XML 資料類型和資料行 (SQL Server)

發行項
05/04/2023

適用於：SQL Server Azure SQL Database Azure SQL 受控執行個體

本文討論 SQL Server 中 xml 資料類型的優點和限制，可幫助您選擇儲存 XML 資料的方式。

關聯式或 XML 資料模型

如果您的資料已透過已知的結構描述高度結構化，則關聯式模型對資料儲存來說可能是最好的方式。 SQL Server 提供必要的功能以及您可能需要的工具。另一方面，如果結構是半結構化或是無結構，或是情況不明，您就必須考慮將這類資料模型化。

如果您想要一個與平台沒有關聯的模型，以使用結構化及語意化的標記來確保資料的可攜性，則 XML 會是個很好的選擇。此外，若符合下列的部份屬性，XML 也會是很適當的選項：

您的資料很少，或是您不知道資料的結構，或是資料的結構未來可能會有重大改變。
您的資料代表內含項目階層，而不是實體之間的參考，而且可能是遞迴式的。
順序是資料固有的。
您想要依據資料結構來查詢資料，或是更新部份資料。

若沒有符合上述任一情況，則您應使用關聯式資料模型。例如，若資料為 XML 格式，但您的應用程式只是使用資料庫來儲存及擷取資料，您就只需要 [n]varchar(max) 資料行。將資料儲存在 XML 資料行中還有其他好處，其中包括可由引擎來判斷資料結構是否良好以及資料是否有效，也包括了細部查詢及 XML 資料更新的支援。

將 XML 資料儲存在 SQL Server 中的理由

以下是一些在 SQL Server 中使用原生 XML 功能，而不在檔案系統中管理 XML 資料的理由：

您想要以有效率及交易性的方式來共用、查詢及修改 XML 資料。細項資料存取權對您的應用程式很重要。例如，您想要在 XML 文件中擷取某幾段，或是您想要插入新的區段，而不要置換整份文件。
您有關聯式資料及 XML 資料，而且您希望應用程式中的關聯式及 XML 資料之間具有互通性。
您需要語言支援，以進行跨網域應用程式的查詢及資料修改。
您希望伺服器能保證資料的結構良好，並依據 XML 結構描述來選擇驗證您的資料。
您想要檢索 XML 資料，以求查詢處理的效率及良好的可調適性，並使用第一級的查詢最佳化工具。
您想要有 XML 資料的 SOAP、ADO.NET 及 OLE DB 存取權。
您想要利用資料庫伺服器的管理功能來管理您的 XML 資料。例如，您想要備份、復原及複寫資料。

如果沒有符合上述任一情況，可能比較適合將您的資料儲存成非 XML 的大型物件類型，例如 [n]varchar(max) 或 varbinary(max) 。

XML 儲存選項

SQL Server 中的 XML 儲存選項如下：

原生儲存為 xml 資料類型

以內部表示法來儲存資料，以保存資料的 XML 內容。這個內部表示法包括有關內含項目階層、文件順序，以及元素和屬性值的資訊。特別是會保存 XML 資料的 InfoSet 內容。如需 InfoSet 的詳細資訊，請前往 http://www.w3.org/TR/xml-infoset。 InfoSet 內容可能會與文字版 XML 不同，因為沒有保留下列資訊：不重要的空格、屬性的順序、命名空間前置詞及 XML 宣告。

針對具類型的 xml 資料類型 (與 XML 結構描述繫結的 xml 資料類型)，後置結構描述驗證 InfoSet (PSVI) 會將類型資訊加入 InfoSet 中，而且會以內部表示法來編碼。這樣可以大幅增加剖析的速度。如需詳細資訊，請參閱 http://www.w3.org/TR/xmlschema-1 和 http://www.w3.org/TR/xmlschema-2 的「W3C XML 結構描述」規格。
XML 與關聯式儲存之間的對應

藉由使用註解式結構描述 (AXSD)，XML 會被分解成一或多個資料表中的資料行。如此可以讓資料的精確度保持在關聯式層級。這樣一來，雖然會忽略元素之間的順序，但會保留階層結構。結構描述不能遞迴。
大型的物件儲存體 [n]varchar(max) 和 varbinary(max)

會儲存相同的資料副本。針對特殊目的應用程式 (如：法律文件)，這是很有用的。大部分的應用程式都不需要完全相同的複本，且可以滿足於 XML 內容 (InfoSet 精確度)。

