SQL Server性能调优实战

SQL Server性能调优领域的扛鼎之作，一线资深DBA技术专家多年工作经验结晶

深入解析SQL Server的内部实现原理和存储引擎，揭示调整和优化SQL Server数据库实例及语句的方案

根据SQL Server的性能监控及高可用性解决方案，展示性能监控及设计层面的优化技巧

当你的SQL Server数据量不断增大时，你的数据库可能会出现一些性能上的问题，你是否会因为无法找到根本原因而苦恼？即使知道原因却因为性能优化相关知识的薄弱而无法下手呢？不用担心，本书将提供一条捷径，使您从整体上把握整个优化的过程，简单地按照章节查阅本书，就可以快速找到简单、高效优化SQL Server的方法，把精力放在业务的实现上。同时书中还深入剖析了SQL Server存储架构，帮助你深入了解SQL Server原理，以便在面对SQL Server问题时，你也可以找到最合适的方法修复或者回避问题。另外，本书还展示了SQL Server优化上的许多技巧，了解这些技巧可以帮助你少走弯路。

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本书是一线DBA技术专家呕心沥血之作，积作者多年的经验结晶和实践，也是目前市场上为数不多通过存储原理来讲解性能优化、剖析SQL Server架构以帮助读者快速高效调优数据库的图书。

书中首先简要介绍了SQL Server与性能实践相关的一些基础语法及配置信息，提出与数据库性能相关的几个概要信息，再对SQL Server数据的内部实现原理进行讲解，告诉读者如何调整和优化SQL Server数据库实例的配置，接着通过SQL Server数据库存储引擎的语句优化、执行计划内部原理以及索引等综合因素分析如何优化数据库语句，保证数据库的稳定性及效率，最后是从SQL Server的数据库性能监控及高可用性解决方案出发，提出性能监控及设计层面的优化。

陈畅亮，程序员出身，经过几年的软件开发之后转职为DBA，热衷于技术分享。多年来活跃于博客园，是微软SQL Server方向最有价值的专家（MVP），受邀以演讲嘉宾身份参加了2015年DTCC（中国数据库技术大会）。对SQL Server的设计与优化有深刻认识，实战经验丰富，同时撰写了大量关于SQL Server的技术文章。研究方向为SQL Server、MySQL、NoSQL，以及分布式环境下海量数据存储的设计与开发。

吴一晴，2007年毕业于厦门集美大学诚毅学院，同年就职于厦门某物流软件科技公司，担任架构师职位，主要从事C#开发及.net框架维护。2010至2014年就职于厦门某电子商务技术公司。2015年就职于国内某家装互联网O2O企业，担任数据库管理员职位，主要从事Linux、MySQL、MongoDB以及PostgreSQL等开源项目的管理和架构规划及运维工作。

★数据库系统是一个复杂的、每个组件紧密联系的系统，因此在调优数据库的过程中需要以深度和广度的知识作为后盾，否则可能使得调优不会有很好的结果，或是所做的操作产生预料之外的副作用。本书的内容不仅包含调优所需的理论基础，还有在实际工作中基于真实案例的经验，高级DBA进阶必读！

—— 宋沄剑 微软SQL Server MVP

★SQL Server是功能强大、界面友好的数据库管理系统，新版的SQL Server 更是提供了列式存储和In-memory等新功能。本书作者作为多年SQL Server和MySQL的DBA及团队负责人，在运维和优化方面有很深的造诣。作为SQL Server MVP，他为广大同行提供了更为专业的协助和指导，在与作者交流多年的经历中，我能感受到其对优化，特别是索引优化方面有着深入的理解。本书以实操为目的，介绍实用技巧，非常值得一看。

—— 黄钊吉 微软SQL Server MVP

★目前市面上SQL Server相关的书所包含的知识面大都太广，对性能优化版块的讲解并不是十分透彻。本书包含了笔者长期从事DBA职业以来的个人沉淀，不只讲解了性能优化的方式方法，更从底层原理方向揭开了SQL Server性能优化的神秘面纱，让其“不再让人感到恐惧”。如果你希望成为真正的SQL Server性能优化高手，那么本书是“必读的”！

—— 何文通 新蛋网DBA

★这是一本精华版的SQL Server技术内幕，以DBA的视角深入透彻地讲解数据库底层原理，结合实战场景进行论证，辅以作者深厚的写作功底和丰富的工作经验，为读者循序渐进地解读性能优化过程中难点和误区。这是一本汇聚作者在博客园中的诸多经典文章的大师之作，强烈推荐无论是初学者还是专业DBA都“必看”。

