SQL SERVER Buffer Pool扩展

  • 时间:2017-08-04
  • 分类:数据库/系统
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[导读]Buffer Pool扩展简介Buffer Pool扩展是buffer pool 和非易失的SSD硬盘做连接。以SSD硬盘的特点来提高随机读性能。

Buffer Pool扩展简介

Buffer Pool扩展是buffer pool 和非易失的SSD硬盘做连接。以SSD硬盘的特点来提高随机读性能。

在Buffer Pool 扩展之前,SQL Server 从磁盘中读入数据,并且存放在buffer pool中以供读取和修改,修改完之后脏数据还是放在buffer pool中,当内存紧张时,lazy write把脏数据写入磁盘,并且释放内存页。当再次使用当前数据时,再一次从磁盘读取数据到内存。这样会导致大量的IO操作,影响性能。对于这类IO操作频繁造成的性能问题,我们通常采用的方法是加内存,较少IO操作。

SQL SERVER 2014新增加了Buffer Pool的扩展特性,使用SSD硬盘扩展缓存容量;

SSD作为Buffer Pool的扩展,可以很好的解决因频繁读取数据引发的系统大量IO操作问题。 Buffer pool在SSD上创建一个缓冲文件,该文件与内存一起构成多层的缓存区,如下图:

                       

 其中第一层为内存构成的缓冲池,第二层为扩展的后备存储区。在L2上只存储干净的数据,为读提供缓存,不提供脏数据的缓存。这样的设计让我们不用担心SSD出现损坏的情况,当SSD出现损坏时,只是我们的缓存结构回到了加扩展前的状态,之前缓存在SSD上的数据,只需要从磁盘上再读取进内存。

 

Buffer Pool扩展实现 在SSD盘上设置扩展缓存区:

alter server configuration

set buffer pool extension on

(filename = 'I:EXAMPLE.BPE', size= 4GB )

 

执行该命令后,在SSD盘上回生成一个EXAMPLE的文件,如下图:

 

 

 

撤销在SSD盘上设置的扩展缓存区:

alter server configuration

set buffer pool extension off

 

撤销缓冲池扩展后,将从注册表中删除所有相关的配置设置。SQL Server 实例关闭时,将会删除缓冲池扩展文件。

 

扩展缓存区注意事项

设置缓存区的时候,缓冲池扩展大小最大可为 max_server_memory 值的 32 倍。建议物理内存 (max_server_memory) 的大小与缓冲池扩展的大小之比不应超过 1:16。 介于 1:4 至 1:8 之间的比率是最佳的。

Buffer Pool扩展的优势

 

 

为了验证Buffer Pool扩展的作用,我们做了3个场景的数据读取,并对比磁盘物理读取次数与执行时间。

 

数据在磁盘上,从磁盘读取数据。

该种场景是在语句执行时,数据存储在磁盘上,执行步骤如下:

使用 dbcc dropcleanbuffers 命令清空 Buffer  Pool 中的数据 开启IO 统计 set statistics io on 执行查询语句

 

从上图可以看出,当数据在磁盘上时,该查询执行了2次物理读即从磁盘读取了2页的数据。

  

   从上图可以看出,该语句读持续了169毫秒。

   

数据在内存缓存中,从内存读取数据

该种场景是在语句执行时,数据在内存缓存上:

执行查询语句,数据从磁盘读取到缓存 开启IO 统计 set statistics io on 再次执行语句,查看IO信息与执行时间

 

 从上图可以看出,当数据在内存缓存上时,该查询执行了0次物理读。

   

    从上图可以看出,该语句读持续了2毫秒。

   

数据在SSD扩展盘上有缓存,从SSD缓存读取数据

该种场景是在语句执行时,数据存储在Buffer Pool扩展 SSD硬盘上:

定位当前查询的数据所在的页,执行查询,使用 %%physloc%%获取当前记录行对应的标记信息(0x85E5000001000000)

 

 

标记信息是十六进制,将其转换为十进制数字,该标记0x后8为表示所在的页号;在转换的过程中这8位数字需要做个顺序调整,如上图中的值(0x85E5000001000000)需要转换为如下计算方式:

select cast(0x0000e585 as int )

 

获取页号后执行如下语句查看该页在Buffer Pool 中的情况。

select * from sys.dm_os_buffer_descriptors a where  a.page_id='58757'

 

 

从如上执行结果可以看出,58757 页对应的is_in_bpool_extension值为1,说明该页存储在Buffer Pool 扩展上。

 

执行查询语句,查看IO信息,如下图:

 

 

从上图可以看出,当数据在Buffer Pool 扩展有缓存时,该查询执行了0次物理读。

 

 

从上图可以看出,该语句读持续了49毫秒。

结论

    通过同一环境中的如上三个场景测试,测试结果如图:

    

 

物理读次数

持续时间

数据页在磁盘

2次

169毫秒

数据页缓存在内存

0

2毫秒

数据页缓存在SSD Buffer Pool扩展

0

49毫秒

   

    通过如上测试,我们知道使用SSD Buffer Pool扩展后,当内存不足时内存中的干净数据会移至SSD Buffer Pool扩展上,此时再次读取这些数据的时候降低了IO操作,并且读取时间较直接从硬盘读取数据快。

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