代码改变世界

SQL Server 堆表行存储大小(Record Size)

2013-11-19 15:01  听风吹雨  阅读(4773)  评论(5编辑  收藏  举报

一.本文所涉及的内容(Contents)

  1. 本文所涉及的内容(Contents)
  2. 背景(Contexts)
  3. 堆表行记录存储格式(Heap)
  4. 案例分析(Case)
  5. 参考文献(References)

二.背景(Contexts)

  有的时候你需要计算堆表的一行记录有多大?又或者想计算一个数据页(8K)能保存多少条记录?字段类型是设计成nchar还是nvarchar?他们有什么区别呢?在做数据库表设计的时候会经常出现这些问题。要计算一行记录的大小,并不是简单把列字段类型大小直接相加就行的,具体原因请看下文。

三.堆表行记录存储格式(Heap)

  下面是计算堆表行记录大小的公式,它引自MSDN:估计堆的大小

计算公式:Row_Size = Fixed_Data_Size + Variable_Data_Size + Null_Bitmap + 4

= 所有固定长度列的总字节大小 + 可变长度数据的大小 + Null位图 + 数据行的行标题开销

  单看上面的计算公式是比较难理解的,而且MSDN并没有提供相关的说明,比如上面公式最后的4代表什么意思?我参考了一些书籍之后整理出下面更容易理解的堆记录存储格式图,希望能帮助大家理解:

1_堆记录格式

(Figure1:堆表记录存储格式)

四.案例分析(Case)

  本文针对堆表数据页的存储做一个测试,测试不同数据类型的存储大小,测试的数据类型包括:int、char、nchar和nvarchar,测试后你会理解什么是定长类型、什么是变长类型,他们在存储上有什么区别;

(一) 首先创建一个测试数据库;

/******* Step1:创建示例数据库*******/
USE master
GO
IF EXISTS(SELECT name FROM sys.databases WHERE name = 'RecordSize_DB')
DROP DATABASE RecordSize_DB
GO
CREATE DATABASE RecordSize_DB
GO

 

(二) 接着在数据库中创建3个不同的堆表:[HeapPage_char]、[HeapPage_nchar] 和[HeapPage_nvarchar],3个表分别代表:char、nchar和nvarchar不同数据类型的存储;

USE RecordSize_DB
GO
/******* Step2:创建个堆表*******/
CREATE TABLE [dbo].[HeapPage_char](
    [id] [int] IDENTITY(1,1) NOT NULL,
    [names] [char](10) NULL
) ON [PRIMARY]
GO

CREATE TABLE [dbo].[HeapPage_nchar](
    [id] [int] IDENTITY(1,1) NOT NULL,
    [names] [nchar](10) NULL
) ON [PRIMARY]
GO

CREATE TABLE [dbo].[HeapPage_nvarchar](
    [id] [int] IDENTITY(1,1) NOT NULL,
    [names] [nvarchar](10) NULL
) ON [PRIMARY]
GO

 

(三) 再接着就是在3个不同的堆表插入相同的数据;

/******* Step3:分别插入测试数据*******/
INSERT INTO [HeapPage_char](names) values('XX')
GO
INSERT INTO [HeapPage_char](names) values('XXXX')
GO 2

INSERT INTO [HeapPage_nchar](names) values('XX')
GO
INSERT INTO [HeapPage_nchar](names) values('XXXX')
GO 2

INSERT INTO [HeapPage_nvarchar](names) values('XX')
GO
INSERT INTO [HeapPage_nvarchar](names) values('XXXX')
GO 2

 

(四) 返回3个测试表数据;

-- 返回表数据
SELECT * FROM [HeapPage_char]
SELECT * FROM [HeapPage_nchar]
SELECT * FROM [HeapPage_nvarchar]

wps_clip_image-6897

(Figure2:HeapPage_char)

wps_clip_image-20078

(Figure3:HeapPage_nchar)

wps_clip_image-7225

(Figure4:HeapPage_nvarchar)

 

(五) 通过开启3604跟踪和DBCC PAGE命令查询数据的存储信息;

/******* Step4:查看各表数据页大小*******/
--开启跟踪
DBCC TRACEON(3604)
--查看表信息
DBCC IND(RecordSize_DB,HeapPage_char,-1)

上面的命令会返回如下图所示的信息:

wps_clip_image-19265

(Figure5:堆表HeapPage_char)

上图返回结果都会因为每次创建而有所不同,你需要根据每次不同的值来填写下面的DBCC命令中的参数。上图第一行记录为IAM page,第二行为data page(数据页),这里是查看数据页的内容,在参数中填入PageFID=1和PagePID=80

--查看PAGE信息
DBCC PAGE(RecordSize_DB,1,80,1)

执行上面的DBCC PAGE命令将返回下面信息:

DATA:
Slot 0, Offset 0x60, Length 21, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD         Record Attributes =  NULL_BITMAP     Record Size = 21

Memory Dump @0x6523C060

00000000:   10001200 01000000 58582020 20202020 †........XX               
00000010:   20200200 00††††††††††††††††††††††††††  ...                    