—— 高文佳 京东DBA

序1
序2
第1章安装、配置SQL Server 1
1.1SQL Server概述 1
1.1.1简介 1
1.1.2发展历史 1
1.2SQL Server安装 2
1.2.1硬件准备与性能 2
1.2.2操作系统的选择 3
1.3SQL Server配置 4
1.3.1配置管理器 4
1.3.2数据库实例配置 5
1.4小结 6
第2章影响SQL Server性能的因素 7
2.1服务器硬件 8
2.1.1内存 8
2.1.2CPU 8
2.1.3磁盘I/O 9
2.1.4网络带宽 9
2.2SQL Server版本对性能的限制 10
2.3SQL Server系统的配置 10
2.3.1内存配置 10
2.3.2CPU配置 11
2.3.3I/O及数据文件配置 11
2.4数据库结构的设计 12
2.4.1好的性能出自好的设计 12
2.4.2约束对性能的影响 12
2.4.3适当的冗余 13
2.5T-SQL语句的编写 13
2.5.1编写T-SQL语句的注意事项及小窍门 13
2.5.2使用简单SQL语句 14
2.6小结 14
第3章T-SQL与性能调优 15
3.1编写健壮的T-SQL语句 15
3.2使用查询语句 17
3.2.1SELECT语句 17
3.2.2SELECT语句的性能 18
3.3使用排序子句 19
3.3.1排序子句 19
3.3.2排序的性能影响 19
3.3.3排序对Tempdb的影响 20
3.4使用T-SQL汇总 21
3.4.1GROUP BY 21
3.4.2DISTINCT 22
3.4.3GROUP BY与性能 22
3.5UPDATE语句 22
3.5.1UPDATE 23
3.5.2UPDATE语句与事务影响 23
3.6DELETE语句 25
3.6.1DELETE、TRUNCATE TABLE 25
3.6.2删除操作与事务日志 26
3.7使用过滤条件（WHERE子句） 26
3.7.1合理优化因素 26
3.7.2合理利用索引 27
3.8连接查询 27
3.8.1连接类型 27
3.8.2认识连接操作 28
3.9子查询 30
3.9.1子查询与性能 31
3.9.2IN、EXISTS与LEFT JOIN的性能对比 31
3.9.3FOR XML子句 32
3.10批量更新数据 34
3.10.1BULK...INSERT 34
3.10.2INSERT...SELECT 34
3.10.3SELECT...INTO 35
3.10.4OUTPUT子句 35
3.10.5MERGE 36
3.10.6BCP工具 36
3.11运行时动态管理视图 36
3.12小结 37
第4章SQL Server的内存管理 38
4.1Windows的内存管理 38
4.1.132位操作系统 39
4.1.264位操作系统 41
4.2SQL Server的内存管理 41
4.2.1SQLOS内存管理组件 41
4.2.2内存中的数据 44
4.3诊断内存瓶颈 46
4.3.1资源管理器诊断示例 48
4.3.2性能计数器诊断示例 48
4.4案例分析 49
4.4.1案例一：内存不足造成的磁盘超负荷 49
4.4.2案例二：内存不足的信号（RESOURCE_SEMAPHORE） 50
4.5小结 53
第5章SQL Server的任务调度 54
5.1任务调度者 54
5.2工作者 55
5.3任务 57
5.4任务调度与资源等待 58
5.5CPU性能监控及示例 61
5.5.1使用动态管理视图诊断 61
5.5.2使用性能计数器诊断 62
5.5.3MDW 63
5.6小结 65
第6章SQL Server执行计划分析 66
6.1查看执行计划 66
6.2查询优化器与执行计划的选择 70
6.2.1统计信息 71
6.2.2统计信息与执行计划（示例详解） 74
6.3常用的执行计划操作符 75
6.3.1数据访问操作符 76
6.3.2关联操作符 79
6.3.3聚合操作符 83
6.4执行计划缓存及重编译 86
6.4.1语句级别的重编译 87
6.4.2导致重编译的因素 87
6.4.3监视和解决重编译问题 88
6.5执行计划实践 88
6.5.1案例一（参数嗅探） 88
6.5.2案例二（疯狂的重编译） 93
6.6小结 95
第7章索引 96
7.1索引概念 97
7.1.1什么是索引 97
7.1.2索引的类型 97
7.1.3特殊的索引 98
7.2索引的物理结构 99
7.2.1基本概念 99
7.2.2查看文件存储格式的几种方法 103
7.2.3RID的物理结构 110
7.2.4UNIQUIFIER物理结构 117
7.2.5堆表行记录的物理结构 129
7.2.6堆表非聚集索引的物理结构 149
7.2.7聚集索引的物理结构 185
7.2.8非聚集索引的物理结构 191
7.2.9NULL位图物理结构 197
7.2.10行溢出物理结构 203
7.2.11LOB的物理结构 209
7.3索引的选择 229
7.3.1覆盖索引 230
7.3.2索引的分析 231
7.4查看缺失的索引 238
7.4.1执行计划中查看缺失索引 238
7.4.2查看所有缺失索引的字段 238
7.5查看无效索引 240
7.6案例分析：统计信息失效 240
7.7小结 243
第8章锁、事务与性能 244
8.1锁、事务要解决的问题 244
8.2事务的控制 249
8.3锁粒度 250
8.4锁模式 250
8.5锁兼容性 251
8.6阻塞、死锁及性能优化 253
8.7锁的监控 255
8.7.1与锁相关的性能计数器 255
8.7.2锁相关的动态管理视图简介 256
8.7.3SQL Profiler 256
8.7.4死锁标记 256
8.8轻量级锁闩锁 259
8.8.1闩锁模式 259
8.8.2闩锁的兼容性 260
8.8.3查看闩锁 260
8.9自定义事务报警 262
8.9.1阻塞报警 262
8.9.2死锁报警 264
8.10小结 265
第9章理解和使用Tempdb 266
9.1Tempdb的工作 266
9.2表变量、临时表 267
9.2.1统计信息 269
9.2.2临时表和表变量的索引 269
9.2.3表结构修改 270
9.3Tempdb的并发阻塞 270
9.4监视Tempdb 274
9.4.1性能计数器 274
9.4.2动态管理视图 274
9.5小结 275
第10章SQL Server数据库性能监控 276
10.1SQL Profiler/Trace 276
10.1.1选择跟踪模板 276
10.1.2选择跟踪事件 278
10.1.3过滤跟踪 279
10.2Data Collector与MDW 280
10.2.1MDW的配置 280
10.2.2查看性能报表 281
10.3性能监控的性能计数器 284
10.4扩展事件 285
10.5小结 288
第11章SQL Server数据库企业级配置与性能 289
11.1数据库表的配置 289
11.1.1数据压缩 289
11.1.2分区表和分区视图 290
11.2高可用性解决方案 290
11.2.1企业数据库发展阶段 290
11.2.2业务功能的数据同步 293
11.3小结 298