一般而言，您可能必須組合使用這些方法。例如，您想要將 XML 資料儲存在 xml 資料類型資料行中，並將其屬性升級為關聯式資料行。或者，您想要使用對應技術來將非遞迴的部分儲存在非 XML 資料行中，並只將遞迴的部分儲存在 xml 資料類型資料行中。

XML 技術選項

XML 技術的選項有原生 XML 和 XML 檢視，通常需視下列因素而定：

儲存體選項

您的 XML 資料可能比較適合大型物件儲存體 (例如，產品手冊)，或是比較適合儲存在關聯式資料行中 (例如，轉換成 XML 的線性項目)。每個儲存選項保留的文件精確度各不相同。
查詢功能

根據查詢的本質，以及您查詢 XML 資料的程度，您可能會發現其中一個儲存選項比另一個更合適。在這兩種儲存選項中，支援 XML 資料細項查詢 (例如：XML 節點的述詞評估) 的程度各不相同。
檢索 XML 資料

您可能會想要檢索 XML 資料，以加速 XML 查詢的效能。索引選項會依儲存選項而有所不同；您必須做出適當的選擇，以使您的工作負載最佳化。
資料修改功能

有些工作負載需要修改 XML 資料的細項。例如，某些情況可能會在文件中加入新的區段，但在其他工作負載中 (例如 Web 內容) 則不會。對您的應用程式而言，資料修改的語言支援可能是很重要的。
結構描述支援

您用來描述 XML 資料的結構描述可能是也可能不是 XML 結構描述文件。與結構描述繫結之 XML 的支援取決於 XML 技術。

不同的選擇也會有不同的效能特質。

原生 XML 儲存

您可以將 XML 資料儲存在伺服器的 xml 資料類型資料行中。若符合下列情況，則適用此選項：

您想要直接將 XML 資料儲存在伺服器，同時也要保持文件順序和文件結構。
您可能有也可能沒有 XML 資料的結構描述。
您想要查詢及修改 XML 資料。
您想要檢索 XML 資料，以加速查詢處理。
您的應用程式需要系統目錄檢視來管理 XML 資料及 XML 結構描述。

當您的 XML 文件有一個結構範圍，或是您的 XML 文件符合相異或複雜的結構描述，而這些結構描述難以對應到關聯式結構時，原生 XML 儲存是很有用的。

範例：使用 xml 資料類型來將 XML 資料模型化

假設有一個 XML 格式的產品手冊，其中每個主題各成一章，每一章中有好幾節。每一節中還可包含小節。因此，<section> 是遞迴元素。產品手冊包含大量的混合內容、圖表和技術資料；資料是半結構化的。使用者可能會想要在內容中搜尋感興趣的主題，例如，在有關「檢索」的那一章中搜尋有關「叢集索引」的那一節，並查詢技術數量。

您的 XML 文件所適合的儲存模式就是 xml 資料類型資料行。這樣可以保持 XML 資料的 InfoSet 內容。檢索 XML 資料行對於查詢效能是很有益的。

範例：保留與 XML 資料完全相同的複本

舉例來說，假設政府規定您要保留與您的 XML 文件完全相同的原文副本。例如，這些可能是簽署的文件、法律文件或股票交易訂單。您可能會想要將您的文件儲存在 [n]varchar(max) 資料行中。

若要查詢，請在執行階段將資料轉換成 xml 資料類型，並對其執行 Xquery。執行階段的轉換作業可能會很耗費資源，尤其是當文件很大時。若您經常查詢，您可以另外將文件儲存在 xml 資料類型資料行中，當您從 [n]varchar(max) 資料行傳回完全相同的文件副本時，再加以檢索。

XML 資料行可能是以 [n]varchar(max) 資料行為基礎的計算資料行。但是您不能在計算的 XML 資料行上建立 XML 索引，也不能在 [n]varchar(max) 或 varbinary(max) 資料行上建立 XML 索引。

XML 檢視技術

在您的 XML 結構描述與資料庫中的資料表之間定義對應，即可建立永續性資料的「XML 檢視」。藉由 XML 檢視，可使用 XML 大量載入功能來擴展基礎資料表。您可以使用 XPath 1.0 版來查詢 XML 檢視；該查詢會在資料表上轉換成 SQL 查詢。同樣地，更新內容也會傳播至那些資料表。

