SQLServer2014内存优化表（1）实现内存优化表

内存优化表（Memory-Optimized Tables）是SQL Server 2014的新特性，目前仅适用于评估版（Evaluation Edition）、开发版（Developer Edition）和企业版（Enterprise Edition）。 本系列专题将从以下 5 个部分探讨内存优化表： （1）实现内存优化表 （2）操作

　　内存优化表（Memory-Optimized Tables）是SQL Server 2014的新特性，目前仅适用于评估版（Evaluation Edition）、开发版（Developer Edition）和企业版（Enterprise Edition）。

　　本系列专题将从以下 5 个部分探讨内存优化表：

（1）实现内存优化表

（2）操作内存优化表

（3）索引结构分析

（4）本机编译存储过程

（5）迁移到内存优化表

一、概述

1. 磁盘表与数据优化表

　　传统意义上的磁盘表（Disk-Based Tables）是保存在磁盘上的。针对表的数据页（page），主要有以下操作：

（1）当SQL Server需要对这个表进行增删改查的时候，从磁盘读取需要的数据页并加载到内存缓冲区。

（2）当数据页需要被修改时，首先在内存缓冲区中修改，同时修改的情况（事务）被记录到事务日志文件。

（3）当遇到检查点（Checkpoint）时，内存缓冲区中被修改过的数据页将回写到磁盘。

　　SQL Server 2014引入了OLTP数据优化，主要特色是引入了内存优化表，在内存中实现对该表的增删改查操作，从而提高OLTP的性能。

2. 内存优化表的类型

　　内存优化表可以分为以下2种类型：

（1）持久化的内存优化表

　　在创建时使用“DURABILITY = SCHEMA_AND_DATA”参数，可以在磁盘上保留了一个用于“持久化”的副本（FileStream方式）。在数据库启动时，整个表的结构和数据都将再次从磁盘装载到内存中。这类表在操作时会有数据流写入磁盘，同时也有事务日志写入磁盘。

（2）仅结构的内存优化表

　　在创建时使用“DURABILITY = SCHEMA_ONLY”参数，那么数据将只保留在内存中，没有其它副本。当数据库重启后，该表的结构被重建（一张空表），但表中的数据都已经不存在了。而且这类表在操作时没有记录事务日志。可以用作全局临时表，或者ETL时用于存储中间数据。

二、准备数据库

1. 创建一个数据库

　　事先准备好一个SQL Server 2014的数据库，例如，“MOTDB”。为了避免事务日志文件对性能的影响，我们将日志文件放在第二块硬盘，并且将恢复模式修改为“简单”。

CREATE DATABASE [MOTDB]

 CONTAINMENT = NONE

 ON  PRIMARY 

( NAME = N'MTODB', FILENAME = N'C:\MSSQL\Data\MTODB.mdf' , SIZE = 102400KB , FILEGROWTH = 102400KB )

 LOG ON 

( NAME = N'MTODB_log', FILENAME = N'D:\MSSQL\Log\MTODB_log.ldf' , SIZE = 51200KB , FILEGROWTH = 51200KB )

GO

 

ALTER DATABASE [MOTDB] SET RECOVERY SIMPLE 

GO

2. 添加内存优化数据文件组

　　为这个数据库添加一个内存优化数据（MEMORY_OPTIMIZED_DATA）文件组，从而启用了内存优化数据的功能。每个数据库只能有一个内存优化数据文件组。

2.1 SSMS方式

2.2 T-SQL方式

ALTER DATABASE [MOTDB] 

ADD FILEGROUP [MOT_FileGroup] 

CONTAINS MEMORY_OPTIMIZED_DATA 

3. 添加FileStream数据文件

　　对于“持久化”的内存优化表，表的副本将以FileStream的格式保存到磁盘，因此需要为FileStream添加一个数据文件。

3.1 SSMS方式

3.2 T-SQL方式

ALTER DATABASE [MOTDB] 

ADD FILE ( NAME = N'MOT_File', FILENAME = N'C:\MSSQL\Data\MOT_File' ) 

TO FILEGROUP [MOT_FileGroup]