Slot 1, Offset 0x75, Length 21, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD         Record Attributes =  NULL_BITMAP     Record Size = 21

Memory Dump @0x6523C075

00000000:   10001200 02000000 58585858 20202020 †........XXXX             
00000010:   20200200 00††††††††††††††††††††††††††  ...                    

Slot 2, Offset 0x8a, Length 21, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD         Record Attributes =  NULL_BITMAP     Record Size = 21

Memory Dump @0x6523C08A

00000000:   10001200 03000000 58585858 20202020 †........XXXX             
00000010:   20200200 00††††††††††††††††††††††††††  ...                    

OFFSET TABLE:
Row - Offset                         
2 (0x2) - 138 (0x8a) 
1 (0x1) - 117 (0x75) 
0 (0x0) - 96 (0x60)  

从上面的信息我们可以知道3条记录的长度都是:Record Size = 21,这个值是怎么算出来的呢?公式可以参考:估计堆的大小

计算公式:Row_Size = Fixed_Data_Size + Variable_Data_Size + Null_Bitmap + 4

= 所有固定长度列的总字节大小 + 可变长度数据的大小 + Null位图 + 数据行的行标题开销

计算过程:

Fixed_Data_Size = 所有固定长度列的总字节大小 = 4+10(int大小为4个字节,char(10)固定大小为10个字节)

Variable_Data_Size = 2 + (Num_Variable_Cols x 2) + Max_Var_Size

  Num_Variable_Cols = 可变长度列数 = 0(没有可变长度列)

  Max_Var_Size = 所有可变长度列的最大总字节大小 = 0

Variable_Data_Size = 0(如果没有可变长度列,请将 Variable_Data_Size 设置为 0)

Null_Bitmap = 2 + ((Num_Cols + 7) / 8)

  Num_Cols = 总列数(固定长度和可变长度)= 2(id、names两个列)

  Null_Bitmap = 3(只保留整数部分,放弃所有余数)

Row_Size = Fixed_Data_Size + Variable_Data_Size + Null_Bitmap + 4

  = 14 + 0 + 3 +4 = 21(与上面Record Size = 21符合)

 

(六) 接下来,我们来看看HeapPage_nchar表的存储大小会有什么不同:

--查看表HeapPage_nchar
DBCC ind(RecordSize_DB,HeapPage_nchar,-1)

wps_clip_image-16737

(Figure6:堆表HeapPage_nchar)

--查看PAGE信息
DBCC PAGE(RecordSize_DB,1,90,1)
DATA:
Slot 0, Offset 0x60, Length 31, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD         Record Attributes =  NULL_BITMAP     Record Size = 31

Memory Dump @0x61ADC060

00000000:   10001c00 01000000 58005800 20002000 †........X.X. . .         
00000010:   20002000 20002000 20002000 020000†††† . . . . . ....          

Slot 1, Offset 0x7f, Length 31, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD         Record Attributes =  NULL_BITMAP     Record Size = 31

Memory Dump @0x61ADC07F

00000000:   10001c00 02000000 58005800 58005800 †........X.X.X.X.         
00000010:   20002000 20002000 20002000 020000†††† . . . . . ....          

Slot 2, Offset 0x9e, Length 31, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD         Record Attributes =  NULL_BITMAP     Record Size = 31

Memory Dump @0x61ADC09E

00000000:   10001c00 03000000 58005800 58005800 †........X.X.X.X.         
00000010:   20002000 20002000 20002000 020000†††† . . . . . ....          

OFFSET TABLE:

Row - Offset                         
2 (0x2) - 158 (0x9e) 
1 (0x1) - 127 (0x7f) 
0 (0x0) - 96 (0x60)  

套用上面的公式:

计算公式:Row_Size = Fixed_Data_Size + Variable_Data_Size + Null_Bitmap + 4

= 所有固定长度列的总字节大小 + 可变长度数据的大小 + Null位图 + 数据行的行标题开销

计算过程:

Fixed_Data_Size = 所有固定长度列的总字节大小 = 4+10*2(int大小为4个字节,nchar(10)固定大小为20个字节

Variable_Data_Size = 2 + (Num_Variable_Cols x 2) + Max_Var_Size

  Num_Variable_Cols = 可变长度列数 = 0(没有可变长度列)

