Schreiben von Seiten
Die E/A-Aktivitäten von einer Instanz von Database Engine (Datenbankmodul) schließen logische und physische Schreibvorgänge ein. Ein logischer Schreibvorgang findet statt, wenn Daten auf einer Seite im Puffercache geändert werden. Ein physischer Schreibvorgang findet statt, wenn die Seite vom Puffercache auf den Datenträger geschrieben wird.
Eine Seite, die im Puffercache geändert wurde, wird nicht sofort auf den Datenträger geschrieben, sondern als modifiziert markiert. Dies bedeutet, dass es möglich ist, dass auf einer Seite mehrere logische Schreibvorgänge ausgeführt werden, bevor sie physisch auf den Datenträger geschrieben wird. Für jeden logischen Schreibvorgang wird ein Transaktionsprotokoll-Datensatz in den Protokollcache geschrieben, der die Änderung aufzeichnet. Die Protokolldatensätze müssen auf den Datenträger geschrieben werden, bevor die damit verbundene modifizierte Seite aus dem Puffercache entfernt und auf den Datenträger geschrieben wird. SQL Server verwendet eine als Write-Ahead-Protokollierung bekannte Technologie, die verhindert, dass eine modifizierte Seite vor dem damit verbundenen Protokolldatensatz auf den Datenträger geschrieben wird. Dies ist von entscheidender Bedeutung für eine ordnungsgemäße Ausführung des Wiederherstellungs-Managers. Weitere Informationen finden Sie unter Write-Ahead-Transaktionsprotokoll.
Die folgende Abbildung zeigt den Schreibvorgang für eine modifizierte Datenseite.
.gif "Schreiben einer geänderten Datenseite")
Während des Schreibvorgangs einer Seite durch den Puffer-Manager wird nach angrenzenden modifizierten Seiten gesucht, die in einen einzigen Gather-Write-Vorgang einbezogen werden können. Angrenzende Seiten haben aufeinanderfolgende Seiten-IDs und stammen von derselben Datei; sie befinden sich nicht unbedingt im Speicher nebeneinander. Die Suche wird in beide Richtungen fortgesetzt, bis eines der folgenden Ereignisse eintritt:
Eine nicht modifizierte Seite wurde gefunden.
32 Seiten wurden gefunden.
Eine modifizierte ("dirty") Seite wird gefunden, deren Protokollfolgenummer (LSN, Log Sequence Number) noch nicht im Protokoll geleert wurde.
Eine Seite wird gefunden, für die nicht sofort ein Latchtyp zugeordnet werden kann.
Auf diese Weise kann die gesamte Gruppe der Seiten in einem einzigen Gather-Write-Vorgang auf den Datenträger geschrieben werden.
Unmittelbar bevor eine Seite geschrieben wird, wird der Seite die in der Datenbank angegebene Seitenschutzform hinzugefügt. Wenn ein Seitenschutz vom Typ 'zerrissene Seite' hinzugefügt wird, muss der Latch der Seite vom Typ EX (für EXklusiv) für die E/A-Vorgänge sein, da dieser Seitenschutz die Seite verändert und diese von keinem anderen Thread mehr gelesen werden kann. Wenn ein Seitenschutz vom Typ 'Prüfsumme' hinzugefügt wird oder die Datenbank keinen Seitenschutz verwendet, muss der Latch der Seite vom Typ UP (für UPdate) für die E/A-Vorgänge sein, da dieser Latch verhindert, dass die Seite während des Schreibvorgangs verändert wird, diese jedoch trotzdem gelesen werden kann. Weitere Informationen zu Seitenschutzoptionen für Datenträger-E/A-Vorgänge finden Sie unter Pufferverwaltung.
Für das Schreiben der modifizierten ("dirty") Seite auf den Datenträger gibt es drei Möglichkeiten.
Verzögertes Schreiben
Das verzögerte Schreiben (lazy writing) ist ein Systemprozess, bei dem freie Puffer verfügbar gehalten werden, indem selten verwendete Seiten aus dem Puffercache entfernt werden. Modifizierte Seiten werden zuerst auf den Datenträger geschrieben.
Eager-Writing
Bei Eager-Writing handelt es sich um einen Prozess, mit dem modifizierte Datenseiten mit nicht protokollierten Vorgängen wie BULK INSERT oder SELECT INTO geschrieben werden. Dieser Prozess ermöglicht das parallele Erstellen und Schreiben neuer Seiten. Dies bedeutet, dass die aufrufende Operation nicht warten muss, bis der gesamte Vorgang abgeschlossen ist, um die Seiten auf den Datenträger zu schreiben.
Prüfpunkt
Mit dem Prüfpunktprozess (checkpoint) wird der Puffercache regelmäßig auf Puffer mit Seiten aus einer angegebenen Datenbank überprüft, und alle modifizierten Seiten werden auf den Datenträger geschrieben. Durch Prüfpunkte kann bei einer späteren Wiederherstellung Zeit eingespart werden, da ein Punkt erstellt wird, an dem auf jeden Fall alle modifizierten Seiten auf den Datenträger geschrieben worden sind. Der Benutzer kann mithilfe des CHECKPOINT-Befehls eine Prüfpunktoperation anfordern. Prüfpunkte können jedoch auch automatisch durch das Database Engine (Datenbankmodul) generiert werden – auf der Grundlage des bereits verbrauchten Protokollspeicherplatzes und der seit dem letzten Prüfpunkt verstrichenen Zeit. Zusätzlich werden Prüfpunkte generiert, wenn bestimmte Aktivitäten durchgeführt werden, beispielsweise, wenn einer Datenbank eine Datendatei oder eine Protokolldatei hinzugefügt wird bzw. daraus entfernt wird oder wenn die SQL Server-Instanz beendet wird. Weitere Informationen finden Sie unter Prüfpunkte und der aktive Teil des Protokolls.
Die oben beschriebenen Prozesse, Verzögertes Schreiben, Eager-Writing und Prüfpunkt, warten nicht, bis die E/A-Operation abgeschlossen ist. Sie verwenden immer asynchrone (oder überlappte) E/As, setzen ihre Tätigkeit fort und überprüfen die ordnungsgemäße Ausführung der E/A-Operationen zu einem späteren Zeitpunkt. Dies ermöglicht SQL Server, sowohl die Ressourcen der CPU als auch der E/As für die entsprechenden Tasks zu maximieren.