FILESTREAM (SQL Server)

Gilt für: SQL Server - Nur Windows

FILESTREAM ermöglicht SQL Server-basierten Anwendungen das Speichern nicht strukturierter Daten wie beispielsweise Dokumente und Bilder im Dateisystem. Anwendungen können die umfassenden Streaming-APIs und die Leistung des Dateisystems nutzen und dabei die Transaktionskonsistenz zwischen den nicht strukturierten Daten und den entsprechenden strukturierten Daten erhalten.

FILESTREAM integriert die SQL Server-Datenbank-Engine mit einem NTFS- oder ReFS-Dateisystem, indem es varbinary(max) binary large object (BLOB)-Daten als Dateien im Dateisystem speichert. Mit Transact-SQL-Anweisungen können FILESTREAM-Daten eingefügt, aktualisiert, abgefragt, gesucht und gesichert werden. Die Win32-Dateisystemschnittstellen stellen Streamingzugriff auf die Daten bereit.

FILESTREAM verwendet den NT-Systemcache zum Zwischenspeichern von Dateidaten. Durch das Zwischenspeichern von Dateien im Systemcache können Sie die Auswirkungen von FILESTREAM-Daten auf Datenbank-Engine Leistung verringern. Der SQL Server-Pufferpool wird nicht verwendet, deshalb steht dieser Arbeitsspeicher für die Abfragebearbeitung zur Verfügung.

FILESTREAM wird bei der Installation oder beim Upgrade von SQL Server nicht automatisch aktiviert. Sie müssen FILESTREAM mit dem SQL Server-Konfigurations-Manager und SQL Server Management Studio aktivieren. Um FILESTREAM zu verwenden, müssen Sie eine Datenbank mit einer bestimmten Dateigruppe erstellen bzw. ändern, sodass sie diese Dateigruppe enthält. Erstellen bzw. ändern Sie dann eine Tabelle, sodass diese eine varbinary(max) -Spalte mit dem FILESTREAM-Attribut enthält. Anschließend können Sie Transact-SQL und Win32 zur Verwaltung der FILESTREAM-Daten verwenden.

Verwendungsbereiche von FILESTREAM

In SQL Server kann es sich bei BLOBs um Standarddaten des Typs varbinary(max) handeln, die in Tabellen gespeichert werden, oder um FILESTREAM-Objekte des Typs varbinary(max), deren Daten im Dateisystem gespeichert werden. Größe und Verwendung der Daten bestimmen, ob Sie sie in einer Datenbank oder im Dateisystem speichern sollten. Wenn die folgenden Bedingungen zutreffen, sollten Sie die Verwendung von FILESTREAM in Betracht ziehen:

• Die Objekte, die gespeichert werden, sind im Durchschnitt größer als 1 MB.
• Schneller Lesezugriff ist wichtig.
• Sie entwickeln Anwendungen, die eine mittlere Ebene für die Anwendungslogik nutzen.

Bei kleineren Objekte ist die Streamingleistung oft besser, wenn varbinary(max) -Blobs in der Datenbank gespeichert werden.

FILESTREAM-Speicherung

Die FILESTREAM-Speicherung wird als varbinary(max) -Spalte implementiert, deren Daten als Blobs im Dateisystem gespeichert werden. Die Größe der BLOBs wird nur durch die Volumegröße des Dateisystems beschränkt. Die für varbinary(max) definierte standardmäßige Dateigrößenbeschränkung von 2 GB gilt nicht für Blobs, die im Dateisystem gespeichert werden.

Um anzugeben, dass die Daten einer Spalte im Dateisystem gespeichert werden sollten, geben Sie das FILESTREAM-Attribut für eine varbinary(max) -Spalte an. Dies bewirkt, dass Datenbank-Engine alle Daten der betreffenden Spalte im Dateisystem, aber nicht in der Datenbankdatei speichert.

FILESTREAM-Daten müssen in FILESTREAM-Dateigruppen gespeichert werden. Eine FILESTREAM-Dateigruppe ist eine besondere Dateigruppe, die Dateisystemverzeichnisse statt der Dateien selbst enthält. Diese Dateisystemverzeichnisse werden als Datencontainerbezeichnet. Datencontainer bilden die Schnittstelle zwischen der Datenbank-Engine-Speicherung und der Dateisystemspeicherung.

