Estensione del pool di buffer
Si applica a:
SQL Server
Introdotta in SQL Server 2014 (12.x), l'estensione del pool di buffer offre l'integrazione diretta di un'estensione di RAM non volatile (ossia un'unità SSD) al pool di buffer del motore di database per migliorare la velocità effettiva di I/O in maniera significativa. L'estensione del pool di buffer non è disponibile in ogni edizione di SQL Server. Per altre informazioni, vedere Funzionalità supportate dalle edizioni di SQL Server 2016.
Vantaggi dell'estensione del pool di buffer
Lo scopo principale di un database di SQL Server è l'archiviazione e il recupero dei dati. L'esecuzione di una quantità elevata di operazioni di I/O su disco è pertanto una caratteristica fondamentale del motore di database. Poiché le operazioni di I/O nel disco possono usare molte risorse e richiedere un tempo relativamente lungo per il completamento, in SQL Server viene data grande importanza all'efficienza dell'I/O. Il pool di buffer funge da fonte primaria di allocazione della memoria di SQL Server. La gestione del buffer è un elemento chiave per il raggiungimento di tale efficienza. Il componente di gestione del buffer è costituito da due meccanismi, ovvero Gestione buffer che consente di accedere alle pagine del database e aggiornarle, e il pool di buffer, che consente di ridurre le operazioni di I/O del file di database.
Le pagine di indice e di dati vengono lette dal disco nel pool di buffer e le pagine modificate, dette anche pagine dirty, vengono riscritte sul disco. L'utilizzo della memoria nei checkpoint di database e del server determinano la rimozione dalla cache del buffer delle pagine dirty ad accesso frequente (attive) e la scrittura su dischi di tipo meccanico, quindi la rilettura delle stesse nella cache. Queste operazioni di I/O sono in genere letture casuali di piccole dimensioni e scritture nell'ordine di 4 KB a 16 KB di dati. Piccoli modelli di I/O casuali generano frequenti ricerche, per contendersi il braccio meccanico del disco, aumentare la latenza dell'attività di I/O e ridurre la velocità effettiva di I/O aggregata del sistema.
L'approccio tipico per risolvere questi colli bottiglia nelle operazioni di I/O consiste nell'aggiungere una maggiore quantità di DRAM o, in alternativa, più spindle SAS a prestazioni elevate. Sebbene queste opzioni siano utili, presentano svantaggi significativi: DRAM è più costoso rispetto alle unità di archiviazione dati e l'aggiunta di spindle aumenta la spesa in conto capitale nell'acquisizione hardware e aumenta i costi operativi aumentando il consumo di energia e aumentando la probabilità di errore del componente.
La funzionalità di estensione del pool di buffer estende la cache di pool di buffer con RAM non volatile (di solito unità SSD). Grazie a questa estensione, il pool di buffer può supportare un working set del database più esteso, forzando il paging delle attività di I/O tra la RAM e le unità SSD. In questo modo viene effettuato in modo efficiente l'offload delle piccole operazioni di I/O casuali dai dischi meccanici alle unità SSD. Grazie alla latenza più bassa e al miglioramento delle prestazioni di I/O casuali delle unità SSD, l'estensione del pool di buffer consente di migliorare notevolmente la velocità effettiva di I/O.
Nell'elenco seguente vengono descritti i vantaggi della funzionalità di estensione del pool di buffer.
Maggiore velocità effettiva di I/O casuale
Riduzione della latenza di I/O
Maggiore velocità effettiva delle transazioni
Miglioramento delle prestazioni di lettura con un più ampio pool di buffer ibrido
Architettura di memorizzazione nella cache per l'utilizzo delle unità di memoria attuali e future
Concetti
I seguenti termini sono applicabili alla funzionalità di estensione del pool di buffer.
| Termine | Descrizione |
|---|---|
| Unità a stato solido (SSD) | Le unità SSD consentono di archiviare dati in memoria (RAM) in modo persistente. Per altre informazioni, vedere la definizione di Wikipedia. |
| buffer | In SQL Server un buffer è una pagina di 8 KB in memoria, la stessa dimensione di una pagina di dati o indice. La cache del buffer è quindi suddivisa in pagine da 8 KB. Una pagina rimane nella cache del buffer fino a quando per Gestione buffer non è necessaria l'area del buffer per leggere un maggior numero di dati. I dati vengono riscritti su disco solo se modificati. Queste pagine modificate in memoria sono dette pagine dirty. Una pagina è pulita quando equivale all'immagine del database su disco. I dati nella cache del buffer possono essere modificati più volte prima di venire riscritti sul disco. |
| pool di buffer | Chiamata anche cache del buffer . Il pool di buffer è una risorsa globale condivisa da tutti i database per le pagine di dati memorizzate nella cache. La dimensione massima e minima della cache del pool di buffer viene determinata durante l'avvio o quando l'istanza di SQL Server viene riconfigurata dinamicamente con sp_configure. Tali dimensioni determinano il numero massimo di pagine che possono essere memorizzate nella cache del pool di buffer dell'istanza in esecuzione in un momento qualsiasi. La memoria massima di cui è possibile eseguire il commit dall'estensione del pool di buffer può essere limitata dalle altre applicazioni in esecuzione nel computer, nel caso in cui tali applicazioni creino un utilizzo elevato di memoria. |
| checkpoint | Un checkpoint crea un punto valido da cui il motore di database può iniziare ad applicare le modifiche contenute nel log delle transazioni durante il ripristino a seguito di un arresto anomalo del sistema o di un arresto imprevisto. Un checkpoint scrive le pagine dirty e le informazioni sul log delle transazioni dalla memoria al disco e registra inoltre le informazioni sul log delle transazioni. Per altre informazioni, vedere checkpoint del database (SQL Server). |
Dettagli
L'archiviazione sull'unità SSD viene utilizzata come estensione del sottosistema di memoria anziché del sottosistema di archiviazione su disco, ovvero il file di estensione del pool di buffer consente alla funzionalità di gestione del pool di buffer di utilizzare sia la memoria DRAM che la memoria flash NAND, per gestire un pool di buffer molto più grande di pagine ad accesso meno frequente nella NvRAM (Non-volatile Random Access Memory) supportata da unità SSD. In questo modo viene creata una gerarchia multilivello di memorizzazione nella cache con livello 1 (L1) come DRAM e livello 2 (L2) come file di estensione del pool di buffer sull'unità SSD. Solo le pagine clean vengono scritte nella cache L2 che consente di gestire la sicurezza dei dati. In Gestione buffer viene gestito lo spostamento delle pagine clean tra le cache L1 e L2.