在下列狀況下，這項技術非常有用：

您想要有一個以 XML 為中心的程式設計模型，透過現有的關聯式資料來使用 XML 檢視。
您有一個用於 XML 資料的結構描述 (XSD、XDR)，是由外部協力廠商提供的。
順序對您的資料並不重要，或是您的查詢資料表資料不是遞迴式的，或者事先已知可達到的最大遞迴深度。
您想要使用 XPath 1.0 透過 XML 檢視來查詢及修改資料。
您想要使用 XML 檢視來大量載入 XML 資料，並將其分解在基礎資料表中。

範例包括在資料交換及 Web 服務中公開為 XML 的關聯式資料，以及含有固定結構描述的 XML 資料。如需詳細資訊，

範例：使用註解式 XML 結構描述 (AXSD) 來將資料模型化

舉例來說，假設您要將現有的關聯式資料 (例如：客戶、訂單及線性項目) 處理成 XML。在關聯式資料上使用 AXSD，以定義 XML 檢視。 XML 檢視可讓您將 XML 資料大量載入至資料表中，並使用 XML 檢視來查詢及更新關聯式資料。如果您必須在不干擾 SQL 應用程式工作的情況下，與其他應用程式交換含有 XML 標記的資料，這種模型會很有用。

混合模型

關聯式與 xml 資料類型資料行的組合最常適用於資料的模型化。 XML 資料中有些值可以儲存在關聯式資料行中，其餘的值 (或是整個 XML 值) 則可儲存在 XML 資料行中。這樣可能會產生較佳的效能，因為對於以關聯式資料行及鎖定特性來建立的索引，您會有比較大的控制權。

至於要將哪些值儲存在關聯式資料行中，則需視您的工作負載而定。例如，若您是依據路徑運算式 /Customer/@CustId 來擷取所有的 XML 值，則將 CustId 屬性值升級至關聯式資料行中並加以檢索，可能會產生較快的查詢效能。另一方面，如果 XML 資料是以廣泛且無備援方式分解到關聯式資料行中，則重組的成本可能會很高。

例如，針對高度結構化的 XML 資料，資料表的內容都已轉換成 XML；您可以將所有值對應到關聯式資料行，可能還會用到 XML 檢視技術。

XML 資料的資料粒度

儲存在 XML 資料行中之 XML 資料的資料粒度，對於鎖定動作而言很重要，姑且不論這一點，對於更新也是很重要的。 SQL Server 對 XML 和非 XML 資料都是使用相同的鎖定機制。因此，資料列層級的鎖定會導致資料列中所有的 XML 執行個體被鎖定。若資料粒度大，則鎖定大型 XML 執行個體來進行更新時，將會導致在多使用者情況下的輸送量降低。另一方面，嚴重的分解也會失去物件封裝，並增加重組成本。

在滿足資料模型化需求與鎖定和更新特性之間取得平衡，對於良好的設計是很重要的。然而，在 SQL Server 中，實際儲存的 XML 執行個體大小就沒那麼重要了。

例如，對 XML 執行個體進行更新時，是使用對部份二進位大型物件 (BLOB) 和部份索引更新的新支援，其中會將目前已儲存的 XML 執行個體與其更新版本做比較。部份二進位大型物件 (BLOB) 更新作業會在這二個 XML 執行個體之間執行差異比較，並且只更新差異的部份。部分索引更新作業只會修改那些必須在 XML 索引中變更的資料列。

xml 資料類型的限制

請注意下列適用於 xml 資料類型的一般限制：

xml 資料類型執行個體的預存表示法不能超過 2 GB。
它無法當作 sql_variant 執行個體的子類型使用。
它不支援轉換 (Cast 或 Convert) 為 text 或 ntext。改用 varchar(max) 或 nvarchar(max) 。
它無法加以比較或排序。這表示 xml 資料類型無法用在 GROUP BY 陳述式中。
它無法當作 ISNULL、COALESCE 和 DATALENGTH 以外任何純量、內建函式的參數。
它無法當作索引中的索引鍵資料行使用。但是，在建立非叢集索引時使用 INCLUDE 關鍵字，可以將它包含在叢集索引中做為資料，或明確地將它加入非叢集索引中。
XML 項目所建立的巢狀結構最多可以有 128 個層級。

另請參閱

大量匯入與匯出 XML 文件的範例 (SQL Server)