Собственная компиляция таблиц и хранимых процедур

  • Статья

Применяется к:SQL ServerAzure SQL DatabaseAzure, управляемому экземпляру SQL Azure

В In-Memory OLTP введено понятие компиляции в собственном коде. SQL Server может скомпилировать хранимые процедуры, которые обращаются к оптимизированным для памяти таблицам. SQL Server также может самостоятельно компилировать оптимизированные для памяти таблицы. Встроенная компиляция позволяет ускорить доступ к данным и более эффективное выполнение запросов, чем интерпретировано (традиционное) Transact-SQL. Компиляция таблиц и хранимых процедур в собственном коде создает библиотеки DLL.

Кроме того, поддерживается компиляция в собственном коде оптимизированных для памяти табличных типов. Дополнительные сведения см. в разделе Улучшение производительности временной таблицы и табличной переменной с помощью оптимизации памяти.

Компиляцией в собственном коде называется процесс преобразования программных конструкций в машинный код, состоящий из процессорных инструкций, без необходимости их дальнейшей компиляции или интерпретации.

In-Memory OLTP компилирует оптимизированные для памяти таблицы при их создании и скомпилированные в собственном коде хранимые процедуры при их загрузке в собственные библиотеки DLL. Кроме того, библиотеки DLL компилируются повторно после перезапуска базы данных или сервера. Сведения, необходимые для воссоздания библиотек DLL хранятся в метаданных базы данных. Библиотеки DLL не являются частью базы данных, хотя они и связаны с ней. Например, DLL-библиотеки не входят в резервные копии базы данных.

Заметка

Оптимизированные для памяти таблицы во время перезапуска сервера компилируются повторно. Чтобы ускорить восстановление данных, процедуры, скомпилированные в собственном коде, не компилируются повторно во время перезагрузки сервера, а компилируются во время первого выполнения. В результате этой отложенной компиляции скомпилированные в собственном коде хранимые процедуры отображаются только при вызове sys.dm_os_loaded_modules (Transact-SQL) после первого выполнения.

Обслуживание библиотек DLL базы данных In-Memory OLTP

Следующий запрос отображает все библиотеки DLL таблиц и хранимых процедур, загруженных на данный момент в память сервера:

SELECT
		mod1.name,
		mod1.description
	from
		sys.dm_os_loaded_modules  as mod1
	where
		mod1.description = 'XTP Native DLL';

Администраторам базы данных не нужно хранить файлы, созданные при компиляции в собственном коде. SQL Server автоматически удаляет созданные файлы, которые больше не нужны. Например, созданные файлы будут стерты при удалении таблицы и хранимой процедуры или при удалении базы данных.

Заметка

Если компиляция была прервана или завершилась ошибкой, то некоторые сформированные файлы не будут удалены. Эти файлы оставляются специально для целей поддержки и будут удалены при удалении базы данных.

Заметка

SQL Server компилирует библиотеки DLL для всех таблиц, необходимых для восстановления базы данных. Если таблица была удалена непосредственно до перезапуска базы данных, остатки таблицы все еще могут оставаться в файлах контрольных точек или журнале транзакций для того, чтобы библиотеки DLL для таблицы можно было перекомпилировать во время запуска базы данных. После перезагрузки компьютера библиотека DLL будет выгружена и удалена в процессе обычной очистки.

Компиляция таблиц в собственном коде

Создание оптимизированной для памяти таблицы с помощью инструкции CREATE TABLE приводит к тому, что табличные данные записываются в метаданные базы данных, а в памяти создаются структуры таблиц и индексов. Таблица также будет скомпилирована в библиотеке DLL.

Рассмотрим следующий пример скрипта, который создает базу данных и оптимизированную для памяти таблицу:

USE master;
GO

CREATE DATABASE DbMemopt3;
GO

ALTER DATABASE DbMemopt3
	add filegroup DbMemopt3_mod_memopt_1_fg
		contains memory_optimized_data
;
GO

-- You must edit the front portion of filename= path, to where your DATA\ subdirectory is,
-- keeping only the trailing portion '\DATA\DbMemopt3_mod_memopt_1_fn'!

ALTER DATABASE DbMemopt3
	add file
	(
		name     = 'DbMemopt3_mod_memopt_1_name',
		filename = 'C:\DATA\DbMemopt3_mod_memopt_1_fn'

		--filename = 'C:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL13.SQLSVR2016ID\MSSQL\DATA\DbMemopt3_mod_memopt_1_fn'
	)
		to filegroup DbMemopt3_mod_memopt_1_fg
;
GO

USE DbMemopt3;
GO

CREATE TABLE dbo.t1
(
	c1 int not null primary key nonclustered,
	c2 int
)
	with (memory_optimized = on)
;
GO



-- You can safely rerun from here to the end.

-- Retrieve the path of the DLL for table t1.