Bei Verwendung von FILESTREAM sind die folgenden Punkte zu beachten:

• Wenn eine Tabelle eine FILESTREAM-Spalte enthält, muss jede Zeile über eine eindeutige Zeilen-ID, die nicht NULL ist, verfügen.
• Einer FILESTREAM-Dateigruppe können mehrere Datencontainer hinzugefügt werden.
• FILESTREAM-Datencontainer können nicht geschachtelt werden.
• Wenn Sie Failoverclustering verwenden, müssen sich die FILESTREAM-Dateigruppen auf freigegebenen Datenträgerressourcen befinden.
• FILESTREAM-Dateigruppen können auf komprimierten Volumes erstellt werden.

Integrierte Verwaltung

Da FILESTREAM als varbinary(max)-Spalte implementiert und direkt in die Datenbank-Engine integriert ist, funktionieren die meisten SQL Server-Verwaltungstools und -Funktionen ohne Änderungen für FILESTREAM-Daten. Beispielsweise können Sie alle Sicherungs- und Wiederherstellungsmodelle mit FILESTREAM-Daten verwenden, und die FILESTREAM-Daten werden zusammen mit den strukturierten Daten in der Datenbank gesichert. Wenn Sie die FILESTREAM-Daten nicht zusammen mit relationalen Daten sichern möchten, können Sie eine Teilsicherung durchführen, um die FILESTREAM-Dateigruppen auszuschließen.

Integrierte Sicherheit

In SQL Server werden FILESTREAM-Daten wie alle anderen Daten geschützt: indem Berechtigungen auf der Tabellen- oder Spaltenebene gewährt werden. Wenn ein Benutzer über Berechtigungen zum Öffnen der FILESTREAM-Spalte einer Tabelle verfügt, dann er die zugehörigen Dateien öffnen.

Nur das Konto, unter dem das SQL Server-Dienstkonto ausgeführt wird, erhält Berechtigungen für den FILESTREAM-Container. Wir empfehlen, dass keinem anderen Konto Berechtigungen für den Datencontainer gewährt werden.

Zugriff auf BLOB-Daten mit Transact-SQL und Dateisystem-Streamingzugriff

Nachdem Daten in einer FILESTREAM-Spalte gespeichert wurden, können Sie über Transact-SQL-Transaktionen oder mithilfe von Win32-APIs auf die Dateien zugreifen.

Zugriff über Transact-SQL

Mit Transact-SQL können Sie FILESTREAM-Daten einfügen, aktualisieren und löschen:

• Mit einem Einfügevorgang können Sie ein FILESTREAM-Feld vorab mit einem Nullwert, einem leeren Wert oder relativ kurzen Inlinedaten füllen. Große Datenmengen lassen sich jedoch effizienter in eine Datei streamen, wenn Win32-Schnittstellen verwendet werden.
• Wenn Sie ein FILESTREAM-Feld aktualisieren, ändern Sie die zugrunde liegenden BLOB-Daten im Dateisystem. Wenn ein FILESTREAM-Feld auf NULL festgelegt wird, werden die dem Feld zugeordneten BLOB-Daten gelöscht. Ein segmentiertes Update in Transact-SQL, das als UPDATE**.**Write() implementiert wird, kann nicht zur Ausführung von partiellen Updates der Daten eingesetzt werden.
• Wenn Sie eine Zeile löschen oder eine Tabelle, die FILESTREAM-Daten enthält, löschen oder abschneiden, löschen Sie auch die zugrunde liegenden BLOB-Daten im Dateisystem.

Dateisystem-Streamingzugriff

Die Win32-Streamingunterstützung funktioniert im Kontext von SQL Server-Transaktionen. Im Rahmen einer Transaktion können Sie mithilfe von FILESTREAM-Funktionen, einen logischen UNC-Pfad für eine Datei ermitteln. Sie verwenden dann die OpenSqlFilestream-API, um ein Dateihandle abzurufen. Dieses Handle kann dann von Win32-Dateistreamingschnittstellen, wie ReadFile() und WriteFile(), verwendet werden, um über das Dateisystem auf die Datei zuzugreifen und diese zu aktualisieren.

Weil Dateivorgänge transaktionsgebunden sind, können Sie FILESTREAM-Dateien nicht über das Dateisystem löschen oder umbenennen.

Anweisungsmodell

Der FILESTREAM Dateisystemzugriff modelliert eine Transact-SQL-Anweisung, indem die Datei geöffnet und geschlossen wird. Die Anweisung beginnt, wenn ein Dateihandle geöffnet wird, und endet, wenn das Handle geschlossen wird. Wenn beispielsweise ein Handle zum Schreiben geschlossen wird, dann wird ein möglicherweise für die Tabelle registrierter AFTER-Trigger so ausgelöst, als wäre eine UPDATE-Anweisung abgeschlossen worden.

