22/08/2022
Trong các bài trước các bạn đã biết sơ qua về SQL Server, cách cài đặt SQL Server trên máy tính. Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu về kiến trúc (architecture) của SQL Server.
Chúng ta sẽ phân kiến trúc của SQL Server thành những phần dưới đây để dễ hiểu hơn:
Giờ ta sẽ đi vào chi tiết từng loại kiến trúc SQL Server đã phân loại bên trên nhé.
SQL Server liên tục giám sát việc sử dụng bộ nhớ để đánh giá tính khả dụng và mức cạnh tranh tài nguyên, giúp đảm bảo luôn có sẵn một dung lượng trống nhất định. Khi phát hiện bất kỳ sự xung đột tài nguyên nào, nó sẽ kích hoạt Lazy Writer để chuyển một số Dirty Page vào ổ đĩa và giải phóng bộ nhớ. Nó sử dụng thuật toán Least Recently Used (LRU) để quyết định trang nào sẽ được đẩy vào ổ cứng. Nếu Lazy Writer luôn hoạt động, nó có thể tạo ra nút thắt cổ chai với bộ nhớ.
Sau đây là những tính năng nổi bật của kiến trúc bộ nhớ:
Kiến trúc này có các thành phần sau:
Các file cơ sở dữ liệu có thể nhóm lại với nhau thành các nhóm file để phân bổ và quản lý theo mục đích. Một file chỉ có thể là thành viên của một nhóm file. Các file log không thể nhóm vào File Group vì dung lượng file log được quản lý riêng biệt với dung lượng dữ liệu.
Có hai loại File Group trong SQL Server là Primary và User-defined. Primary chứa các file dữ liệu chính và bất kỳ file nào không được gán cụ thể cho File Group khác. Tất cả các trang cho bảng hệ thống được cấp phát trong Primary. User-defined là các nhóm file do người dùng định nghĩa, nó được chỉ định bằng cách sử dụng từ khóa file group trong lệnh tạo cơ sở dữ liệu hoặc xóa cơ sở dữ liệu.
Một File Group trong mỗi cơ sở dữ liệu hoạt động như nhóm file mặc định. Khi SQL Server chỉ định một trang cho bảng hoặc chỉ mục (không nằm trong File Group nào khi tạo) thì trang đó sẽ nằm trong nhóm file mặc định. Để chuyển đổi nhóm file mặc định từ File Group này sang File Group khác, cần có db_owner fixed database role.
Primary là nhóm tệp mặc định. User cần có db_owner fixed database role để sao lưu tập tin và những nhóm file riêng lẻ.
Cơ sở dữ liệu có 3 loại file Primary (file dữ liệu chính), Secondary (file dữ liệu phụ) và Log (file nhật ký). Primary là điểm bắt đầu của cơ sở dữ liệu và trỏ đến các file khác trong cơ sở dữ liệu.
Mỗi cơ sở dữ liệu có một Primary. Bạn có thể đặt phần mở rộng cho các file dữ liệu chính là gì cũng được, nhưng khuyến nghị là nên để .mdf. File dữ liệu phụ là file khác file dữ liệu chính. Một cơ sở dữ liệu có thể có nhiều hoặc chỉ có một file dữ liệu phụ. Phần mở rộng cho file dữ liệu phụ nên đặt là .ndf.
Các file log giữ tất cả thông tin được sử dụng để phục hồi cơ sở dữ liệu. Cơ sở dữ liệu phải có ít nhất một file log. Chúng ta có thể có nhiều file log cho một cơ sở dữ liệu. Phần mở rộng nên đặt là .ldf.
Vị trí của tất cả các file trong cơ sở dữ liệu được ghi lại trong cả cơ sở dữ liệu tổng thể và file Primary của cơ sở dữ liệu. Trong hầu hết trường hợp, công cụ cơ sở dữ liệu sử dụng vị trí file từ cơ sở dữ liệu tổng thể.
File có 2 tên là Logical và Physical. Logical được sử dụng để tham chiếu đến file trong tất cả các lệnh T-SQL. Tên Physical là OS_file_name, nó phải tuân theo quy tắc của hệ điều hành. File dữ liệu và file log có thể được đặt trên hệ thống file FAT hoặc NTFS, nhưng không thể đặt trên các hệ thống file nén. Có thể có tối đa 32.767 file trong một cơ sở dữ liệu.
Extent là một đơn vị cơ bản trong đó không gian được phân bổ cho mỗi bảng, chỉ mục. Mỗi Extent là 8 trang liền kề hoặc 64KB. SQL Server có 2 loại Extent là Uniform và Mixed. Uniform được tạo thành từ một object duy nhất, Mixed được tạo thành từ tối đa 8 object.
Page (trang) là đơn vị cơ bản trong lưu trữ dữ liệu của SQL Server. Kích thước của một trang là 8KB. Bắt đầu mỗi trang là 96byte tiêu đề, được sử dụng để lưu trữ thông tin hệ thống như loại trang, số lượng không gian trống trên trang và ID của đối tượng sở hữu trang. Có 9 loại trang dữ liệu trong SQL Server:
Các log transaction trên SQL Server hoạt động hợp lý khi nó là chuỗi các bản ghi log. Mỗi bản ghi log được xác định bởi Log Sequence Number (LSN), chứa ID của transaction mà nó thuộc về.
