SQLServer基础之数据页类型：GAM,SGAM,PFS

简介

我们已经知道SQL Server IO最小的单位是页,连续的8个页是一个区。SQL Server需要一种方式来知道其所管辖的数据库中的空间使用情况，这就是GAM页和SGAM页。

GAM页

GAM(全局分配位图)是用于标识SQL Server空间使用的位图的页。位于数据库的第3个页，也就是页号是2的页。下面我们通过新建一个数据库来看其GAM的结构。创建测试数据库的代码如代码所示。

CREATE DATABASE [test] ON  PRIMARY

( NAME = N'test', FILENAME = N'C:\Test\test.mdf' , SIZE = 3072KB , MAXSIZE = UNLIMITED, FILEGROWTH = 1024KB )

 LOG ON

( NAME = N'test_log', FILENAME = N'C:\Test\test_log.ldf' , SIZE = 2048KB , MAXSIZE = 2048GB , FILEGROWTH = 10%)

GO

代码1.创建测试数据库

数据库创建成功后，通过查看数据库页号为2的页。我们看到如图1所示的结果。

图1.GAM页示例

我们看到页内的数据通过16进制表示。也就是一个数字是4比特，两个是一字节。其中前4个字节0000381f是系统信息，slot1的后10个字节也是系统信息。其余的每位表示SQL Server的一个区的状态，0表示已分配，1表示未分配。下面我们就通过图1所示的GAM页来计算一下这个数据库所占的空间。

我们可以看到，由于数据库刚刚创建，分配的空间在第4-8个字节就能表示，也就是0001c0ff。下面将0001c0ff由16进制化为2进制。结果是

0000 0000 0000 0001 1100 0000 1111 1111

通过计算，可以看出，上面的bit中有21个0，也就是目前数据库已经分配了21个区，我们知道每个区是8*8k=64K。因此算出这个数据库占用空间(21*64)/1024=1.3125MB≈1.31MB

下面我们通过SSMS来看数据库实际占用的空间，如图2所示。

图2.通过SSMS来看数据库所占的空间

通过上面的计算3-1.69=1.31MB和通过GAM页进行计算的结果完全吻合。

那可能大家会有疑问了，那如果数据库增长超过一个GAM所能表示的区的范围那该怎么办？答案很简单，就是再创建一个GAM页，第二个GAM页的位置也可以通过图1中的信息进行计算。图1中slot1有7992个字节，其中前四个字节用于存储系统信息，后面7988字节用于表示区的情况，因此所能表示的区是7988*8=63904,横跨的页的范围是511232,所以第511232+1页应该是下一个GAM页，而页号就会是511232页。这个区间也就是所谓的GAM Interval,接近4GB。

SGAM页

通过GAM页可知，分配空间的最小单位是区。但假如一个非常小的索引或是表只占1KB，但要分给其64K的空间就显得过于奢侈了。所以当几个表或索引都很小时，可以让几个表或索引公用一个区，这类区就是混合区。而只能让一个表或索引使用的区就是统一区。SGAM位于数据库的第四页，也就是GAM的下一个页。页号为3。通过和GAM相同位置的bit组合，就能知道空间的状态。所能表示的几种状态如表1所示。

	GAM	SGAM位
未分配	1	0
统一区或空间使用完的混合区	0	0
含有可分配空间的混合区	0	1

表1.SGAM和GAM

通过SGAM和GAM的组合,SQL Server就能知道该从哪里分配空间。

第二个SGAM页位于第二个GAM页之后，也就是页号为511233的页。依此类推。

PFS页 　

　　PFS表示页可用空间。但是PFS页跟踪的远不止这些。和GAM区间相似，每个数据库文件同样也被分割成（概念上）PFS区间。一个PFS区间是8088页或约64MB。PFS页中不是位图，它是字节图，每个字节表示PFS区间中的一页（不包括PFS页本身）。
字节中每位的含义如下：
1）位0-2：页中有多少可用空间
a)0x00表示空
b)0x01表示1~50%满
c)0x02表示51~80%满
d)0x03表示81~95%满
e)0x04表示96~100%满
2）位3（0x08）：页中是否至少有一个ghost记录？
3）位4（0x10）：是否为IAM页？
4）位5（0x20）：是否为混合页？
5）位6（0x40）：页是否已分配？（分配状态位）

比如一个IAM页的PFS字节为0x70（已分配 + IAM页 + 混合页）。你可以使用DBCC PAGE来查看PFS页。
跟踪可用空间只适用于存储LOB值（比如SQL SERVER 2000中的text/image类型；SQL SERVER 2005中再加上varchar(max)/varbinary(max)/XML类型以及行溢出数据）和堆数据页。因为只有这些页存储的数据不用排序，所以可以在任何位置插入。而像索引是有明确的顺序的，所以插入点是没有选择的。

重置PFS字节不是很直观的。如果一个PFS字节为0x04的页，它是如何做到既满而又没有分配的？
答案是：（页释放时）PFS字节不会全部重置，直到该页被重新分配。在页被释放时，PFS字节中只有1位会变化——分配状态位，这样要是回滚的话就很简单了。

IAM页

索引分配映射(Index Allocation Map，IAM)页面我们将在下一篇中详细介绍IAM页。