Storage Namespace

Bei FILESTREAM wird der BLOB-physische Dateisystemnamespace für BLOB von Datenbank-Engine gesteuert. Eine neue intrinsische Funktion namens PathNameliefert den logischen UNC-Pfads des BLOBs, das mit jeder einzelnen FILESTREAM-Zelle der Tabelle verknüpft ist. Die Anwendung verwendet diesen logischen Pfad, um das Win32-Handle zu erhalten und die BLOB-Daten mithilfe der gewöhnlichen Win32-Dateisystemschnittstellen zu bearbeiten. Die Funktion gibt NULL zurück, wenn der Wert der FILESTREAM-Spalte gleich NULL ist.

Transaktiver Dateisystemzugriff

Die neue systeminterne Funktion GET_FILESTREAM_TRANSACTION_CONTEXT ()gibt das Token zurück, das die aktuelle Transaktion darstellt, mit der die Sitzung verknüpft ist. Die Transaktion muss bereits gestartet, aber noch nicht abgebrochen oder eingetragen worden sein. Durch den Bezug eines Tokens bindet die Anwendung die FILESTREAM-Dateisystem-Streamingvorgänge an eine gestartete Transaktion. Die Funktion gibt NULL zurück, wenn keine explizit gestartete Transaktion vorliegt.

Alle Dateihandles müssen geschlossen werden, bevor die Transaktion abgebrochen oder eingetragen wird. Wenn ein Handle über den Transaktionsbereich hinaus offen bleibt, führen weitere Lesezugriffe auf das Handle zu einem Fehler. Weitere Schreibzugriffe auf das Handle sind erfolgreich, aber die eigentlichen Daten werden nicht auf die Festplatte geschrieben. Wenn die Datenbank oder die Datenbank-Engine-Instanz geschlossen wird, werden alle geöffneten Handles ungültig.

Dauerhaftigkeit von Transaktionen

Bei Verwendung von FILESTREAM wird beim Eintragen einer Transaktion von Datenbank-Engine die Dauerhaftigkeit von Transaktionen für FILESTREAM-BLOB-Daten sichergestellt, die über einen Streamingzugriff auf das Dateisystem geändert werden.

Isolationssemantik

Die Isolationssemantik wird durch die Datenbank-Engine-Transaktionsisolationsstufen bestimmt. Für den Transact-SQL- und den Dateisystemzugriff wird nur die Read Committed-Isolationsstufe unterstützt. Wiederholbare Lesevorgänge, serialisierbare und Momentaufnahmen werden als Isolationsstufen unterstützt. Dirty-Read wird nicht unterstützt.

Die Operationen zum Öffnen des Dateisystems warten nicht auf eine Sperre. Stattdessen schlagen die Öffnungsvorgänge sofort fehl, wenn wegen der Transaktionsisolation nicht auf die Daten zugegriffen werden kann. Die Streaming-API-Aufrufe schlagen mit dem Ergebnis ERROR_SHARING_VIOLATION fehl, wenn der Öffnungsvorgang wegen einer Isolationsverletzung nicht fortgesetzt werden kann.

Damit Teilaktualisierungen durchgeführt werden können, kann die Anwendung einen Dateisystembefehl (FSCTL_SQL_FILESTREAM_FETCH_OLD_CONTENT) ausgeben, um den alten Inhalt in die Datei zu laden, auf die das geöffnete Handle verweist. Dies löst eine serverseitige Kopie alter Inhalte aus. Um das Leistungsverhalten der Anwendung zu verbessern und zu vermeiden, dass bei der Arbeit mit sehr großen Dateien Wartezeitüberschreitungen auftreten, wird die Verwendung asynchroner E/A empfohlen.

Wenn der FSCTL-Befehl ausgegeben wird, nachdem in die durch das Handle bezeichnete Datei geschrieben wurde, dann werden die Daten des letzten Schreibvorgangs persistent gespeichert, alle zuvor geschriebenen Daten gehen verloren.

Dateisystem-APIs und unterstützte Isolationsstufen

Wenn eine Dateisystem-API aufgrund einer Isolationsverletzung eine Datei nicht öffnen kann, wird eine ERROR_SHARING_VIOLATION-Ausnahme zurückgegeben. Diese Isolationsverletzung tritt auf, wenn zwei Transaktionen versuchen, auf dieselbe Datei zuzugreifen. Das Ergebnis des Zugriffsvorgangs hängt von dem Modus ab, in dem die Datei geöffnet wurde, und von der Version von SQL Server, auf der die Transaktion ausgeführt wird. In der folgenden sind die möglichen Ergebnisse für zwei Transaktionen aufgeführt, die auf dieselbe Datei zugreifen.