DECLARE @moduleName  nvarchar(256);

SET @moduleName =
	(
		'%xtp_t_' +
		cast(db_id() as nvarchar(16)) +
		'_' +
		cast(object_id('dbo.t1') as nvarchar(16)) +
		'%.dll'
	)
;


-- SEARCHED FOR NAME EXAMPLE:  mod1.name LIKE '%xtp_t_8_565577053%.dll'
PRINT @moduleName;


SELECT
		mod1.name,
		mod1.description
	from
		sys.dm_os_loaded_modules  as mod1
	where
		mod1.name LIKE @moduleName
	order by
		mod1.name
;
-- ACTUAL NAME EXAMPLE:  mod1.name = 'C:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL13.SQLSVR2016ID\MSSQL\DATA\xtp\8\xtp_t_8_565577053_184009305855461.dll'
GO

--   DROP DATABASE DbMemopt3;  -- Clean up.
GO

При создании таблицы также формируется и загружается в память библиотека DLL таблицы. Запрос динамического административного представления сразу после выполнения инструкции CREATE TABLE возвращает путь к библиотеке DLL таблицы.

Библиотека DLL таблицы понимает структуры индекса и формат строк таблицы. SQL Server использует библиотеку DLL для обхода индексов, извлечения строк, а также хранения содержимого строк.

Компиляция хранимых процедур в собственном коде

Хранимые процедуры, которые отмечены как NATIVE_COMPILATION, компилируются в собственном коде. Это означает, что инструкции Transact-SQL в процедуре все компилируются в машинный код для эффективного выполнения критически важной бизнес-логики.

Дополнительные сведения о скомпилированных в собственном коде хранимых процедурах см. в разделе Natively Compiled Stored Procedures.

Рассмотрим следующий пример хранимой процедуры, которая вставляет строки в таблицу t1 из предыдущего примера:

CREATE PROCEDURE dbo.native_sp
	with native_compilation,
	     schemabinding,
	     execute as owner
as
begin atomic
	with (transaction isolation level = snapshot,
	      language = N'us_english')

	DECLARE @i int = 1000000;

	WHILE @i > 0
	begin
		INSERT dbo.t1 values (@i, @i+1);
		SET @i -= 1;
	end
end;
GO

EXECUTE dbo.native_sp;
GO

-- Reset.

DELETE from dbo.t1;
GO

Библиотека DLL для native_sp может напрямую взаимодействовать с библиотекой DLL для t1, а также c подсистемой хранилища In-Memory OLTP, чтобы вставлять строки с максимально возможной скоростью.

Компилятор In-Memory OLTP использует оптимизатор запросов для создания эффективного плана выполнения для каждого из запросов в хранимой процедуре. Обратите внимание, что скомпилированные в собственном коде хранимые процедуры не перекомпилируются автоматически при изменении данных в таблице. Дополнительные сведения о сборе статистики и хранимых процедурах в In-Memory OLTP см. в разделе Статистика для таблиц, оптимизированных для памяти.

Вопросы безопасности для компиляции в собственном коде

Компиляция в собственном коде таблиц и хранимых процедур использует компилятор In-Memory OLTP. Этот компилятор создает файлы, которые записываются на диск и загружаются в память. SQL Server использует следующие механизмы для ограничения доступа к этим файлам.

Собственный компилятор

Исполняемый файл компилятора, а также двоичные файлы и файлы заголовков, необходимые для собственной компиляции, устанавливаются в составе экземпляра SQL Server в папке MSSQL\Binn\Xtp. Таким образом, если экземпляр по умолчанию установлен в C:\Program Files, файлы компилятора устанавливаются в C:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL13. MSSQLSERVER\MSSQL\Binn\Xtp.

Чтобы ограничить доступ к компилятору, SQL Server использует списки управления доступом (ACL) для ограничения доступа к двоичным файлам. Все двоичные файлы SQL Server защищены от изменения или изменения с помощью списков управления доступом. Списки ACL собственного компилятора также ограничивают использование компилятора; Только у учетной записи службы SQL Server и системных администраторов есть разрешения на чтение и выполнение для собственных файлов компилятора.

Файлы, созданные компиляцией в собственном коде

Файлы, создаваемые при компиляции таблицы хранимой процедуры, включают DLL и промежуточные файлы, в том числе файлы со следующими расширениями: C, OBJ, XML и PDB. Созданные файлы сохраняются во вложенной папке папки данных по умолчанию. Вложенная папка называется Xtp. При установке экземпляра по умолчанию с папкой данных по умолчанию созданные файлы помещаются в папку C:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL13. MSSQLSERVER\MSSQL\DATA\Xtp.

SQL Server предотвращает изменение созданных библиотек DLL тремя способами:

  • Если таблица или хранимая процедура компилируется в DLL, эта DLL немедленно загружается в память и связывается с процессом sqlserver.exe. Библиотеку DLL нельзя изменить, если она связана с процессом.

  • При перезапуске базы данных перекомпилируются все таблицы и хранимые процедуры (удаленные и воссозданные) на основе метаданных базы данных. При этом удаляются все изменения, внесенные в созданный файл вредоносным агентом.

  • Созданные файлы считаются частью пользовательских данных и имеют те же ограничения безопасности, что и списки управления доступом, как файлы базы данных: только учетная запись службы SQL Server и системные администраторы могут получить доступ к этим файлам.

Взаимодействие с пользователем для управления этими файлами не требуется. SQL Server создаст и удалите файлы по мере необходимости.

См. также

Таблицы, оптимизированные для памяти

Скомпилированные в собственном коде хранимые процедуры