Forword 1 序1

大学时就开始接触SQL Server，毕业之后从事的工作是.Net开发，在开发过程中，因在真实的环境中运用SQL Server，所以期间积累了更多的相关知识，这为后来成为一个专职DBA打下了坚实的基础。成为专职的DBA之后，逐渐完善了自己在数据库方面的知识结构，而这则为本次的写作提供了坚实的后盾。

目前我在某大型互联网公司带领DBA团队运维TB级的数据库，平时的工作涉及设计存储、高可用和灾备的方案，还主导内部运维平台的研发，运维上千台服务器。

工作后，我习惯在博客园写技术博客，现今已有6个年头，坚持写原创技术博客的目的是分享自己在使用SQL Server过程中遇到的各种问题，没有想到的是，因为这些分享获得了微软SQL Server方向最有价值专家（MVP）的称号，同时还认识了很多圈子里面的技术大师。此外，自己平时也喜欢参加一些大大小小的线下技术沙龙，最近还有幸作为演讲嘉宾受邀参加了2015年DTCC（中国数据库技术大会），演讲的主题是《深入理解SQL Server存储结构》，有兴趣的读者可以到IT168下载相关的资料和PPT。

本书能够顺利出版，首先要感谢机械工业出版社华章公司的编辑杨绣国老师，她在这一年多的时间中始终支持我的写作，正是她的鼓励和帮助引导我顺利完成了全部书稿。

感谢我的家人，他们是我写作的源泉，也是我坚持完稿的坚强后盾。感谢父母给予我生命并育我成人，感谢妻子朝夕相伴并给予我鼓励和慰藉。特别是我的妻子和刚出生的女儿，正是她们的付出才让我有更多时间专注于本书的撰写，祝愿家人健康、快乐。