Direktes Schreiben von Remote-Clients

Der Remotedateisystemzugriff auf FILESTREAM-Daten wird über das SMB (Server Message-Block)-Protokoll ermöglicht. Wenn der Client remote ist, werden Schreibvorgänge nicht auf der Clientseite zwischengespeichert. Die Schreibvorgänge werden immer an den Server gesendet. Die Daten können auf der Serverseite zwischengespeichert werden. Wir empfehlen, dass Anwendungen, die auf Remote-Clients ausgeführt werden, kleine Schreibvorgänge zu größeren Vorgängen zusammenfassen. Ziel ist es, weniger Schreibvorgänge auszuführen.

Das Erstellen von Ansichten mit Speicherzuordnungen (Speicherzuordnung E/A) mit Hilfe eines FILESTREAM-Handles wird nicht unterstützt. Wenn Speicherzuordnungen für FILESTREAM-Daten verwendet werden, kann Datenbank-Engine weder die Konsistenz und Dauerhaftigkeit der Daten noch die Datenbankintegrität garantieren.

Empfehlungen und Richtlinien zum Verbessern der FILESTREAM-Leistung

Mit dem FILESTREAM-Feature von SQL Server können Sie die Binary Large Object-Daten varbinary(max) als Dateien im Dateisystem speichern. Wenn Sie über eine große Anzahl von Zeilen in FILESTREAM-Containern verfügen, bei denen es sich um den zugrunde liegenden Speicher für FILESTREAM-Spalten und FileTables handelt, kann sich ein Dateisystemvolume ergeben, das eine große Anzahl von Dateien enthält. Sie sollten unbedingt sicherstellen, dass das Dateisystem optimal eingestellt ist, um die beste Leistung beim Verarbeiten der integrierten Daten aus der Datenbank sowie aus dem Dateisystem zu erreichen. Im Folgenden sind einige der Optimierungsoptionen aufgeführt, die aus einer Dateisystemperspektive verfügbar sind:

• Höhenüberprüfung für den FILESTREAM-Filtertreiber von SQL Server (z. B. für rsfx0100.sys). Werten Sie alle Filtertreiber aus, die für den Speicherstapel geladen wurden, der einem Volume zugeordnet ist, in dem das FILESTREAM-Feature Dateien speichert. Stellen Sie dabei sicher, dass sich der RSFX-Treiber unten im Stapel befindet. Sie können das FLTMC.EXE-Steuerungsprogramm verwenden, um die Filtertreiber für ein bestimmtes Volume aufzuzählen. Nachfolgend finden Sie eine Beispielausgabe aus dem FLTMC-Hilfsprogramm: C:\Windows\System32>fltMC.exe-Filter

  Filtername	NUM-Instanzen	Höhe	Frame
  Sftredir	1	406000	0
  MpFilter	9	328000	0
  luafv	1	135000	0
  FileInfo	9	45000	0
  RsFx0103	1	41001.03	0

• Überprüfen Sie, ob für den Filter die Eigenschaft „last access time“ (Letzte Zugriffszeit) für die Dateien deaktiviert ist. Dieses Dateisystem-Attribut wird in der Registrierung verwaltet: Schlüssel Name: HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\FileSystem
  Name: NtfsDisableLastAccessUpdate
  Typ: REG_DWORD
  Wert: 1

• Überprüfen Sie, ob für den Server die 8.3-Benennung deaktiviert ist. Dieses Dateisystem-Attribut wird in der Registrierung verwaltet: Schlüssel Name: HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\FileSystem
  Name: NtfsDisable8dot3NameCreation
  Typ: REG_DWORD
  Wert: 1

• Überprüfen Sie, ob für die FILESTREAM-Verzeichniscontainer weder die Dateisystemverschlüsselung noch die Dateisystemkomprimierung aktiviert ist, da dadurch beim Zugriff auf diese Dateien ein hohes Maß an Mehraufwand entstehen kann.

• Führen Sie über eine Eingabeaufforderung mit erhöhten Rechten FLTMC-Instanzen aus, und stellen Sie sicher, dass keine Filtertreiber an das Volume angefügt sind, auf dem Sie die Wiederherstellung durchführen möchten.

