如果与缓冲区关联的成本大于 0,则迟缓写入器会把成本减 1,并继续检查其他缓冲区。这成本实际上反映的,某计划若是没被使用,它在缓存中还能存在多少个迟缓写入器的检查周期。这种算法,除了如果对象是存储过程则调用 SQL Manager 这一步之外,对缓存中的计划和缓存的数据或索引没有什么区别。迟缓写入器并不知道对象是否存储过程,这种算法很好地平衡了磁盘 I/O 对缓存的使用和存储过程计划对缓存的使用。
您会发现,如果计划的编译成本很高,那么即使很长一段时间都没有被重新使用,也仍然会停留在缓存中,这是因为其初始成本太高了。经常被重新使用的计划也会长期停留在缓存中,这是因为每当它被重新使用时其成本已被重新设置,迟缓写入器不会看到它的成本降为 0。
图 10 显示迟缓写入器处理缓存的流程。
图 10. 迟缓写入器处理缓存的流程
处理客户机的 SQL
下面再看看提交 SQL 语句之后的处理过程。首先,我们将研究客户机向 SQL Server 发送 RPC 事件。因为 SQL Server 收到了 RPC 事件,所以它会知道该事件是某种参数化的 SQL;它是准备/执行模型,或者是 EXECUTESQL。SQL Server 需要构建一个缓存键,以标识这个具体的 SQL Server 文本。如果 SQL Server 处理的是实际的存储过程,则不需要建立它自己的键;直接使用该过程的名称即可。对于通过 RPC 调用发来的简单 SQL 文本,则通过杂凑该 SQL 文本来建立缓存键。此外,该键还要反映一定的状态信息,如某些 ANSI 设置。使所有 ANSI 设置为 ON 的连接和另一个使所有 ANSI 设置为 OFF 的连接,即使它们来自相同的查询,也不能使用相同的计划。处理过程是不同的。例如,如果一个连接把 concat_null_yields_null 设置为 ON,另一个把 concat_null_yields_null 设置为 OFF 的连接,即使它们执行的是完全相同的 SQL 文本,但所产生的结果则完全不同。这样,SQL Server 可能需要在缓存中保存计划的多个版本,每个版本对应于一个不同的 ANSI 设置组合。启用的选项设置是键的一部分,而键字是使用这种缓存处理机制检查对象的核心,因此 SQL Server 建立这种键并用来检查缓存。如果在缓存中没有发现该计划,则 SQL Server 会按照前面介绍的方式编译该计划,并把该计划与键一起存入缓存中。
SQL Server 还需要确定该命令是否是准备操作,这意味着该计划应该只编译但不执行。如果是准备操作,则 SQL Server 会给客户机返回一个句柄,供客户机在以后检索并执行该计划。如果不是一个准备操作,则 SQL Server 提取并执行该计划,就像最初从缓存中找到该计划一样。
准备/执行模型为缓存管理增加了复杂因素。预备给出了今后能够执行该计划的句柄。应用程序可以在几小时或几天之内保持该句柄是激活的,以定期执行计划。即使需要在缓存中为更多的活动计划或数据页面腾出空间,也不能使该句柄无效。SQL Server 实际所做的就是将计划放入缓存,此外还从预备操作中将 SQL 保存到更加紧凑的空间。如果空间紧张,则可按前述的方式释放计划所占用的空间,但仍有 SQL 的副本准备着。如果客户机要执行预备的 SQL,但在缓存中没有找到计划,则 SQL Server 能够检索到该文本并编译它,再将它放回缓存中。这样,缓存中的 16 千字节 (KB) 或更多的页面用来保存可重用的计划,而长期占用的空间或许是存储在其他处的 SQL 代码的 100 或 200 字节。
处理来自客户机的语句时的另一种情况是,查询是作为 SQL 语言事件出现的。除了一点以外,此流程并无太大的差异。在这种情况下,SQL Server 试图使用称为自动参数化的技术。SQL 文本与自动参数化模板相匹配。自动参数化是个棘手的问题,因此,过去一直能够利用共享的 SQL 的其他数据库管理产品, 一般并没有提供这一选项。随之而来的问题是,如果 SQL Server 自动地参数化每个查询,那么对于随后提交的某些特定值而言,这些查询中的某些(或绝大多数)将获得非常糟糕的计划。在程序员将参数标记放在代码之中的场合下,其假定是程序员知道所期望的值的范围,并愿意接受 SQL Server 提供的计划。但当程序员实际补充一个特定的值,并且 SQL Server 决定将该值当做一个可变的参数来对待时,所产生的任何适合于某个值的计划可能不适合于后续的值。利用存储过程,通过在过程中放入 WITH RECOMPILE 选项,程序员可以强制产生新的计划。利用自动参数化,程序员无法指出必须为每一个新值开发新的计划。
当 SQL Server 处理自动参数化时,它是非常保守的。被安全地自动参数化的查询有一个模板,并且只有匹配模板的查询才能应用自动参数化。例如,假设有这样一个查询,其中包含带有等于操作符、但没有连接的 WHERE 子句,WHERE 子句中的列带有唯一的索引。SQL Server 知道绝对不会返回一行以上,而且计划将总是使用那个唯一的索引。SQL Server 绝对不会考虑扫描,实际值绝对不会以任何方式改变计划。对于自动参数化而言,这种查询是安全的。
如果查询匹配自动参数化模板,则 SQL Server 自动用参数标记(例如 @p1、@p2)代替文字,并且这就是我们发送到服务器的内容,正如它是 sp_executesql 调用一样。如果 SQL Server 认为该查询对自动参数化并不安全,则客户机将向 SQL Server 发送文字的 SQL 文本,以此作为特定的 SQL。
图 11 显示客户机向 SQL Server 发送请求时的处理流程。
图 11. 处理客户机的 SQL
编译
现在让我们更详细地讨论一下编译和优化。在编译过程中,SQL Server 分析语句,并创建所谓的次序树,即语句的内部表述。这是 SQL Server 6.5 实际保留在 SQL Server 7.0 中的几个数据结构之一。该次序树是正常化的。正常化程序的主要功能是执行绑定。绑定包括检验表和列的存在,以及装载有关表和列的元数据。有关必需的(隐含的)转换信息也附加在次序树上,例如,如果查询试图向数字值添加整数 10,则 SQL Server 将向该树插入隐含的转换。正常化还用视图的定义代替对该视图的引用。最后,正常化执行一些基于语法的优化。如果该语句是传统的 SQL 语句,则 SQL Server 从关于该查询的次序树中提取信息,并创建称为查询图表的特殊结构,设置查询图表是为了使优化器工作非常有效。然后优化该查询图表,一个计划就产生了。
图 12 显示编译过程流程。
图 12. 编译
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