三、实现内存优化表

1. 创建“持久化”内存优化表

　　只能使用 T-SQL 创建内存优化表，例如：

CREATE TABLE [dbo].[Table_SchemaData]

(

[UserID] [int] NOT NULL PRIMARY KEY NONCLUSTERED HASH WITH (BUCKET_COUNT = 204800),

[UserName] [varchar](10) COLLATE SQL_Latin1_General_CP1_CI_AS NOT NULL,

[AddressLine1] [nvarchar](20) NULL,

[AddressLine2] [nchar](3000) NULL,

) 

WITH ( MEMORY_OPTIMIZED = ON, DURABILITY = SCHEMA_AND_DATA )

　　T-SQL语句必须包含以下3个子句：

（1）“HASH WITH (BUCKET_COUNT = 204800)”指定 HASH 存储桶的数目为204800。建议 HASH 存储桶的数量为整个内存优化表的总行数的两倍。目前SQL Server不支持动态的Hash Bucket，因此必须手动设置该值。

（2）“MEMORY_OPTIMIZED = ON”指定表为内存优化表。

（3）“DURABILITY = SCHEMA_AND_DATA”指定内存优化表同时在硬盘上保留一个副本。

 

注：创建内存优化表之后，FileStream 文件夹的大小从数百 KB 增长到 153MB。

 

2. 创建“仅结构”的内存优化表

CREATE TABLE [dbo].[Table_SchemaOnly]

(

[UserID] [int] NOT NULL PRIMARY KEY NONCLUSTERED HASH WITH (BUCKET_COUNT = 204800),

[UserName] [varchar](10) COLLATE SQL_Latin1_General_CP1_CI_AS NOT NULL,

[AddressLine1] [nvarchar](20) NULL,

[AddressLine2] [nchar](3000) NULL,

) 

WITH ( MEMORY_OPTIMIZED = ON, DURABILITY = SCHEMA_ONLY )

 

注：“仅结构”的内存优化表不需要 FileStream，此时 FileStream 文件夹的大小基本不变。

 

四、内存优化表的主要技术限制

1. 排序规则

　　内存优化表的排序规则可以从数据库的排序规则继承下来，也可使用 COLLATE 关键字显式指定。 如果数据库包含内存优化表或本机编译存储过程，则无法更改数据库排序规则。

　　排序规则必须是1252代码页，例如 SQL_Latin1_General_CP1_CI_AS。否则报错。

消息 12329，级别 16，状态 103，第 1 行

内存优化表 不支持使用的排序规则所具有的代码页并非 1252 的数据类型 char(n) 和 varchar(n)。

　　作为一种变通的方案，可以使用数据类型 nchar(n) 和 nvarchar(n) 。

2. 数据行的宽度

　　每一行数据不能超过1个页（8KB）。否则报错。

消息 41307，级别 16，状态 1，第 1 行

已超过内存优化的表的 8060 字节行大小限制。请简化表定义。

3. 索引

　　非聚集哈希索引是内存优化表唯一支持的索引类型。在一个哈希索引中，数据是通过一个内存散列表进行访问的，而非固定大小页。（后文详叙）

五、确认内存优化表

1. 查看启动日志

　　重启数据库之后，启动日志（例如：C:\Progra...\MSSQL12.MSSQLSERVER\MSSQL\Log\ERRORLOG 文件）会记录以下事件。

2014-12-23 18:18:27.16 spid24s     Recovery of database 'MOTDB' (9) is 2% complete (approximately 288 seconds remain). Phase 1 of 3. This is an informational message only. No user action is required.

2014-12-23 18:18:32.10 spid8s      Recovery completed for database MOTDB (database ID 9) in 13 second(s) (analysis 8539 ms, redo 0 ms, undo 4832 ms.) This is an informational message only. No user action is required.

2014-12-23 18:18:32.10 spid24s     [INFO] HkCheckpointCtxtImpl::StartOfflineCkpt(): Database ID: [9]. Starting offline checkpoint worker thread on a hidden SOS scheduler.

2014-12-23 18:18:32.12 spid8s      Recovery is complete. This is an informational message only. No user action is required.

2. 查看 FileStream 数据文件

　　FileStream 数据文件实际上是一个文件夹。