  Max_Var_Size = 所有可变长度列的最大总字节大小 = 0

Variable_Data_Size = 0(如果没有可变长度列,请将 Variable_Data_Size 设置为 0)

Null_Bitmap = 2 + ((Num_Cols + 7) / 8)

  Num_Cols = 总列数(固定长度和可变长度)= 2(id、names两个列)

  Null_Bitmap = 3(只保留整数部分,放弃所有余数)

Row_Size = Fixed_Data_Size + Variable_Data_Size + Null_Bitmap + 4

  = 24 + 0 + 3 +4 = 31(与上面Record Size = 31符合)

 

  总结:从上面测试结果来看:char(10)与nchar(10)是固定长度数据类型,无论你保存多少内容,在数据页中会为记录保留固定长度的空间,而char(10)与nchar(10)的区别是nchar(10)占用的空间是char(10)的两倍;

 

(七) 接下来,我们来看看HeapPage_nvarchar表的存储大小又有什么不同:

--查看表HeapPage_nvarchar
DBCC ind(RecordSize_DB,HeapPage_nvarchar,-1)

wps_clip_image-12300

(Figure7:堆表HeapPage_nvarchar)

--查看PAGE信息
DBCC PAGE(RecordSize_DB,1,94,1)
DATA:
Slot 0, Offset 0x60, Length 19, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD         Record Attributes =  NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS
Record Size = 19                     
Memory Dump @0x61ADC060

00000000:   30000800 01000000 02000001 00130058 †0..............X         
00000010:   005800†††††††††††††††††††††††††††††††.X.                      

Slot 1, Offset 0x73, Length 23, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD         Record Attributes =  NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS
Record Size = 23                     
Memory Dump @0x61ADC073

00000000:   30000800 02000000 02000001 00170058 †0..............X         
00000010:   00580058 005800††††††††††††††††††††††.X.X.X.                  

Slot 2, Offset 0x8a, Length 23, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD         Record Attributes =  NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS
Record Size = 23                     
Memory Dump @0x61ADC08A

00000000:   30000800 03000000 02000001 00170058 †0..............X         
00000010:   00580058 005800††††††††††††††††††††††.X.X.X.                  

OFFSET TABLE:

Row - Offset                         
2 (0x2) - 138 (0x8a)  
1 (0x1) - 115 (0x73)  
0 (0x0) - 96 (0x60)      

  

套用上面的公式:

计算公式:Row_Size = Fixed_Data_Size + Variable_Data_Size + Null_Bitmap + 4

= 所有固定长度列的总字节大小 + 可变长度数据的大小 + Null位图 + 数据行的行标题开销

计算过程:

Fixed_Data_Size = 所有固定长度列的总字节大小 = 4(int大小为4个字节)

Variable_Data_Size = 2 + (Num_Variable_Cols x 2) + Max_Var_Size

  Num_Variable_Cols = 可变长度列数 = 1(names列的数据类型是nvarchar)

  Max_Var_Size = 所有可变长度列的最大总字节大小 = 第一行记录是2*2;第二、三行记录是2*4

  第一行记录Variable_Data_Size = 2 + (1 * 2) + (2*2) = 8

  第二、三行记录Variable_Data_Size = 2 + (1 * 2) + (2*4) = 12

Null_Bitmap = 2 + ((Num_Cols + 7) / 8)

  Num_Cols = 总列数(固定长度和可变长度)= 2(id、names两个列)

  Null_Bitmap = 2 + ((2 + 7) / 8) = 3(只保留整数部分,放弃所有余数)

Row_Size = Fixed_Data_Size + Variable_Data_Size + Null_Bitmap + 4

  第一行记录Row_Size = 4 + 8 + 3 + 4 = 19(与上面第一行记录Record Size = 19符合)

  第二、三行记录Row_Size = 4 + 12 + 3 + 4 = 23(与上面第二、三行记录Record Size = 23符合)

 

  总结:从上面结果来看:nvarchar(10)是变长度数据类型,你输入字符串有多少就存储多少内容,这就是定长数据类型与变长数据类型的区别,从第一行记录(占用19 Bytes)与第二、三行记录(占用23 Bytes)占用了不同的数据空间可以证实这一点;而nchar(10)与nvarchar(10)一样,都属于Unicode编码,所以占用的空间是非Unicode编码的2倍;

五.参考文献(References)

估计堆的大小

估计数据库的大小

SQL SERVER单页数据存储行数计算

SQL Server页中行物理存储

SQL Server计算数据库中表、堆、聚集索引和非聚集索引的大小

SQL Server 2008连载之存储结构

Stairway to SQL Server Indexes(中文:SQL Server索引进阶