Log ghi lại những sửa đổi dữ liệu hoặc các hoạt động được thực hiện hay lấy hình ảnh trước và sau khi dữ liệu bị chỉnh sửa. Hình ảnh trước là bản sao của dữ liệu trước khi thao tác được thực hiện, hình ảnh sau là bản sao của dữ liệu sau khi thao tác đã được thực hiện.
Các bước để phục hồi một hoạt động phụ thuộc vào loại bản ghi log.
Các thao tác khác nhau đã được ghi lại trong bản log transaction. Những thao tác sau sẽ có trong đó:
Các thao tác rollback cũng được log lại. Mỗi transaction sẽ giữ một khoảng không gian trong bản log để chắc chắn rằng có đủ không gian log cần thiết cho rollback thực hiện lệnh hoặc thông báo lỗi. Không gian này sẽ được giải phóng khi transaction hoàn tất.
Phần của file log từ bản log đầu tiên (bắt buộc phải có để khôi phục lại toàn bộ cơ sở dữ liệu thành công) đến bản log cuối cùng được gọi là phần hoạt động của log hay log hoạt động. Đây là phần bản log bắt buộc để có thể phục hồi cơ sở dữ liệu đầy đủ. Không có phần nào trong log hoạt động được cắt xén. LSN của bản ghi log đầu tiên được gọi là LSN phục hồi tối thiểu (Min LSN).
SQL Server Database Engine chia mỗi file log Physical thành một số file log ảo. File log ảo không có kích thước cố định và không có số lượng file log ảo cố định cho mỗi file log Physical.
Database Engine chọn dung lượng cho file log ảo một cách tự động khi nó tạo hoặc mở rộng file log. Database Engine cố duy trì số lượng file ảo nhỏ. Kích thước của file log ảo không thể cấu hình hay thiết lập bởi quản trị viên. Duy nhất chỉ có khi file log Physical được xác định kích thước nhỏ và giá trị growth_increment thì file log ảo mới ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống.
Giá trị kích thước là kích thước khởi tạo cho file log và growth_increment là lượng không gian được thêm cho file mỗi khi file yêu cầu thêm không gian mới. Khi file log đạt đến kích thước lớn vì có nhiều sự gia tăng nhỏ, chúng sẽ có nhiều file log ảo. Điều này có thể làm chậm quá trình khởi động database và các hoạt động sao lưu, phục hồi log.
Lời khuyên là bạn nên gán cho file log giá trị kích thước gần với kích thước cuối cùng được yêu cầu và giá trị growth_increment tương đối lớn. SQL Server sử dụng write-ahead log (WAL), đảm bảo rằng không có sự sửa đổi dữ liệu nào được ghi vào ổ đĩa trước khi bản log liên quan được ghi vào ổ đĩa. Điều này giúp duy trì các thuộc tính ACID cho transaction.
Mình muốn nói về Algebrizer một chút: Algebrizer là một tiến trình trong quá trình thực hiện truy vấn. Nó bắt đầu làm việc sau Parser. Khi Query Parser tìm thấy một truy vấn đúng cú pháp, nó sẽ chuyển đến cho Algebrizer và công việc của Algebrizer bắt đầu:. Algebrizer chịu trách nhiệm xác minh các object và tên cột (mà bạn đã cung cấp trong truy vấn hoặc đang được tham chiếu bởi truy vấn). Ví dụ, nếu tên cột bị viết sai trong truy vấn, Algebrizer phải có trách nhiệm xác nhận điều đó và tạo ra lỗi. Algebrizer cũng xác định tất cả các loại dữ liệu đang được xử lý trong một truy vấn nhất định. Algebrizer xác minh xem GROUP BY và những cột đã gộp có được đặt đúng nơi hay không. Ví dụ, nếu bạn viết truy vấn sau và chỉ nhấn Ctrl + F5 để phân tích cú pháp thì không xuất hiện lỗi. Nhưng nếu nhấn F5 để chạy truy vấn thì Algebrizer sẽ làm việc và trả về lỗi.
USE AdventureWorksGOSELECT MakeFlag,SUM(ListPrice)FROM Production.ProductGROUP BY ProductNumber
Trong SQL Server 2012 có 4 loại checkpoint:
Đây có lẽ là phần "khoai" nhất trong SQL Server, nhưng thiết nghĩ nắm được kiến trúc của nó sẽ giúp cho việc hiểu mọi thứ được vận hành ra sao, nếu có lỗi phát sinh thì nó nằm ở phần nào,... từ đó giúp cho quá trình làm việc với cơ sở dữ liệu cũng dễ dàng hơn.
Trong phần tới, chúng ta sẽ tìm hiểu về Management Studio và đi dần vào những lệnh cơ bản của SQL Server.
(Theo https://quantrimang.com/)