数据库之数据行结构（SQL Server ）

感觉关于数据库的 数据行结构 (data row/record structure) 这方面的内容国内的资料特别少，老师上课讲到后，怎么搜也搜不到，最后还是爬梯|=|子才搜到一些的（国内真的惨），这里对老师上课讲的和网上看的做一个小总结，加深印象。

文章目录

数据行结构

行结构总览
行结构补充

实例

例一详
例二略

参考资料

数据行结构

行结构总览

SQL Server系统数据类型可以在逻辑上分为两个不同的组，例如固定长度(fixed-length)和可变长度(variable-length)类型。固定长度数据类型（如int，datetime，char等）始终使用相同的存储空间，无论值是什么，即使它是NULL。例如，int列始终使用4个字节，nchar（10）列始终使用20个字节来存储信息。

相反，可变长度数据类型（例如varchar，varbinary和其他一些数据类型）使用尽可能多的存储空间来存储数据加上两个额外字节。例如，nvarchar（4000）列将仅使用12个字节来存储5个字符的字符串，并且在大多数情况下，2个字节用于存储NULL值。我们将讨论可变长度列以后不为NULL值使用存储空间的情况。

下面是两张关于 SQL Server 里数据行结构的图，其中一张来自http://aboutsqlserver.com/2013/10/15/sql-server-storage-engine-data-pages-and-data-rows/：
在这里插入图片描述

该行的前2个字节（称为状态位A(Status Bits A)和状态位B(Status Bits B)）是包含有关该行的信息的位图，例如行类型是什么; 该行是否已被逻辑删除（幽灵(ghosted)）; 该行是否具有NULL值，可变长度列和版本控制标记。

行中接下来的两个字节用于存储数据的固定长度(fixed-length)部分的长度。它们之后是固定长度的数据(fixed-length data)。

在固定长度数据部分之后，存在空位图(null bitmap)，其包括两个不同的数据元素。第一个2字节元素是行中的列数(number of columns)。接下来是空位图数组(null bitmap array)，该数组使用一位来表示表中的每一列，无论它是否可为空。
ps. 原文中的它有点不明白代指什么。因为使用一位来表示一列，所以共有 Ceiling(#cols / 8) 个字节

即使表没有可空列，空位图也始终存在于堆表或聚簇索引叶行的数据行中。但是，当索引中没有可为空的列时，非页索引行中的空位图不存在，也不存在非聚簇索引的叶级行。

在空位图之后，是该行的可变长度数据(variable-length data)部分。它从行中的两个字节数量的可变长度列(variable-length columns)开始，后跟可变长度列偏移数组(variable-length column offset array)。即使值为空，SQL Server 也会为每行中的每个可变长度列存储两个字节的偏移值。它后跟数据的实际可变长度部分。（它指可变长度列偏移数组）

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最后，在行的末尾有可选的14字节版本控制标记。该标记在操作期间使用，这需要行版本控制，例如联机索引重建，乐观隔离级别等。

行结构补充

在这里插入图片描述

至于 Status Bits A 的 8位有更具体的定义：

位	含义
Bit 0	Versioning information. In SQL server 2008 this is always 0
Bits 1 to 3	This is three bit value define the record type.
	0 data record.
	1 Forwarded record. （转向记录）
	2 a forwarding stub. （转向存根）
	3 Index record.
	4 blob fragment or row overflow data.
	5 ghost index record. （幽灵索引记录）
	6 ghost data record （幽灵数据记录）
	7 ghost version record
Bit 4	Null bitmap exists or not.In SQL server 2008 null bitmap exists even if there is no null able columns
Bit 5	Indicate variable column exists or not.
Bit 6	Indicate that row contain versioning information
Bit 7	Not used in SQL server

对于 Status Bits B ：

Only one bit is used in this to indicate that the record is ghost forwarded record.

实例

例一详

此例来自 http://aboutsqlserver.com/2013/10/15/sql-server-storage-engine-data-pages-and-data-rows/
首先，让我们创建表，用一些数据填充它并查看实际的行数据。

use tempdb
go

create table dbo.DataRows
(
    ID int not null,
    Col1 varchar(255) null,
    Col2 varchar(255) null,
    Col3 varchar(255) null
);

insert into dbo.DataRows(ID, Col1, Col3)  values (1,replicate('a',255),replicate('c',255));
insert into dbo.DataRows(ID, Col2) values (2,replicate('b',255));

dbcc ind
(
    'tempdb' -- Database name
    ,'dbo.DataRows' -- Table Name
    ,-1 -- Display info about all pages from the table
);

没有文档但很出名的 DBCC IND 命令返回有关表页分配的信息。
Page Allocation (DBCC IND results)

有两个属于该表的页面。第一个 PageType = 10 是名为 IAM 分配映射页面的特殊类型。此页面跟踪属于特定对象的页面。我们现在不关注它 - 我们将在以后博客文章中介绍分配映射页面(allocation map pages)。（这个要去看原作者的博文了）

PageType = 1 的页面是包含数据行的实际数据页面。 PageFID 和 PagePID 列显示页面的实际文件和页码。你可以使用另一个没有文档的命令 DBCC PAGE 来检查其内容

-- Redirecting DBCC PAGE output to console rather than error log
dbcc traceon(3604);
dbcc page
(
    'tempdb' -- Database name
    ,1 -- File ID
    ,214643 -- Page ID
    ,3 -- Output mode: 3 - display page header and row details
);

你可以看到 DBCC PAGE 的输出，该输出对应于下面的第一个数据行。 SQL Server 以字节交换顺序存储数据。例如，两字节值 0001 将存储为 0100。（叨叨一嘴，是大小端模式？）

Slot 0 Offset 0x60 Length 39
Record Type = PRIMARY_RECORD        Record Attributes =  NULL_BITMAP VARIABLE_COLUMNS
Record Size = 39                    
Memory Dump @0x000000000EABA060

0000000000000000:30000800 01000000 04000403 001d001d 00270061 0................'.a
0000000000000014:61616161 61616161 61636363 63636363 636363   aaaaaaaaacccccccccc

Slot 0 Column 1 Offset 0x4 Length 4 Length (physical) 4
ID = 1                              

Slot 0 Column 2 Offset 0x13 Length 10 Length (physical) 10
Col1 = aaaaaaaaaa                   

Slot 0 Column 3 Offset 0x0 Length 0 Length (physical) 0
Col2 = [NULL]                       

Slot 0 Column 4 Offset 0x1d Length 10 Length (physical) 10
Col3 = cccccccccc

我们来看看数据行结构：
Row Structure with the data (Row 1)
如你所见，该行以两个状态位字节开始，后跟两个字节的值 0800。这是字节 0008 的交换值，它是行中列数属性的偏移量。此偏移量告诉 SQL Server 行的固定长度数据部分(fixed-length data part)在哪里结束。