浅谈 SQL Server 内部运行机制
? ? ? ? 對于已經很熟悉T-SQL的讀者，或者對于較專業的DBA來說，邏輯的增刪改查，或者較復雜的SQL語句，都是非常簡單的，不存在任何挑戰，不值得一提，那么，SQL的哪些方面是他們的挑戰 或者軟肋呢？
那就是sql優化。然而，要向成為一個好的Sql優化高手，首先要做的一件事無疑就是了解sql語句在SQL Server中是如何執行的。在這一系列中，我們將開始sqlserver優化系列講解，本 講為優化系列的開篇文章，
在本篇文章中，我們將重點講解SQL Server體系結構
? ? ? ?在正式講解之前，我們先來看看如下問題，你是否遇到過，若你遇到過且成功解決，那么這篇文章，你可以跳過。
? ? ? ?為了測試需要，我們先模擬插入5億3千多萬條數據。
| 1 | SELECT?COUNT(1)?FROM?BigDataTest |
? ? ?
? ? ? （一）查詢緩慢問題
? ? ? ? ?*，臨時表，表連接，子查詢等造成的查詢緩慢問題，你能解決嗎？
? ? ? （二）內存泄漏
? ? ? ? 如下查詢了8分2秒，然后內存溢出，你知道問題嗎？
| 1 | SELECT?*?FROM?BigDataTest |
? ? ?
? ? ?（三）經常聽說如下概念，你都能解決嗎？
? ? ? ? 事務與鎖(請參考我另一篇文章：淺談SQL Server事務與鎖（上篇）)，ACID，隔離級別，臟讀，分表分庫，水平拆分，垂直拆分，高并發等
一? SQL Server體系結構抽象
?
?二? SQL Server體系結構概述
? ? ? ?SQL Server核心體系結構，大致包括六大部分：客戶端訪問工具、SQL Server 網絡接口(SQL Server Network Interface,SNI)、關系引擎、存儲引擎、
磁盤和緩沖池。下圖為SQL Server核心體系大致輪廓圖。
?（一）SQL Server客戶端訪問工具
? ? ? SQL Server客戶端訪問工具，提供了遠程訪問技術，它與SQL Server服務端基于一定的協議，使其能夠遠程訪問數據庫，就像在本地操作數據庫一樣，如我們經常用的
Microsoft SQL Server Management Studio。
? ? ? ?SQL Server客戶端訪問工具是比較多的，其中比較流行的要數Microsoft SQL Server Management Studio 和Navicat(Navicat在MySQL中也是比較常用的)了，至于其他工具，
本篇文章就不列舉了，感興趣的讀者朋友，可以查詢一下。
（二）SQL Server網絡協議
? ? ? ?SQL Server網絡協議，又叫SQL Server網絡接口(SNI)，它是構成客戶端和服務端通信的橋梁，它與SQL Server服務端基于一定協議，方可通信，
如我們在客戶端輸入一條查詢語句SELECT * FROM BigDataTest，這條語句，只有客戶端和服務端基于一定協議，方可被服務端解析，否則，被視為無
效語句。
? ? ? ?SQL Server網絡協議，由一組API構成，這些API供SQL Server數據庫引擎和SQL Server本地客戶端調用，如實現最基本的CRUD通信。
? ? ? ?SQL Server 網絡接口(SQL Server Network Interface,SNI)只需要在客戶端和服務端配置網絡協議即可，它支持一下協議：
? ? ?（1）共享內存
? ? ?（2）TCP/IP
? ? ?（3）命名管道
? ? ?（4）VIA
（三）關系引擎
? ? ? 關系引擎，也叫查詢引擎，其主要功能是負責處理SQL語句，其核心組件由三部分組成：命令分析器、查詢優化器和查詢執行器。
? ? （1）命令分析器：負責解析客戶端傳遞過來的T-SQL語句，如客戶端傳遞一條SQL語句：SELECT * FROM BigDataTest，它會檢查該語句的語法結構，若語法
