原文:
01. sql server 如何讀寫資料
一. 資料讀寫流程簡要
sql server作為乙個關係型資料庫，自然也維持了事務的acid特性，資料庫的讀寫衝突由事務隔離級別控制。無論有沒有顯示開啟事務，事務都是存在的。流程圖如下：
資料讀寫流程圖
0. 事務開始
(1) 所有dml語句必然是基於事務的，如果沒有顯式開啟事務，即手動寫下begin tran，sql server則把每條語句作為乙個事務，並自動提交事務。
也就是說sql server 預設不開啟隱式事務，這點與oracle正好相反，oracle預設開啟了隱式事務，每條dml語句或者語句塊，都要手動commit才會提交。
sql server裡如要改變這個預設行為，可以在會話裡做如下設定，如果沒有開啟隱式事務，sql server會自動提交當前的dml語句，而開啟後，需要手動commit才會提交。
--(2) 如果手動開啟了乙個事務(begin tran)，則和開啟隱式事務(set implicit_transactions on)一樣，需要手動提交事務(commit)；開啟隱式事務
set implicit_transactions on
--插入一條記錄
create
table test_tran(id int
)insert
into test_tran values(1)--
檢視開啟的事務
dbcc opentran()
1. 發起dml
(1) dml通常指的是：insert、delete、update；
(2) ddl語句最終是被轉化為對系統表的dml，在sql server中ddl語句也可以被回滾，比如：create/alter/drop/truncate，在oracle裡是不可以的，另外sql server中的dcl語句：deny，revoke，也可以被回滾；
2. 資料是否在記憶體
(1) 在記憶體中使用hash演算法查詢資料，如果找到資料那麼記為邏輯讀；
(2) 如果資料頁不在記憶體中，則需要從磁碟上的資料檔案中，讀取相應的資料頁到記憶體中，即物理讀，物理讀也會被記數為邏輯讀，也就是說無論記憶體中有沒有資料，邏輯讀是一定有的。
3. 修改資料
(1) 在sql server記憶體的資料緩衝區中將資料頁修改，此時資料頁稱為髒頁(dirty page)；
(2) 在sql server記憶體的日誌緩衝區中記錄redo log，姑且稱為髒日誌；
4. 事務結束
(1) 提交(commit)，此時將當前事務的髒日誌重新整理到資料庫的日誌檔案中，並打上事務結束標記(commit)，髒頁有可能暫未被重新整理到資料檔案；
事務日誌結構如下(可通過log explorer等類似工具檢視)：
begin tran
dmlcommit tran
(2) 回滾(rollback)，此時讀redo log得到反向dml操作，反向修改髒頁，正向的dml+反向dml都會被記錄在資料庫的日誌檔案中，並打上事務結束標記(rollback)，同樣，髒頁有可能暫未被重新整理到資料檔案；
事務日誌結構如下：
begin tran
dml反向dml
rollback tran
不難發現，sql server的日誌容易成為乙個瓶頸(bottleneck)，因為在寫的同時引入了讀，即引入了競爭，而oracle用undo segment很好地避免了這個問題，redo log永遠只是在被序列寫。
5. 重新整理資料頁
(1) sql server資料庫遵循預寫日誌(wal:write-ahead logging)原則，因為關係型資料庫是基於事務的，而日誌正是事務acid屬性的保證，也是資料恢復的保證；
(2) 檢查點(checkpoint)，檢查點周期性地將髒頁重新整理到資料檔案中，最終在日誌檔案打上檢查點標記(checkpoint)，至此上面事務中修改的資料被正式寫到磁碟上的資料檔案中。
二. 資料讀寫流程深入
試想：(1) 日誌是不是一定要在commit後才寫到日誌檔案？如果有個很長很大的事務，那麼提交日誌時，日誌從緩衝區被寫入磁碟，豈不是要等很久？
(2) 資料是不是一定要在日誌提交後，發生了checkpoint，才寫到資料檔案？如果日誌一直沒提交，那麼資料緩衝區豈不是很擁擠？
考慮到這2點，sql server還會通過log writer/lazy writer不定時的重新整理日誌/資料到磁碟，至於日誌和資料的一致性，在啟動或者資料庫還原時，sql server會去做檢查，也即是我們常說的前滾(redo)和回滾(undo)。
資料讀寫體系結構圖
0. sql server memory
(1) sql server占用伺服器記憶體的一部分，非sql server占用的記憶體，供作業系統及伺服器上其他應用程式使用；
(2) sql server記憶體物件可分為兩大類，圖中僅標出buffer pool中的資料及日誌快取；
1. 事務結束
(1) 事務結束的前提是日誌快取成功寫入到日誌檔案中，也就是說客戶端收到commit/rollback語句執行成功的訊息時，日誌已被成功寫入日誌檔案(資料還不定是否被寫入資料檔案)；
(2) 不過，日誌快取並不是一定要等到事務結束時才重新整理到日誌檔案的；
2. log writer
(1) 當遇到長事務時，不必等到發出事務結束命令，log writer也會周期性地將髒日誌重新整理到日誌檔案，以保證使用者發出commit時快速響應以結束事務；
(2) 微軟並沒有公布sql server 除去commit外，log writer將髒日誌重新整理到日誌檔案的週期，這裡可以參考oracle的：每3秒，或者日誌緩衝區1/3滿；或者已經包含1m的髒日誌；
3. lazy writer
(1) lazy writer週期性掃瞄快取(預設1s)，維護自由頁面(free page)列表，根據lru演算法將已重新整理到磁碟的頁釋放；
(2) 如果是髒頁，則lazy writer將髒頁重新整理到磁碟(這時事務可能還未提交)，以最終將記憶體頁釋放並加入自由頁面列表；
4. checkpoint
(1) checkpoint同lazy writer一樣也會重新整理髒頁到資料檔案中(只重新整理已提交的事務資料)，但不會維護記憶體自由頁面列表；
(2) 可以設定sp_configure 『recovery interval』選項來改變checkpoint發生的頻率，預設為1分鐘一次。
小結：可以發現，資料和日誌被寫入資料/日誌檔案，並不是同步的。有可能寫入/提交了日誌，資料沒有寫入磁碟；有可能寫入了資料，事務未被提交；
(1) 針對有完整事務日誌，資料未被寫入磁碟的情況，啟動/還原資料庫時，sql server做前滾(redo)；
(2) 針對有資料寫入資料檔案，日誌未完整提交的事務，啟動/還原資料庫時，sql server做回滾(undo)。
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