SQL Server架构----查询的生命周期（下）

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在上一篇介绍了关系引擎和存储引擎、缓冲池和基本的SELECT语句的生命周期。这里将介绍简单的UPDATE查询生命周期及恢复。

简单的UPDATE查询
UPDATE的过程在到达访问方法之前，和SELECT完全一样。对于UPDATE，访问方法需要做数据更新，因此，在I/O请求被传递之前，修改的细节需要持久化到磁盘，这就是事务管理器的工作。

事务管理器
事务管理器由两个组件，锁管理器和日志管理器。锁管理器负责对数据提供并发性，它通过使用锁来提供隔离的配置级别。访问方法代码请求把它想做的修改记录下来，日志管理器就把修改写入事务日志。这就是所谓的预写日志（WAL-write-ahead logging）。
写入事务日志仅仅是数据修改事务的一部分，数据修改事务总是需要物理写入磁盘，因为倘若SQL Server发生故障，就要依靠它来重读修改。事务日志里存储的是页变更的细节，而页变更是修改声明的结果。SQL Server的这种需要是为了撤消变更，也是你很难读取事务日志的内容的原因所在，除非你能购买第三方工具来读取。
回到UPDATE查询生命周期，更新操作会被写入日志。仅当操作物理写入事务日志被确认后，实际的数据修改才会发生，这就是为何事务日志执行如此关键的原因。一旦访问方法收到确认，它就把修改请求发送到Buffer Manager去完成。
下图显示了事务管理器被访问方法和事务日志呼叫，事务日志是用于记录更新。缓存区管理器此时也会其作用，因为修改请求要准备完成了：

缓存区管理器
缓存里已经有了需要修改的页，因此，Buffer Manager需要做的，就是根据Access Methods提交的更新请求来修改页。页在缓存里被修改，并且确认会被发回Access Methods，最后到达客户端。
这里的关键点是，UPDATE语句在数据缓存里修改了数据，而不是磁盘上实际的数据库文件。这点是出于性能原因而做出的，页现在就是所谓的脏页，因为它在内存里，不同于在磁盘。这不会影响修改的持久性，因为你可以使用事务日志重新创建修改。
下图显示了UPDATE的完整生命周期。Buffer Manager已经在缓存里完成了页的修改，并传回确认，数据库数据文件在操作期间不可访问，如下面的图：


恢复
修改首先写入事务日志，然后仅在内存实现。这样做是因为性能的原因，它能让你在必要的时候从事务日志里恢复修改。
脏页
从磁盘里读到内存的页被视为干净的页，因为它完全和磁盘上的一样。然而，页一旦在内存里被修改，就被标识为脏页。干净的页可以使用dbcc dropcleanbuffers刷新，但脏页则不可以。
你可以使用如下语句查看各个数据库的脏页大小（size*8\1,024MB）

• SELECT db_name(database_id) AS 'Database',count(page_id) AS 'Dirty Pages'
• FROM sys.dm_os_buffer_descriptors
• WHERE is_modified =1
• GROUP BY db_name(database_id)
• ORDER BY count(page_id) DESC
  

每当可用缓存区列表（free buffer list）低或出现检查点时，脏页就会被写回数据库文件。SQL Server始终试图在缓存里保持一些可用的页以便快速分配页，这些可用的页就在可用缓存区列表。当一个工作线程发出一个读请求时，它将获取缓存里的64个页，并检查是否可用缓存区列表低于一定的阈值。如果是，它将会尝试在列表里置换出一些页，这会导致任何脏页写入磁盘。另一个所谓的Lazy writer的线程也会基于低可用缓冲区列表工作。
Lazy Writer
Lazy Writer是一个定期检查free buffer list大小的线程。当它低的时候，它就会扫描整个数据缓存，以老化（age-out）一段时间内未被使用的页。如果发现一段时间内未被使用的脏页，它们就会在内存标记为可用之前，刷新到磁盘。Lazy writer还会监视服务器上可用的物理内存，并在Windows处于低内存时，从可用的缓存区列表中释放出内存给Windows。当SQL Server繁忙时，如果有可用的物理内存并且尚未达到配置的Max Server Memory阈值，它也会增大可用的缓存区列表以满足需求。
检查点进程
检查点时检查点进程创建的一个时间点，在这个点，SQL Server能够确定任何已提交的事务已经把它们所做的修改写入磁盘。这个检查点之后就变成SQL Server恢复的开始点。检查点进程确保与已提交事务关联的任何脏页被刷新到磁盘。它也能把未提交的脏页刷新到磁盘，以便高效写入。不像Lazy Writer，检查点不会从缓存中移除页，它确保脏页写入磁盘，然后在页头把缓存的页标记为干净的。
默认情况下，在繁忙的服务器上，SQL Server大约每分钟发出一个检查点，检查点被标记在事务日志中。如果SQLServer实例或数据库被重启，那么恢复处理读取日志就会知道，无需根据检查点之前的日志记录做任何事情。最后一个检查点之后发生的已提交的事务需要前滚（继续完成），未提交的事务需要回滚（撤消）。SQL Server尝试通过检查点将恢复时间控制在1分钟之内，除非这个期间至少有10MB写入日志，否则不会自动创建检查点。检查点可以通过T-SQL命令CHECKPOINT 手动创建，也可以发生在其他时间发生时，例如，当你发出备份命令时，检查点将首先运行。当检查点启动和停止时，跟踪标记3502会记录在错误日志中。

恢复间隔
恢复间隔是一个服务器的配置选项，可以用来影响两个检查点间的时间。默认情况下，恢复时间间隔设置为0，这使SQL Server能够选择一个合适的间隔，这通常等同于自动检查点之间大约一分钟。
恢复模式
有三种恢复模式，完整、大容量日志和简单。
完整：所有的操作完全记录在事务日志中，必须有一个备份策略，包括完整备份和事务日志备份。SQL Server最高恢复级别需要使用完整恢复模式。
大容量日志：倾向用于临时性的特定的bulk操作，最低限度地记录日志以便提升性能，所有其他操作则完全记录日志，如同完整模式。这可以提升性能，因为仅仅记录回滚事务所需要的信息。重做信息不被记录，这意味着你也会失去时间点恢复（point-in-time-recovery）。Bulk操作包括BULK INSERT、bcp、SELECT INTO、CREATE INDEX、ALTER INDEX REBUILD和DROP INDEX。使用大容量日志模式的目的是让你更快地完成大容量日志操作，对于你的事务日志备份而言，它不会减少磁盘空间需求。
简单：每次检查点发生时，所有提交的事务的事务日志被截取。这保证了日志的大小保持最小，事务日志备份不需要。