感谢SQL Server圈子中的各位专家，特别是MVP 宋沄剑、黄钊吉、林勇桦，还有来自京东的高文佳、来自新蛋的何文通等，以及一起合作写书的吴一晴。

谨以此书献给我最亲爱的家人，以及众多热爱 SQL Server数据库的朋友们！

陈畅亮，SQL Server MVP

2015年07月于中国广州

序2 Forword 2

为什么写这本书

大学时接触了SQL Server，从此便对SQL Server有着深厚的兴趣。在大学期间，我会充分利用时间学习SQL Server的各种语法、特性，以及如何管理好一个大的SQL Server数据库系统，在课余时间也会到图书馆里翻阅数据库理论及SQL Server相关的书籍。可惜，由于学校里没有太多的机会接触实际应用，很多知识都停留在理论层面上，印象不够深刻。

毕业以后，第一份工作是做C#开发，也经常接触SQL Server。做了3年后，勉勉强强可以进行架构维护了，此时接触了一些数据库相关的ORM框架，也做了一些SQL Server相关的维护和调优，最后毅然转投入SQL Server DBA的行列，2010年我到一家美国上市电子商务公司旗下做了一名SQL Server的数据库管理员。

从2010年到现在，经历了4个年头的Black Friday、Cyber Monday，这期间有过一些挫折，也有了一些经验，感觉有些东西沉淀了下来，想分享一下，虽陆续也有一些博客文章在网络上发表出来，却很是零散，不成体系。

后来一次偶然的机会，编辑联系我写本相关的书，思考许久，我决定答应下来，我想借着这次机会，强迫自己写出一些有用的东西，作为这几年来对自己的一个交代！

读者对象

本书的读者需要有一定的数据库基础，在掌握SQL语法编程及一些数据库应用的基础上再阅读本书，大致包括以下几类：

数据库工程师；

数据库管理员；

数据库架构设计师；

软件工程师；

运维工程师。

如何阅读本书

第1～3章为基础部分，对SQL Server数据库进行了简单介绍，并讲解了SQL Server与性能实践相关的一些基础语法及配置信息，提出了与数据库性能相关的几个概要信息。

第4、5章为配置部分，介绍SQL Server数据库性能相关的几个硬件，如CPU、内存等，并从SQL Server数据的内部实现原理入手讲解如何调整和优化SQL Server数据库。

第6～9章为深入部分，从SQL Server数据库存储引擎的语句优化、执行计划内部原理，以及索引等综合因素分析如何优化数据库语句，保证数据库的稳定性及提升数据库的效率。

第10、11章为补充部分，从SQL Server的数据库性能监控及高可用性解决方案，提出性能监控及设计层面的优化方案。

勘误与支持

由于水平有限及编写时间仓促，如发现书中的错误或不准确的地方，欢迎读者朋友发邮件到我的邮箱（ssptp2015@hotmail.com）予以批评和指正。期待你们的真挚反馈！

致谢

感谢我的两位良师益友——我的上司Leon及Mike。是两位这么多年来为我解惑，给我提供帮助，我才能一步一步成长；是你们在我职业生涯最迷茫的时候给我指引，让我坚定地走下去；是你们给我不一样的机会接触更多的新技术和实践，我的快速成长离不开你们的帮助。再次感谢！

感谢母校——厦门集美大学，在我就读的4年里为我提供轻松、充实的学习生活环境，为我工作后的学习发展打下坚实的基础。

感谢机械工业出版社华章公司的编辑杨绣国老师，感谢你的魄力和远见，在这一年多的时间中始终支持我的写作，是你的鼓励和帮助引导我顺利完成全部书稿。

最后要感谢我的家人，特别是我的爱人和女儿，感谢亲爱的老婆对我工作的支持，也感谢可爱的小宝贝让我懂得很多，学到很多，愿你们健康、快乐。感谢父母对我的栽培和抚育之恩，感谢爷爷奶奶对我的教育和指引，愿爸爸长命百岁，父母健康、快乐，愿在天上的奶奶快乐开心。

谨以此书献给我亲爱的家人，以及所有我关心及关心我的朋友们！

吴一晴

2015年07月于中国厦门