【数据库事务日志碎片原理分析与方案】-分析篇

前言：对于Log日志文件，相信大家都应该非常的熟悉了，Log日志文件的优化是性能调优和故障排除中的一个老大难。
在优化的过程中，常常有人说”把Log日志放在单独的磁盘上面，并且将其自动增长禁止，并且把大小设置的和磁盘大小接近，可以提高性能“，确实，这句话看起来很对,但是最后发现似乎又不太对。

通过研究和学习，也看了一些国外社区的文章，发布此文。

一般而言，我们都没有必要去关心事务日志中的虚拟日志文件的个数。这里提到的“虚拟日志文件”的概念，我们后面会进行专门的讲述。很多的时候，我们在建立数据库的时候，都采用了它的默认配置，即：将日志的增长方式设定为“自动增长”，这样会直接导致一个后果就是“文件碎片”，从而直接导致整个数据库的性能严重下降。那么，如何避免这种情况？如何识别碎片问题？如何解决问题？这就是我们本篇文章要讲述的内容了。

首先，我们来看看什么是“虚拟日志文件”。

我们知道，在正常的数据库操作中，SQL Server会以顺序的方式去写日志文件，记录DLL和DML的操作的详细信息。每一个日志记录都有一个与之相关的逻辑序列号（LSN）。这些LSN处于不断增长的状态，这就是说LSN2的日志记录所代表的操作在LSN1之后进行。并且最近添加的日志记录的LSN号码最大。

在SQL Server内部，SQL Server将日志文件的空间划分为很多不同的“块”，也称之为“虚拟日志文件”（VLF）。看看到下面的一个图：

SQL Server首先将会把事务的详细信息记录到第一个可用的VLF中，此时也就是写到VLF1中。并且，在写的过程中，日志记录是按照顺序写入的，也就是说首先会写满VLF1，然后写VLF2，以此类推。如果最后全部的VLF都写满了之后，日志会循环写入，也就说，日志会再在写入VLF1中，将VLF1中之前的日志记录覆盖，当然，这个写入是有条件的，即：只有在VLF1是可重用的情况下才能写入。

到这里，大家可能会有很多的问题，其中一个就是：如何知道VLF1现在是否可被重用。先不急，接着看。

为了使得大家对日志的写入有一个更好的理解，我们通过下面的一个图来说明：

上面的图描述了一个简单的场景：一个事务T1，T3已经提交，而T2，T4处于运行状态，并且在LSN10的地方执行一个CheckPoint操作。

现在我们的有4个VLF文件，每一个VLF中都包含了4个事物日志记录。这些日志记录包含了四个事务的详细信息。在图中，LSN1表明这个事务T1开始的点，LSN2记录T1事务执行的一个Update操作的详细信息，LSN3记录了T1事务执行了Commit操作，LSN4，又是另外一个事务T2开始的点，以此类推。

注意：完全可以存在一个事务的日志记录跨越多个VLF，道理很简单，大家自己想想。

从上面的图中可以看出，现在存在2个活动的事务（T2，T4）。而LSN4是最先活动事务T2的开始点。

在图中还有一个所谓的MinLSN，就是最先开始的一条活动的日志记录。执行CheckPoint的地方是MaxLSN，就是活动日志最后的点，因为后面还没有写入新的日志记录。其实所谓的活动日志，主要是因为这些日志有可能被用来执行回滚操作。

在这里朋友们可能就要问了：在上图中,T3中的事务不是已经提交了吗，应该不属于活动日志啊？

确实，原本应该是这样的，但是在T3之后，又开始了T4，而且还没有提交，从而使得T3处于没有提交的事务T2和T4之间，导致这一连串的都成为“活动的“。我们再把问题延伸一下：如果在LSN10后面又开始了新的事务，而且T2事务还没有提交，那么会导致活动日志的范围变得更大。所以希望这里大家可以明白我的意思。

包含有活动日志的VLF就是处于活动的状态，图中的VLF1-3都是活动的，如果VLF是活动的，那么就不能被重用。什么意思呢？

我们现在试想一下：如果T2事务一直提交，而新的事务不断的在开启，那么最后的结果就是VLF1-4中都包含活动日志，使得所以的VLF都是活动的，如果VLF4已经空间写完，此时数据库发现它不能循环的写入，即不能再从VLF1开始写，因为VLF1是活动的，这个时候，数据库就分配新的空间，分配新的VLF，然后再写入。试想，如果总是这样，那么，势必会导致文件碎片。所以这也是为什么避免事务运行时间过长的原因之一。

为了加深大家的理解，我们看到下面的一个图：