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管理区分配和可用空间

用来管理区分配情况并跟踪可用空间的 SQL Server 数据结构相对而言比较简单。这有下列好处：

  • 可用空间信息被紧密压缩，因此包含此信息的页相对较少。

    这样，可提高速度，因为它减少了检索分配信息时所需的磁盘读取量。同时还可增加分配页保留在内存中的机会并且不需要更多的读操作。

  • 大多数分配信息不是链在一起的。这就简化了对分配信息的维护。

    可以快速执行每个页的分配或释放。这将减少需要分配页或释放页的并发任务之间的争用。

管理区分配

SQL Server 使用两种类型的分配映射表来记录区的分配：

  • 全局分配映射表 (GAM)

    GAM 页记录已分配的区。每个 GAM 包含 64,000 个区，相当于近 4 GB 的数据。GAM 用一个位来表示所涵盖区间内的每个区的状态。如果位为 1，则区可用；如果位为 0，则区已分配。

  • 共享全局分配映射表 (SGAM)

    SGAM 页记录当前用作混合区且至少有一个未使用的页的区。每个 SGAM 包含 64,000 个区，相当于近 4 GB 的数据。SGAM 用一个位来表示所涵盖区间内的每个区的状态。如果位为 1，则区正用作混合区且有可用页。如果位为 0，则区未用作混合区，或者虽然用作混合区但其所有页均在使用中。

根据区当前的使用情况，GAM 和 SGAM 中每个区具有以下位模式。

区的当前使用情况

GAM 位设置

SGAM 位设置

可用，未使用

1

0

统一区或已满的混合区

0

0

具有可用页的混合区

0

1

这将简化区管理算法。若要分配统一区，数据库引擎将在 GAM 中搜索为 1 的位，并将其设置为 0。若要查找具有可用页的混合区，数据库引擎将在 SGAM 中搜索为 1 的位。若要分配混合区，数据库引擎将在 GAM 中搜索为 1 的位，将其设置为 0，然后将 SGAM 中对应的位设置为 1。若要释放区，数据库引擎确保将 GAM 位设置为 1，将 SGAM 位设置为 0。实际上，数据库引擎内部使用的算法比本主题中介绍的更为复杂，因为数据库引擎在数据库中均匀分布数据。但是，由于无需管理区分配信息链，因此即使是实际算法也会被简化。

跟踪可用空间

页可用空间 (PFS) 页记录每页的分配状态，是否已分配单个页以及每页的可用空间量。PFS 对每页都有一个字节，记录该页是否已分配。如果已分配，则记录该页是为空、已满 1% 到 50%、已满 51% 到 80%、已满 81% 到 95% 还是已满 96% 到 100%。

将区分配给对象后，数据库引擎将使用 PFS 页来记录区中的哪些页已分配或哪些页可用。数据库引擎必须分配新页时，将使用此信息。保留的页中的可用空间量仅用于堆和 Text/Image 页。数据库引擎必须找到一个具有可用空间的页来保存新插入的行时，使用此信息。索引不要求跟踪页的可用空间，因为插入新行的点是由索引键值设置的。

在数据文件中，PFS 页是文件头页之后的第一页（页码为 1）。接着是 GAM 页（页码为 2），然后是 SGAM 页（页码为 3）。第一个 PFS 页之后是一个大小大约为 8,000 页的 PFS 页。在第 2 页的第一个 GAM 页之后还有另一个 GAM 页（包含 64,000 个区），在第 3 页的第一个 SGAM 页之后也有另一个 SGAM 页（包含 64,000 个区）。下图显示了数据库引擎用来分配和管理区的页顺序。

用于分配和管理区的页