Sql Server 管理區分配(GAM,SGAM)和可用空間(PAM)的原理

之前就詳細看過，可是今天又回頭看到這裡的時候，卻發現忘的差不多了，真悲劇，看來還是要記錄下比較好啊。

Sql Server 區管理(GAM,SGAM)

大家都知道Sql Server 中資料檔案儲存的最小單位是頁面(Page),但實際SQLSERVE並不是以頁面為單位給資料分配空間的，Sql Server預設的儲存分配單位是盤區(Extend)。這樣做的主要原因是為了避免頻繁的讀寫IO，提升效能。在表或其它對象分配儲存空間，不是直接分配一個8K的頁面，而是以一個盤區(Extend)為儲存分配單位，一個盤區為8個頁面(Size = 8＊8K＝64K)。

這樣，對區得操作就會非常頻繁，也要求Sql Server有自己的一套系統管理著數量眾多的區。其中最突出的出一個問題，那就是在儲存那些只有少量資料，不足8K的對象，如果也是分配給一個盤區，就會存在儲存空間上的浪費，降低了空間分配效率。

為解決上述問題，SQLSERVER提供了一種解決方案，定義了兩種盤區類型,統一盤區和混合盤區。

全域分配映射表 (GAM) ：統一盤區，GAM 頁記錄已指派的區。每個 GAM 包含 64,000 個區，相當於近 4 GB 的資料。GAM 用一個位來表示所涵蓋區間內的每個區的狀態。如果位為 1，則區可用；如果位為 0，則區已指派。

共用全域分配映射表 (SGAM) ：由多個對象共同擁有該盤區，SGAM 頁記錄當前用作混合區且至少有一個未使用的頁的區。每個 SGAM 包含 64,000 個區，相當於近 4 GB 的資料。SGAM 用一個位來表示所涵蓋區間內的每個區的狀態。如果位為 1，則區正用作混合區且有可用頁。如果位為 0，則區未用作混合區，或者雖然用作混合區但其所有頁均在使用中。

在實際為對象分配儲存盤區時，為了提高空間利用率，預設的情況下，如果一個對象一開始大小小於8個頁面，就盡量放在混合盤區中，如果該對象大小增加到8個頁面後，SQLSERVER會為這個對象重新分配一個統一盤區。

據區當前的使用方式，GAM 和 SGAM 中每個區具有以下位元模式：

這將簡化區管理演算法。若要分配統一區，資料庫引擎將在 GAM 中搜尋為 1 的位，並將其設定為 0。若要尋找具有可用頁的混合區，資料庫引擎將在 SGAM 中搜尋為 1 的位。若要分配混合區，資料庫引擎將在 GAM 中搜尋為 1 的位，將其設定為 0，然後將 SGAM 中對應的位設定為 1。若要釋放區，資料庫引擎確保將 GAM 位設定為 1，將 SGAM 位設定為 0。實際上，資料庫引擎內部使用的演算法比本主題中介紹的更為複雜，因為資料庫引擎在資料庫中均勻分布資料。但是，由於無需管理區分配資訊鏈，因此即使是實際演算法也會被簡化。

管理Sql Server可用空間

首先摘錄段 MSDN 的一段官方解釋：

頁可用空間 (PFS) 頁記錄每頁的分配狀態，是否已指派單個頁以及每頁的可用空間量。PFS 對每頁都有一個位元組，記錄該頁是否已指派。如果已指派，則記錄該頁是為空白、已滿 1% 到 50%、已滿 51% 到 80%、已滿 81% 到 95% 還是已滿 96% 到 100%。

將區分配給對象後，資料庫引擎將使用 PFS 頁來記錄區中的哪些頁已指派或哪些頁可用。資料庫引擎必須分配新頁時，將使用此資訊。保留的頁中的可用空間量僅用於堆和 Text/Image 頁。資料庫引擎必須找到一個具有可用空間的頁來儲存新插入的行時，使用此資訊。索引不要求跟蹤頁的可用空間，因為插入新行的點是由索引索引值設定的。

在資料檔案中，PFS 頁是檔案頭頁之後的第一頁（頁碼為 1）。接著是 GAM 頁（頁碼為 2），然後是 SGAM 頁（頁碼為 3）。第一個 PFS 頁之後是一個大小大約為 8,000 頁的 PFS 頁。在第 2 頁的第一個 GAM 頁之後還有另一個 GAM 頁（包含 64,000 個區），在第 3 頁的第一個 SGAM 頁之後也有另一個 SGAM 頁（包含 64,000 個區）。顯示了資料庫引擎用來分配和管理區的頁順序。

看過之後，讓人一頭霧水，真是不知所云，真佩服這些 MSDN 是如何翻譯的，看來中文 MSDN 太不靠譜，最後沒辦法，只能google了

其實上面說的意思就是：Sql Server 管理可用空間的方法是，尋找每個每個頁面是否使用，以及使用方式情況。這時就需要一個頁面來記錄各個頁面的使用方式了，這就是 PFS 頁。

PFS(Page Free Space)，也叫頁面自由空間，該頁面用來跟蹤一個檔案中每一個特定的頁面的利用率情況。一個檔案中第二個頁面(頁碼1)就是PFS頁面，該頁面的每個位元組都記錄了相應頁面的分配情況、頁面類型、是否IAM頁、是否包含刪除記錄、以及空間利用率資訊;PFS能夠管理和跟蹤8088個頁面的使用方式，即接近64M的空間，以後每8088個頁面將再出現一次。

讓我們首先瞭解一下PFS的頁面管理位元組的構造，管理單位為位元組，每位元組管理一個頁面。

   

第0個bit為保留位元組，始終為0

第1個bit表示該頁面是否已指派，我們知道GAM頁用來管理區是否已指派，但一個區包含8個頁面，所以用該bit用來準確定位該區的某個頁面是否已指派出去了。

第2個bit表示該頁面是否混合分區的一個頁面。

第3個bit表示該頁面是否是一個IAM(索引配置對應)頁面。

第4個bit表示該頁面中是否包含幻影或已刪除記錄，這有助於SQL Server定期清理幻影或已刪除記錄。

第5~7個頁面表示該頁面的空間使用率情況。