• Статья

Управление размещением экстента и свободным местом

Структуры данных SQL Server, управляющие размещением экстента и отслеживанием свободного места, обладают относительно простой структурой. Это позволяет получить следующие преимущества:

  • Сведения о свободном месте плотно упакованы, поэтому эти данные содержат относительно небольшое количество страниц.

    Это приводит к увеличению скорости из-за уменьшения необходимых операций чтения диска для получения сведений о размещении. Также увеличивается вероятность того, что страницы размещения будут оставаться в памяти и повторных операций чтения не потребуется.

  • Большая часть сведений о размещении не связана по цепочке друг с другом. Это упрощает управление сведениями о размещении.

    Каждое действие по размещению или освобождению страницы может выполняться быстро. Это сокращает конфликты между одновременными задачами размещения и освобождения страниц.

Управление размещением экстента

SQL Server использует два типа карт размещения для записи размещения экстентов:

  • Глобальная карта распределения (GAM)

    На GAM-страницах записано, какие экстенты были размещены. В каждой карте GAM содержится 64 000 экстентов или почти 4 ГБ данных. В карте GAM приходится по одному биту на каждый экстент в покрываемом им интервале. Если бит равен 1, то экстент свободен; если бит равен 0, то экстент размещен.

  • Общая глобальная карта распределения (SGAM)

    На SGAM-страницах записано, какие экстенты в текущий момент используются в качестве смешанных экстентов и имеют как минимум одну неиспользуемую страницу. В каждой карте SGAM содержится 64 000 экстентов или почти 4 ГБ данных. В карте SGAM приходится по одному биту на каждый экстент в покрываемом им интервале. Если бит равен 1, то экстент используется как смешанный экстент и имеет свободную страницу. Если бит равен 0, то экстент не используется как смешанный экстент, или он является смешанным экстентом, но все его страницы используются.

Каждый экстент обладает следующими наборами битовых шаблонов в картах GAM и SGAM, основанными на его текущем использовании.

Текущее использование экстента

Настройка битов карты GAM

Настройка битов карты SGAM

Свободно, в текущий момент не используется

1

0

Однородный экстент или заполненный смешанный экстент

0

0

Смешанный экстент со свободными страницами

0

1

Это дает простые алгоритмы управления экстентами страниц. Для размещения однородного экстента компонент Database Engine производит на карте GAM поиск бита 1 и заменяет его на бит 0. Для поиска смешанного экстента со свободными страницами компонент Database Engine производит поиск на карте SGAM бита 1. Для размещения смешанного экстента компонент Database Engine производит на карте GAM поиск бита 1 и заменяет его на бит 0, а затем устанавливает значение соответствующего бита на карте SGAM равным 1. Для освобождения экстента компонент Database Engine устанавливает бит GAM равным 1, а соответствующий бит SGAM равным 0. Внутренние алгоритмы, которые на самом деле используются компонентом Database Engine, более сложны, чем это описано в данном подразделе, так как компонент Database Engine распространяет данные в базе данных равномерно. Однако даже настоящие алгоритмы упрощаются из-за того, что отпадает необходимость управления цепочками сведений о размещении экстентов.

Отслеживание свободного места

На страницы PFS (Page Free Space) записывается состояние размещения каждой страницы, информация о том, была ли отдельная страница размещена или нет, а также количество свободного места на каждой странице. В PFS на каждую страницу приходится по одному байту, хранящему информацию о том, была ли страница размещена или нет, а если была — то пустая она, или ее заполнение находится в промежутке от 1 до 50 процентов, от 51 до 80 процентов, от 81 до 95 процентов или от 96 до 100 процентов.

После размещения экстента на объект компонент Database Engine использует PFS-страницы для записи информации о том, какие страницы в экстенте размещены, а какие свободны. Эти сведения используются компонентом Database Engine при размещении новой страницы. Количеством свободного места на странице можно управлять только в случае кучи и страниц Text/Image. Это используется при поиске страницы компонентом Database Engine, обладающей свободным местом, достаточным для сохранения в ней новой добавляемой строки. Для индексов не требуется, чтобы отслеживалось свободное место на странице, так как место, в которое будет вставляться новая строка, назначается значениями ключа индекса.

PFS-страница является первой страницей после страницы заголовка файла в файле данных (страница номер 1). Потом следует GAM-страница (страница номер 2), а затем SGAM-страница (страница номер 3). После первой PFS-страницы находится PFS-страница размером примерно 8 000 страниц. После первой GAM-страницы на странице 2 находится другая GAM-страница с 64 000 экстентов и другая SGAM-страница с 64 000 экстентов находится после первой SGAM-страницы на странице 3. На следующей иллюстрации показана последовательность страниц, используемая компонентом Database Engine, для размещения и управления экстентами.

Страницы, используемые для выделения экстентов и управления ими