バッファ管理

バッファ管理のしくみ

バッファはメモリ内の 8 KB のページで、データ ページやインデックス ページと同じサイズです。したがって、バッファ キャッシュは 8 KB 単位のページに分割されます。バッファ マネージャは、データベース ディスク ファイルのデータ ページやインデックス ページをバッファ キャッシュに読み取って、変更されたページをディスクに書き戻すための機能を管理しています。バッファ マネージャが別のデータを読み取るためのバッファ領域を必要とするまで、そのページはバッファ キャッシュ内に残ります。データに変更が加えられた場合だけ、そのデータがディスクに書き戻されます。バッファ キャッシュ内のデータは、ディスクに書き戻す前に何度でも変更できます。詳細については、「ページの読み取り」および「ページの書き込み」を参照してください。

SQL Server を起動すると、システムの物理メモリの量、構成されたサーバー スレッドの最大数、さまざまなスタートアップ パラメータなど、数多くのパラメータに基づいてバッファ キャッシュの仮想アドレス空間のサイズが計算されます。SQL Server では、この計算された量のプロセス仮想アドレス空間 (メモリ ターゲット) をバッファ キャッシュ用に予約しますが、現在の負荷に必要な量だけ物理メモリを獲得 (コミット) します。sys.dm_os_sys_info カタログ ビューの bpool_commit_target 列と bpool_committed 列に対してクエリを実行すると、メモリ ターゲットとして予約されているページ数と、バッファ キャッシュ内で現在コミットされているページ数をそれぞれ返すことができます。

SQL Server の起動からバッファ キャッシュがメモリ ターゲットを取得するまでの間隔を、割り当て増加といいます。この間、読み取り要求によって、必要に応じてバッファが使用されます。たとえば、1 ページの読み取り要求では、1 つのバッファ ページが使用されます。つまり、割り当て増加は、クライアント要求の数や種類によって異なります。1 ページずつの読み取り要求を 8 ページ分の要求にまとめて変換することで、割り当て増加を高速化しています。これにより、特に多くのメモリが搭載されたコンピュータでは、割り当て増加が非常に高速に完了します。

バッファ マネージャはほとんどのメモリを SQL Server プロセスで使用するので、メモリ マネージャと連携して他のコンポーネントでバッファを使用できるようにします。バッファ マネージャは主に次のコンポーネントと対話します。

• リソース マネージャ。全体的なメモリ使用量を制御します。32 ビット プラットフォームではアドレス空間の使用量を制御します。

• データベース マネージャおよび SQL Server オペレーティング システム (SQLOS)。低レベルのファイル I/O 操作を行います。

• ログ マネージャ。先行書き込みログ記録を行います。

サポートされている機能

バッファ マネージャは、次の機能をサポートしています。

• NUMA (non-uniform memory access) に対応しています。バッファ キャッシュ ページはハードウェア NUMA ノード間に分散されます。そのため、スレッドは外部メモリからではなく、ローカルの NUMA ノードに割り当てられているバッファ ページにアクセスすることができます。詳細については、「SQL Server での NUMA のサポート状況」を参照してください。NUMA を使用している場合にメモリのページがバッファ キャッシュから割り当てられるしくみを理解するには、「NUMA 環境下でのバッファ プールの拡張と縮小」を参照してください。

• ホット アド メモリをサポートしています。そのため、ユーザーはサーバーを再起動することなく物理メモリを追加できます。詳細については、「ホット アド メモリ」を参照してください。

• Microsoft Windows XP 32 ビット プラットフォームと Windows 2003 32 ビット プラットフォームで AWE が有効になっている場合、動的メモリ割り当てをサポートしています。動的メモリ割り当てを使用すると、データベース エンジンはバッファ キャッシュ内のメモリを効率的に取得および解放することで、現在のワークロードをサポートすることができます。詳細については、「動的メモリ管理」を参照してください。

• 64 ビット プラットフォームの大きなページをサポートしています。ページのサイズは、Windows のバージョンに固有です。詳細については、Windows のマニュアルを参照してください。

• バッファ マネージャは、動的管理ビューによって公開される追加の診断情報を提供します。これらのビューを使用して、SQL Server に固有のさまざまなオペレーティング システム リソースを監視できます。たとえば、sys.dm_os_buffer_descriptors ビューを使用すると、バッファ キャッシュ内のページを監視できます。詳細については、「SQL Server オペレーティング システム関連の動的管理ビューおよび関数 (Transact-SQL)」を参照してください。

ディスク I/O

バッファ マネージャはデータベースの読み取りと書き込みだけを行います。他のファイル操作やデータベース操作 (開く、閉じる、拡張、圧縮など) は、データベース マネージャ コンポーネントおよびファイル マネージャ コンポーネントによって実行されます。

バッファ マネージャによるディスク I/O 操作には、次の特性があります。

• すべての I/O は非同期で実行されます。つまり、呼び出し側スレッドでの処理中でも、I/O 操作はバックグラウンドで進行します。

• すべての I/O は affinity I/O mask オプションが使用中でなければ、呼び出し側スレッドで発行されます。affinity I/O mask オプションでは、SQL Server のディスク I/O が、指定した CPU のサブセットに関連付けられます。ハイエンドな SQL Server オンライン トランザクション処理 (OLTP) 環境では、この拡張機能により、I/O を発行する SQL Server スレッドのパフォーマンスを向上できます。

• 複数ページの I/O は、スキャッタ/ギャザー I/O を使用して実行されます。スキャッタ/ギャザー I/O を使用すると、連続しないメモリ領域との間でデータを転送できます。つまり、SQL Server は、複数の物理 I/O 要求を回避しながら、バッファ キャッシュをすばやく使用またはフラッシュできます。

実行時間の長い I/O 要求

エラー検出

関連項目

概念

その他の技術情報