不够存放键值为32的新记录,则L4会继续进行页分裂,这里假设空间足够,插入结束,如下图:

dh4lql5s4xj.jpg

dh4lql5s4xj.jpg

图5
三、删除
3.1、删除叶子节点中的记录
参考图5,删除索引键值为32的记录,步骤如下:
(1)执行索引键值=32的查找操作,确定该记录在L4中;
(2)将索引键值=32的记录标记为虚影,但并不立即释放空间,虚影记录可用于事务回滚、多版本等;
(3)如果此时L4上的虚影记录空间被申请使用,虚影记录就会被擦除;
(4)如果数据页面最后一条记录也被删除,数据页面会被回收;
3.2、删除非叶子节点中的记录
(1)索引节点中的指针被删除时并不是虚影记录,但同样也不释放空间,直到有新的指针插入时,才会进行空间压缩;
(2)堆表中数据行被删除后,页空间不会被回收,即使是空闲分页也还是标识为分配状态,无法被其他对象使用;
注:从理论上讲,在兄弟节点页面空闲空间都小于50%时,应该将兄弟节点合并,即分裂的逆操作,但这样可能带来的后果是更频繁的页面合并、分裂,成本更大,所以在数据库系统中通常不进行页面合并操作,除非rebuild/reorganize索引。
四、更新
4.1、覆盖更新
如果更新操作能够在页内进行原位键值替换,那么就进行覆盖更新。
4.2、非覆盖更新
无法进行覆盖更新时,更新操作被分解为删除和插入操作。
如果非覆盖更新过程中,新的记录比较长,则会在页面分裂的过程中会带来数据行的移动:
(1)聚集索引的移动对非聚集索引没有影响,因为非聚集索引中存储的是聚集索引的键值,分裂并不会改变键值;
(2)堆表中的数据页分裂,会在原记录处留下一个前转指针,以告诉非聚集索引去哪里找新的记录;
所以数据行的移动对非聚集索引都不会带来维护的成本,非聚集索引的维护成本来自书签的变化:
(1)聚集索引的键值发生变化或被删除;
(2)堆表中的数据行被删除。
本文出自 “SQL Server DBA” 博客,请务必保留此出处
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发表于 2020-6-22 06:19:28 | 显示全部楼层
不错哦,弓虽楼主这是要火的节奏啊!
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楼上的说的很多!
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