SQL Server中STATISTICS IO物理读和逻辑读的误区

SQL Server中STATISTICS IO物理读和逻辑读的误区

 

你们知道，SQL Server中能够利用下面命令查看某个语句读写IO的状况

SET STATISTICS IO ON

那么这个命令的结果显示的物理读、逻辑读的IO单位大小是多少，好比结果显示有

物理读取 1 次

是表明 对硬盘作了1次物理IO吗？

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在回答这个问题以前，须要先普及几个常识

在通常默认状况下

Windows的内存分页大小单位是4KB

数据库的最小读写单位是 8K页面

Windows操做系统的NTFS文件系统最小读写单位（分配单元/簇）是 4KB

机械硬盘的的最小读写单位（逻辑扇区和物理扇区）是512字节

高级格式化：操做系统对文件系统盘符进行格式化，规划每分配单元/簇大小，默认4KB

低级格式化：存储厂家对物理存储硬件作的低级格式化，例如机械硬盘，规划每扇区大小，一般512字节

 

为何存在磁盘块/簇/分配单元？

读取方便：因为扇区的数量比较小，数目众多在寻址时比较困难，因此操做系统就将相邻的扇区组合在一块儿，造成一个块，再对块进行总体的操做，

分离对底层的依赖，操做系统忽略对底层物理存储结构的设计，经过虚拟出来磁盘块的概念，文件系统就是操做系统的一部分，因此文件系统操做文件的最小单位是块/簇/分配单元

这个磁盘块在Linux的ext4文件系统中称为block，在Windows的NTFS文件系统中称为分配单元或簇

 

什么是内存分页？

操做系统常常与内存和硬盘这两种存储设备进行通讯，相似于“块”的概念，都须要一种虚拟的基本单位。因此，与内存操做，是虚拟一个页的概念来做为最小单位。与硬盘打交道，就是以块为最小单位

固态硬盘由于没有扇区概念，用的是块/页，一个块/页通常是4KB，so固态硬盘暂且不讨论

 

先说结论，实际上STATISTICS IO 中物理读和逻辑读的统计对象自始至终都是数据库8K页面，好比，逻辑读1次， 物理读1次，实际上都是按8KB页为单位，是SQL Server这个软件的统计方式

这样就会形成误解，产生疑问

若是物理读为1次，那么数据库对磁盘是作了一次读写操做一次IO，对吗？

若是逻辑读为1次，那么数据库在内存中是读写了一个内存页一次IO，对吗？

 

实际状况是怎样的呢？

对于物理读状况

SQL Server是运行在Windows系统上的一个软件，那么这个软件在文件系统上存储数据依然按照NTFS文件系统的规则，存储一个8K的页面须要占用2个分配单元

能够用winhex这个软件，按8K大小查看数据库的mdf文件能够查看到完整的一个数据库页面数据

对于文件系统，读写一个数据库8KB页面须要读写2个分配单元 也就是2个文件系统IO

在机械硬盘里面，文件系统的一个4KB分配单元写入到机械硬盘里，须要读写8个扇区，也就是8个硬盘IO，而1个数据库8KB页面写入到机械硬盘里，就须要读写16个扇区，也就是实际写入一个数据库页面须要16个硬盘IO

而后这里会出现一些问题，若是系统故障或硬件故障，就有可能出现一个数据库页面写入存储硬件不完整状况，好比16个硬盘IO才能写入完整一个8KB页面，而若是在写入第10个IO的时候发生系统崩溃或硬件崩溃，只写入了5KB页面数据到硬盘，这时候数据库数据就已经不完整了，而后各家数据库厂商才开发【页面写入完整性检测机制】，例如

MySQL InnoDB的Double Write机制（innodb_doublewrite = 1） + page checksum

MSSQL的PAGE校验机制

注意：即便是用固态硬盘，也请不要关闭页面完整性检测功能！

只有在数据库页面、文件系统分配单元、机械硬盘扇区的大小一致的状况下

就是说，数据库、文件系统、存储设备的最小读写单位大小同样的状况下，也就是所谓的【对齐】，才能关闭页面完整性检测功能，这个时候能够得到最大性能

某些文件系统、存储设备所谓的声称支持【原子写】，请各位擦亮眼睛^_^，检查是否真的完整支持，对于某些状况，确实是支持真正原子写，例如

一、数据库使用裸设备，这样就不须要文件系统

二、以宝存PCIE闪存为例子，其Nand Flash的最小写单位是page，目前Nand Flash 的page大小是32kb，这个基本上都是大于大部分数据库通用的block size或page size，32kb能够存放4个MSSQL页面（非广告）

 

对于逻辑读状况

Windows的内存分页大小单位是4KB，一个数据库页面8KB，那么读写一个内存中的数据库页面实际上须要读写2个内存分页

在内存里，读写一个数据库8KB页面须要读写2个内存分页， 也就是2个内存IO

而后内存中8KB数据库页跟文件系统中的8KB数据库页是一一对应的，否则的话，利用B+树索引结构和二分查找法查找数据也无从谈起

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总结

对于文件系统，读写一个数据库8KB页面须要读写2个分配单元 也就是2个文件系统IO

对于机械硬盘，读写一个数据库8KB页面须要读写16个硬盘扇区 也就是16个硬盘IO

对于内存，读写一个数据库8KB页面须要读写2个内存分页 也就是2个内存IO

 

SQL Server只是跑在Windows操做系统上的一个软件，它没法知道也不需知道它所在文件系统的最小读写单位，也没法知道也不需知道存储设备的最小读写单位，

实际上操做系统从文件系统中读取8KB页面数据喂给数据库，数据库收到以后STATISTICS IO 就统计物理读为 1，至于逻辑读也是同理

最最后，放一张图，作的比较丑

 

 

 

参考文章
http://www.dostor.com/article/111637957.html
https://blog.csdn.net/qq_34228570/article/details/80209748

 

 

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