• Stellen Sie sicher, dass FILESTREAM-Verzeichniscontainer nicht mehr als 300.000 Dateien beinhalten. Sie können die Informationen aus der sys.database_files-Katalogansicht verwenden, um herauszufinden, welche Verzeichnisse im Dateisystem FILESTREAM-related-Dateien speichern. Dies kann durch Bereitstellung mehrerer Container verhindert werden. (Weitere Informationen finden Sie im nächsten Unterpunkt.)

• Mit nur einer FILESTREAM-Dateigruppe werden alle Datendateien im selben Ordner erstellt. Die Dateierstellung einer sehr großen Anzahl von Dateien kann durch große NTFS-Indizes beeinträchtigt werden, die auch fragmentiert werden können.

  • Mehrere Dateigruppen können sich positiv auf diesen Vorgang auswirken (die Anwendung verwendet eine Partitionierung oder verfügt über mehrere Tabellen, wobei jede Tabelle in einer eigenen Dateigruppe gespeichert wird).

  • Mit SQL Server 2012 (11.x) und höheren Versionen können Sie mehrere Container oder Dateien unter einer FILESTREAM-Dateigruppe verwenden, und es wird ein Roundrobin-Zuordnungsschema angewendet. Daher wird die Anzahl der NTFS-Dateien pro Verzeichnis kleiner.

• Die Sicherung und Wiederherstellung kann mit mehreren FILESTREAM-Containern beschleunigt werden, wenn mehrere Volumes zum Speichern von Containern verwendet werden.

  SQL Server 2012 (11.x) unterstützt mehrere Container pro Dateigruppe und kann die Dinge erheblich vereinfachen. Zum Verwalten einer größeren Anzahl von Dateien sind möglicherweise keine komplizierten Partitionierungsschemas erforderlich.

• Wenn eine sehr große Anzahl von FILESTREAM-Containern in einer SQL-Instanz vorhanden ist, kann es beim Starten der Datenbanken mit vielen FILESTREAM-Containern sehr lange dauern, bis diese im FILESTREAM-Filtertreiber registriert sind. Durch die Verbreitung in mehreren verschiedenen Volumes können Sie die Startzeit der Datenbank verbessern.

• Die NTFS-Masterdateitabelle (MFT) wird möglicherweise fragmentiert, was zu Leistungsproblemen führen kann. Die reservierte MFT-Größe hängt von der Volumegröße ab, sodass dieses Problem bei Ihnen auftreten könnte.

  • Sie können die MFT-Fragmentierung mit defrag /A /V C: überprüfen. Ersetzen Sie dabei „C:“ durch den tatsächlichen Volumenamen.

  • Sie können mehr MFT-Speicherplatz reservieren, indem Sie das fsutil-Verhalten mftzone 2 verwenden.

  • FILESTREAM-Datendateien sollten von der Überprüfung durch die Antivirussoftware ausgeschlossen werden.

    Hinweis

    Windows Server 2016 aktiviert Windows Defender automatisch. Stellen Sie sicher, dass Windows Defender so konfiguriert ist, dass FILESTREAM-Dateien ausgeschlossen werden. Wenn dies nicht der Fall ist, kann die Leistung bei Sicherungs- und Wiederherstellungsvorgängen beeinträchtigt werden.

    Weitere Informationen finden Sie unter Konfigurieren und Validieren von Ausschlüssen für Windows Defender Antivirus-Scans.

Zugehörige Aufgaben

• Aktivieren und Konfigurieren von FILESTREAM
• Erstellen einer FILESTREAM-aktivierten Datenbank
• Erstellen einer Tabelle zum Speichern von FILESTREAM-Daten
• Zugriff auf FILESTREAM-Daten mit Transact-SQL
• Erstellen von Clientanwendungen für FILESTREAM-Daten
• ZUgreifen auf FILESTREAM-Daten mit OpenSqlFilestream
• Vornehmen von Teilupdates an FILESTREAM-Daten
• Vermeiden von Konflikten mit Datenbankvorgängen in FILESTREAM-Anwendungen
• Verschieben einer FILESTREAM-aktivierten Datenbank
• Einrichten von FILESTREAM auf einem Failovercluster
• Konfigurieren einer Firewall für FILESTREAM-Zugriff

Zugehöriger Inhalt

• FILESTREAM-Kompatibilität mit anderen SQL Server-Features
• Dynamische Verwaltungssichten für FILESTREAM und Dateitabellen (Transact-SQL)
• Katalogsichten für FILESTREAM und Dateitabellen (Transact-SQL)
• Gespeicherte Systemprozeduren für FILESTREAM und Dateitabellen (Transact-SQL)