Nella figura seguente viene fornita una panoramica di alto livello dell'architettura del pool di buffer in relazione agli altri componenti di SQL Server.
Quando è abilitata, l'estensione del pool di buffer specifica le dimensioni e il percorso del file di memorizzazione nella cache del pool di buffer sull'unità SSD. Il file è un extent contiguo di archiviazione sull'unità SSD e viene configurato in modo statico durante l'avvio dell'istanza di SQL Server. Le modifiche ai parametri di configurazione del file possono essere eseguite solo quando la funzionalità di estensione del pool di buffer è disabilitata. In tal caso, tutte le impostazioni di configurazione correlate vengono rimosse dal Registro di sistema. Il file di estensione del pool di buffer viene eliminato durante l'arresto dell'istanza di SQL Server.
Limitazioni della capacità
SQL Server Enterprise Edition consente una dimensione massima di estensione del pool di buffer pari a 32 volte il valore di max server memory.
SQL Server Standard Edition consente una dimensione massima dell'estensione del pool di buffer di quattro volte il valore di max server memory.
Procedure consigliate
È consigliabile attenersi a queste procedure consigliate.
Dopo aver abilitato l'estensione del pool di buffer per la prima volta, è necessario riavviare l'istanza di SQL Server per ottenere i massimi vantaggi in termini di prestazioni.
Impostare l'estensione del pool di buffer in modo che il rapporto tra le dimensioni della memoria fisica (
max server memory) e le dimensioni dell'estensione del pool di buffer sia 1:16 o inferiore. Un rapporto inferiore nell'intervallo da 1:4 a 1:8 potrebbe essere ottimale. Per informazioni sull'impostazione dell'opzionemax server memory, vedere opzioni di configurazione della memoria del server .Effettuare test approfonditi dell'estensione del pool di buffer prima dell'implementazione in un ambiente di produzione. Una volta in produzione, evitare di apportare modifiche alla configurazione al file o disattivare la funzionalità. Queste attività potrebbero avere un effetto negativo sulle prestazioni del server perché le dimensioni del pool di buffer sono notevolmente ridotte quando la funzionalità è disabilitata. Se disabilitata, la memoria usata per supportare la funzionalità non viene recuperata fino al riavvio dell'istanza di SQL Server. Tuttavia, se la funzionalità è riabilitata, la memoria viene riutilizzata senza riavviare l'istanza.
Informazioni restituite sull'estensione del pool di buffer
È possibile utilizzare le viste a gestione dinamica (DMV) seguenti per visualizzare la configurazione dell'estensione del pool di buffer e le informazioni sulle pagine di dati restituite nell'estensione.
I contatori delle prestazioni sono disponibili nell'oggetto di Gestione buffer di SQL Server per tenere traccia delle pagine di dati nel file di estensione del pool di buffer. Per ulteriori informazioni, vedere l'argomento relativo ai contatori delle prestazioni dell'estensione del pool di buffer.
Sono disponibili i seguenti eventi XEvent.
| XEvent | Descrizione | Parametri |
|---|---|---|
sqlserver.buffer_pool_extension_pages_written |
Viene attivato quando una pagina o un gruppo di pagine vengono eliminate dal pool di buffer e vengono scritte nel file di estensione del pool di buffer. | number_pagefirst_page_idfirst_page_offsetinitiator_numa_node_id |
sqlserver.buffer_pool_extension_pages_read |
Viene attivato quando una pagina viene letta dal file di estensione del pool di buffer nel pool di buffer. | number_pagefirst_page_idfirst_page_offsetinitiator_numa_node_id |
sqlserver.buffer_pool_extension_pages_evicted |
Viene attivato quando una pagina viene rimossa dal file di estensione del pool di buffer. | number_pagefirst_page_idfirst_page_offsetinitiator_numa_node_id |
sqlserver.buffer_pool_eviction_thresholds_recalculated |
Viene attivato quando viene calcolata la soglia di eliminazione. | warm_thresholdcold_thresholdpages_bypassed_evictioneviction_bypass_reasoneviction_bypass_reason_description |
Attività correlate
| Descrizione dell'attività | Articolo |
|---|---|
| Abilitare e configurare l'estensione del pool di buffer. | ALTER CONFIGURAZIONE DEL SERVER |
| Modificare la configurazione dell'estensione del pool di buffer. | ALTER SERVER CONFIGURATION |
| Visualizzare la configurazione dell'estensione del pool di buffer. | sys.dm_os_buffer_pool_extension_configuration |
| Eseguire il monitoraggio dell'estensione del pool di buffer. |
sys.dm_os_buffer_descriptors SQL Server, oggetto Gestore buffer |