Heap 資料表
如果資料表沒有Clustered Index那此表就會是Heap資料表
Heap資料表有個特性是Insert資料快比較快，因為插入資料不需要考慮排序。
適合使用在Log資料表、Event資料表、稽核資料表….一直新增資料，但比較少查詢或更新的表
一般來說Heap資料表很少見,因為都會建議每張表都要有Clustered Index.
另外Heap資料表Data Page沒有像其他B+Tree Index有對於左右Page連結Reference.
Heap資料表中不得不知(forwarding pointer)
假如在Heap資料表更新欄位資料，就可能會造成forwarding pointer如果你資料表有許多forwarding pointer可能就要考慮是否要優化調整….
forwarding pointer會造成Logic read增加,因為在Heap讀取資料使用
Allocation scan(依照儲存page順序讀取資料,讀到page有forwarding pointer就會多讀取資料頁)
forwarding pointer是因為原本Page(8KB)塞不下更新後資料就會先把資料搬到另一個新建立Page上並在原本Page建立一個類似指標東西指向它.
forwarding pointer指標會存在原本的Page大小是16 byte
簡單來說就是更新後資料後發現原本Page塞不下更新後資料就會先把資料搬到另一個新建立Page上並在原本Page建立一個類似指標東西指向它.
這個指標會存在原本的Page大小是16 byte
forwarding pointer Page產生和概念如下圖
讀取forwarding pointer執行動作如下圖所示
假如我們有一個Scan的需求
- 讀取要讀
Page1發現有些資料在其他(Page2,Page3) - 所以到
forwarding pointer(Page2,Page3)搜索資料 - 搜尋完
Page1接者搜尋Page2,Page3
上面因為Page1資料forwarding pointer到其他Page導致Scan資料時多了2個page read,如果forwarding pointer數量一多對於讀的效能可想而知….
IAM(index allocation map)
當Heap要搜尋資料SQL-Server透過IAM(index allocation map)去尋要掃描Page範圍，因為IAM會以範圍存在於檔案中的順序來表示它們，這代表循序的堆積掃描都將依檔案順序進行。
表示 IAM 掃描順序Heap中資料Row通常不會依插入順序傳回。
IAM Page在讀取資料的示意圖如下，可以看到讀取Page中資料順序和新增資料順序不一樣.
因為透過IAM Page搜索資料是在做Allocation order scan,這也是為什麼Heap資料表和使用
With NOLOCK查詢資料時,如果沒有使用ORDER BY順序會不如預期
Allocation order scan & Range scan
在sqlserver底層有隱藏兩種Scan方式
- Allocation order scan: 使用with(nolock) or 查詢Heap table 使用(IAM)找尋Page和Extents
With(Nolock)可能會遇到Dirty Read意思是讀取重覆兩筆資料,原因Nolock是sch-S lock + Allocation scan一開始讀去到資料A,讀完同時有人更新資料且資料大小大於8K造成page split,因為Allocation scan會依照(IAM)存取順序讀取,就造成資料重複讀取.
- Range scan(b-tree scan): 沒使用(IAM),靠著Clustered Index or NonClustered Index來查找資料.
GAM & SGAM
GAM和SGAM Page可以讓SqlServer管理Page更有效率.
SQL-Server會依照Mixed或Uniforms來分配Extent使用(1個Extent可以管理8個page)
SQL Server 有兩種Allocate extend的方法，而SGAM /GAM Page就是用來計錄File中每
個Extent的使用方法及狀況,SQL Server在藉此決定資料要落地的extent位置
GAM(Global Allocation Map):計錄哪些Extent尚未配置，會存放一個bit值對應到一個extent，如果是1就是extent not allocated。
SGAM(Shared Global Allocation Map):計錄Extent是Mixed extent且還有Free space，會存放一個bit值對應到一個extent，如果是1代表
一個GAM page可以存64K Extend使用資訊,所以一個GAM Extent可以存放4GB資料Extent資訊
64k 8k(page size) 8 (page count) ~= 4GB
小結
今天對於Heap資料表有比較多深入探討,也對於Allocation order scan & Range scan做了些介紹
之前有跟大家說小心使用(WITH NOLOCK),就是因為With Nolock使用Allocation order scan,在高併發系統很有機會遇到Dirty Read會造成資料不如預期.
所以WITH NOLOCK要慎用,特別是交易系統就不要用WITH NOLOCK太害人了….
日後有空我會再跟大家分享Page底層的一些細節,如果要學會效能調教這些資料庫原理的事物必須學會.
雖然可能有些深澀但學成一定會有所幫助.
此文作者：Daniel Shih(石頭)
此文地址： https://isdaniel.github.io/db-heaptable/
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