錯誤，它會將錯誤返回給協議層，然后協議層將錯誤返回給客戶端；如果語法結構正確，它會根據查詢命令生成查詢計劃或尋找一個已存在的查詢計劃(先在緩沖池計劃緩
存中查找，若找到，則直接給查詢執行器執行，若未找到，則會生成基于T-SQL的查詢樹，然后交給查詢優化器優化)
? ? ?（2）查詢優化器：負責優化命令解析器生成的T-SQL查詢樹(基于資源的優化，而非基于時間的優化)，然后將最終優化結果傳遞給查詢執行器執行。查詢優化器是基于
“資源開銷”的優化器，這種算法評估多種可執行的查詢方式，并從中選擇開銷最低的方案作為優化結果，然后將該結果生成查詢計劃輸出給查詢執行器。注意，查詢優化器是
“基于資源開銷最優”而非“基于方案最優”，也就是，查詢優化器的最終優化結果未必是最好的方案，但一定是資源開銷最低的方案。
? ? ?（3）查詢執行器：負責執行查詢。假若查詢執行器接收到命令解析器或查詢優化器傳遞過來的SQL語句：SELECT * FROM BigDataTest，它通過OLE DB接口傳遞到存儲
引擎，再傳遞到存儲引擎的訪問方法。
（四）存儲引擎
? ? ? ? 存儲引擎，本質就是管理資源存儲的，它的核心組件包括三部分：訪問方法、事務管理器和緩沖區管理器。? ? ?
? ? ? （1）訪問方法：訪問方法本質是一個接口，供查詢執行器調用(該接口提供了所有檢索數據的代碼，接口的實際執行是由緩沖區管理器來執行的)，假若查詢執行器傳遞一條SQL語句：
SELECT * FROM BigDataTest，訪問方法接收到該請求命令后，就會調用緩沖區管理器，緩沖區管理器就會調用緩沖池的計劃緩存，在計劃緩存中尋找到相應的結果集，然后返回給關系
引擎。
? ? ? ?（2）緩沖區管理器：供訪問方法調用，管理緩沖池，在緩沖池中查詢相應資源并返回結果集，供訪問方法返回給關系引擎。? ?
? ? ? ?（3）事務管理器：主要負責事務的管理(ACID管理)和高并發管理(鎖)，它包括兩個核心組件(日志管理器和鎖管理器)，鎖管理器負責提供并發數據訪問，設置隔離級別等；日志管理器負責
記錄所有訪問方法操作動作，如基本的CRUD。
（五）緩沖池
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? ? ? ?緩沖池駐于內存中，是磁盤和緩沖區管理器的橋梁SQL Server中，所有資源的查詢都是在內存中進行的，即在緩沖池中進行的，假若緩沖池
接收到緩沖區管理器傳遞過來的的一條SQL語句：SELECT * FROM BigDataTest，緩沖區管理器數據緩存先從磁盤數據庫中取滿足條件的結果集，
然后放在緩沖池數據緩沖中，然后以結果集的形式返回給緩沖區管理器，供訪問方法返回給關系引擎的查詢執行器，然后返回給協議層，協議層再
返回給客戶端。注意，這里操作的是緩沖池中數據，而不是磁盤DB中的數據，并且操作的緩沖池數據不會立即寫入磁盤，因此就會造成查詢到結果
與BD中的結果不一致，這就是所謂的臟讀。
? ? ? ? 緩沖池主要包括兩部分：計劃緩存(生成執行計劃是非常耗時耗資源的，計劃緩存主要用來存儲執行計劃，以備后續使用)和數據緩存(通常是緩存池
中容量最大的，消耗內存最大，從磁盤中讀取的數據頁只要放在這里，方可調用)
（六）磁盤
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? ? ? ? ? ?磁盤主要是用來存儲持久化資源的，如日志資源，數據庫資源和緩存池持久化支援等。
三? 一個查詢的完整流程
? ? ? ?如下為一個比較完善的查詢過程，即第二部分查詢語句：SELECT * FROM BigDataTest 整個過程。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的浅谈 SQL Server 内部运行机制的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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