SQL Server存储引擎 - 02. 内存

一. SQL SERVER 内存结构

SQL SERVER 内存结构简图

SQL SERVER 内存空间主要可分为两部分：

1.1、可执行代码（Executable Code）

主要包括SQL SERVER 实例中的一些EXE和DLL文件

（0）SQL SERVER 引擎（SQL SERVER ENGINE），SQL SERVER 数据库的主程序；

（1）服务端网络库（SERVER NET-LIBRARY），用于与客户端网络库通讯，将TDS包交给开放数据服务（OPEN DATA SERVICES），关于SQL SERVER访问的内容会在《SQL SERVER 体系架构》中作介绍；

（2）开放数据服务（OPEN DATA SERVICES），用于将TDS包中的SQL 语句还原，交给关系引擎，关于关系引擎的内容会在《SQL SERVER 关系引擎》中作介绍；

（3）分布式查询（DISTRIBUTED QUERIES），用于支持从异构数据源中访问数据（也包括从SQL SERVER到SQL SERVER），这里加载访问异构数据源的OLE DB PROVIDER；

（4）扩展存储过程（EXTENDED STORED PROCEDURES），在后续版本中将彻底用CLR集成来取代扩展存储过程；

（5）OLE自动化（OLE AUTOMATION），用于SQL SERVER引用OLE自动化对象，事实上也是扩展存储过程，单独列出只是因为其功能特殊性；

1.2、缓冲池（Buffer Pool）

（0）系统级数据结构（SYSTEM-LEVEL DATA STRUCTURES），数据实例上的全局信息，包括数据库描述、锁、正在引用的对象及数据库等；

（1）连接上下文（CONNECTION CONTEXT），有点类似WEB应用程序中SESSION的概念，包含当前数据库连接及状态，存储过程的参数、游标的当前位置、所引用的表等；

（2）过程缓存（PROCEDURE CACHE），所有存储过程或SQL语句的执行计划，如果SQL语句存在相应的执行计划，则直接使用该执行计划，无须再次编译SQL语句。性能计数器PLAN CACHE中的缓存命中率（CACHE HIT RATIO）就是指的这里。

（3）数据缓存（DATA CACHE）， 用于数据库数据或索引页的读写，性能计数器BUFFER MANAGER中的缓存命中率（BUFFER CACHE HIT RATIO）就是指的这里。在物理内存充足的情况下，通常这个值会高于90%乃至更高，只有很少的数据页需要去物理读，如果低于90%可能是需要扩展物理内存了；

（4）日志缓存（LOG CACHE），用于数据库日志页的读写，每一次的DML都会在这里生成相应的REDO日志操作，如果回滚事务的话，还会根据REDO日志生成相应的反向REDO日志；

只有过程缓存、数据缓存、日志缓存的大小是由SQL SERVER根据性能需要动态管理的，而其他内存空间则是随着用户请求的发起在变化。

二. SQL SERVER内存管理

2.1、进程地址空间

进程地址空间结构图

（0）VAS（Virtual Address Space）：进程地址空间或者叫虚拟地址空间，也即是内存寻址空间，32位的CPU与操作系统（以下简称32系统），寻址空间为2的32次方，即4G；

（1）3GB：32位WINDOWS系统上4G的寻址空间，应用程序只有2G的访问权（即用户模拟地址空间），剩下的2G留给操作系统自己（即内核模拟地址空间），通过打开3GB选项，可以让应用程序寻址3G的地址空间；

（2）PAE（Physical Addressing Extensions）：物理地址扩展，将32位WINDOWS系统的寻址空间提升到2的36次方，即64G，AWE（Address Windows Extension）是地址窗口扩展插件或者叫API，应用程序可以通过AWE使用PAE的地址空间（先打开操作系统的PAE，再实现应用程序的AWE）；

2.2、SQL SERVER内存管理

（0）SQL SERVER的缓冲池统一以8k作为内存块大小，大于8k的大内存块是被独立管理的，从缓冲池外通过操作系统直接分配；

（1）AWE内存只能用于数据缓存，其他内存组件是无法使用AWE内存的；

（2）锁定内存页（Lock Pages In Memory），将这个操作系统策略指定给启动SQL SERVER服务的用户，以阻止SQL SERVER从物理内存到page file的交换。在打开AWE时，对于除local system以外的SQL Server服务启动用户，必须要显式分配lock pages in memory的权限；

（3）SQL SERVER随着用户连接和请求的增加，会不断去获取物理内存，直至达到目标内存（TARGET MEMORY）和最大服务器内存（MAX SERVER MEMORY）中较小的一个。如果SQL SERVER服务器上操作系统没有自由内存，或其他应用程序有内存压力存在，SQL SERVER会调整其目标内存大小，也会释放物理内存，但不会释放到低于最小服务器内存（MIN SERVER MEMORY）；如果没有其他内存压力，SQL SERVER在繁忙时获取的内存不会在空闲时主动释放。