关于SQL Server中数据存储的那些事

我们知道，目前的关系型数据库都是将文件存储在物理磁盘上面，既然是存储在磁盘上面，那么就会涉及到数据存储问题。本文我们主要探讨数据库中数据的存储。

与数据库有关的文件有3种，即主数据库文件，次数据库文件和数据库日志文件。主数据库文件和次数据库文件里面存储的是我们的数据和对象，例如表，视图，存储过程等等，是我们程序所要用到的。数据库日志文件包含恢复数据库所需的完整的事务信息，日志文件平时并没有什么特殊的用途，只是记录对数据库的操作，但是当数据库发生误操作或者错误甚至是灾难性的后果时，日志文件就能派上用场。三种数据库文件如下：

主要

主要数据文件包含数据库的启动信息，并指向数据库中的其他文件。用户数据和对象可存储在此文件中，也可以存储在次要数据文件中。每个数据库有一个主要数据文件。主要数据文件的建议文件扩展名是 .mdf。

次要

次要数据文件是可选的，由用户定义并存储用户数据。通过将每个文件放在不同的磁盘驱动器上，次要文件可用于将数据分散到多个磁盘上。另外，如果数据库超过了单个 Windows 文件的最大大小，可以使用次要数据文件，这样数据库就能继续增长。

次要数据文件的建议文件扩展名是 .ndf。

事务日志

事务日志文件保存用于恢复数据库的日志信息。每个数据库必须至少有一个日志文件。事务日志的建议文件扩展名是 .ldf。

文件组（filegroup）

文件组是一个逻辑概念，一个数据库可以包含多个文件组，一个文件组可以包含多个物理数据库文件，每个数据库至少有一个文件组，一个文件组里面至少有一个文件，这就是我们在创建数据库的时候默认的情形。数据库文件组如下图所示：

那有人会问，为什么要有文件组的概念呢，文件组的作用是什么？通常情况下，有两种情形可以使用文件组：

1.在大型的应用程序中，数据库中存储的数据量也会很大，可能达到几十几百GB，甚至达到数TB，那在这种情况下，用单个数据库文件存储数据，就会出现如索引慢等问题，性能出现瓶颈。这时使用文件组就能比较好的解决这个问题，因为文件组中的某个表，其中的数据会分布在这个文件组所有物理文件中，因此，如果将文件组包含的文件建在不同的磁盘下，那么对一个表的查询将会分散到多个磁盘上，这样就提高了查询效率。

2 . 在某些场景中，需要对业务进行划分，每一块业务相对独立，这个时候可以使用文件组将数据库中的各个业务的数据分开，这时，只需要将各自业务下的表和对象创建在该业务对应的文件组里即可。

文件组中的文件可能分布在各个文件夹下，但是这些文件是一个逻辑整体，文件组中的任何文件都缺一不可，因此如果将文件组中的文件做迁移的时候要注意，不要将某个文件遗漏，否则数据库将无法运行。另外说一点就是文件组里面可以包含主数据库文件，次数据库文件，但是不能包含日志文件。

区段（extent）

区段是用来为表和给定文件中的索引分配空间的基本存储单元。它由8个连续的大小为64KB的数据页组成，即大小为512KB。

关于区段的要点包括：

1.一旦一个区段已满，那么下一条记录将占用一个完整的新区段大小，而不是记录本身的大小。我们可以理解为SQL Server每次分配的空间是一个区段的大小。

2.通过预先分配空间，SQL Server省下了为每一条记录分配新空间的时间。

仅仅因为要添加的行比现在分配的区段所能容纳的行多了一行，就要另外占用整个区段，这似乎是一种浪费。但是，这种方式浪费的空间总量通常并不会那么多，只占了数据库空间很小的比例，但是在高碎片化的环境中，这种浪费可能就比较多了。

占用整个区段空间的好处是SQL Server省去了一些分配空间的时间上的开销。SQL Server不必每写入一行就考虑分配问题，而是在需要新的区段时才处理额外空间的分配。

页（page）和页拆分

与区段是数据库中的分配单元类似，页是区段的分配单元。每一个区段包含8个页，每个页的大小为8KB。

页是到达真正的数据行的最后一个级别。尽管每个区段中页的数量是固定的，但是页中的行数是不固定的，这个取决于行的大小，是可变的。可以把页想成是表和索引行数据的某种容器。数据行是不允许跨页的。

SQL Server中的页有很多种类型，如索引页，数据页等，这里只是一提，不做具体讨论。

当页满时，会对其做拆分。在拆分页时，会创建一个新页，并将已满的页上大约一半的数据移动到新页上存储。但是这也有例外，那就是使用聚集索引的时候。当在表上创建了聚集索引，而且下一个插入的行物理上位于表的最后一行时，那么将创建一个新页并把新的行添加到新的页上，不会把已满的行上一半的数据移动到新页上面。关于页拆分的更深入的探讨，我会在下一篇博客《SQL Server中的索引》中详细呈现，敬请关注^_^。

行（row）

行是数据存储的单位，在SQL Server中，行的大小限制在8KB（8060个字符，此时，页上只有1条记录），行中最大的列数限制在1024列。在数据页上，列最大的限制是8KB（此时的记录是1行1列，并且页上面只有1条记录），这应该就是SQL Server中varchar类型数据最大只能是8000的缘故吧。