對SQL Server來說，最重要的資源是內存、Disk和CPU，其中內存又是重中之重，因為SQL Server為了性能要求，會將它所要訪問的數據全部（只要內存足夠）放到緩存中。這篇就來介紹SQL Server的內存管理體系。

SQL Server作為Windows上運行的應用程序，必須接受Windows的資源管理，利用Windows的API來申請和調度各類資源。但是，由于Windows的資源管理體系，是為了滿足大多數的應用程序所設計的，這對于SQL Server這種定位于企業級、支持多用戶和高并發性的數據庫應用程序來說不是很適合，為此SQL Server開發了自己的一套資源管理體系——SQLOS(SQL操作系統)。也就是說SQL Server的資源管理分兩層，第一層是在Windows上，通過Windows的API來申請資源。第二層是在SQL Server上，利用SQLOS來決定如何使用從Windows那里申請來的資源。

一、操作系統層面的SQL Server內存管理

由于SQL server的內存是通過Windows的API來申請的，如果Windows自己本身就缺少內存，SQL Server由于申請不到內存，性能自然受影響。因此做SQL Server的內存檢測，第一步就是查看系統層面的內存，以確保系統本身不缺內存，這一步簡單但是必不可少。這里先介紹Windows的一些內存管理理念，然后介紹如何檢查系統的內存情況。

1、Windows的一些內存術語

Virtual Address Space（虛擬地址空間）：應用程序能夠申請訪問的最大地址空間。對于32位的服務器，地址尋址空間為2的32次方，也就是4GB，但是這4GB并不是都給SQL Server使用的，默認情況下是用戶態2GB，核心態2GB，所以說對于32位的系統SQL Server只有2GB的內存可供使用。不過可以通過設置/3GB boot.int參數，來調整系統的配置，使用戶態為3GB，核心態為1GB。或者開啟AWE（地址空間擴展），將尋址空間擴展為64GB，不過該設置有缺陷，下面會分析。

Physical Memory（物理內存）：也就是通常所說的電腦的內存大小。

Reserved Memory（保留地址）：應用程序訪問內存的方式之一，先保留（Reserve）一塊內存地址空間，留著將來使用（SQL Server中的數據頁面使用的內存就是通過這個方式申請? 的）。被保留的地址空間，不能被其他程序訪問，不然會出現訪問越界的報錯提示。

Committed Memory（提交內存）：將保留（Reserve）的內存頁面正式提交（Commit）使用。

Shared Memory（共享內存）：對一個以上進程可見的內存。

Private Bytes（私有內存）：某進程提交的地址空間中，非共享的部分。

Working Set：進程的地址空間中存放在物理內存中的部分。

Page Fault（頁面訪問錯誤）：訪問在虛擬地址空間，但不存在于Working Set中會發生Page Fault。這個又分兩種情況，第一種是目標頁面在硬盤上，這鐘訪問會帶來硬盤讀寫，這種稱為Hard Fault。另外一種是目標頁面在物理內存中，但是不是該進程的Working Set下，Windows只需要重新定向一下，成為Soft Fault。由于Soft Hard不帶來硬盤讀寫，對系統的性能影響很小，因此管理員關心的是Hard Fault。

System Working Set：Windows系統的Working Set。

2、Windows的內存檢測

可以通過Windows的性能監視器來檢測Windows的內存使用情況，如何使用性能監視器，可以看這篇文章《使用“性能監視器”監視系統性能/運行情況》 。在檢測內存上，比較重要的計數器有下面一些：

分析Windows系統的內存總體使用情況的計數器：

Memory：Available MBytes：系統中空閑的物理內存數。

?

Memory：Pages/Sec：由于Hard Page的發生，每秒鐘從硬盤中讀取或者寫入的頁面數。該計數器等于Memory：Pages Input/Sec與Memory：Pages Output/Sec之和。
分析Windows系統自身的內存使用情況的計數器：

Memory：Cache Bytes：系統的Working Set，也就是Windows系統使用的物理內存數。

?

對于每個進程的內存使用情況的計數器：

Process：Private Bytes：進程提交的地址空間中非共享的部分。

?

Process：Working Set：進程的地址空間中存放在物理內存中的那部分。

從這些計數器中，我們可以看到系統中是否還有空閑內存，哪個進程使用的內存最多，在發生問題的時候是否有內存使用量突變等情況。這為接下來分析SQL Server的使用提供一個前提條件。

二、SQL Server內部的內存管理

1、內存使用分類

按用途分類

1）Database cache（數據頁面）。SQL Server中的頁面都是以8KB為一個頁面存儲的。當SQL Server需要用到某個頁面時，它會將該頁面讀到內存中，使用完后會緩存在內存中。在內存沒有壓力的情況下，SQL Server不會將頁面從內存中刪除。如果SQL Server感覺到內存的壓力時，會將最長時間沒有使用的頁面從內存中刪除來空出內存。

2）各類Consumer（功能組件）

?

Connection的連接信息

General：一組大雜燴。語句的編譯、范式化、每個鎖數據結構、事務上下文、表格和索引的元數據等

Query Plan：語句和存儲過程的執行計劃。和Database cache類似，SQL Server也會將執行計劃緩存以供將來使用，減少編譯時間。

?

Optimizer：生成執行計劃的過程中消耗的內存。

Utilities：像BCP、Log Manager、Backup等比較特殊的操作消耗的內存。

3）線程內存：存放進程內每個線程的數據結構和相關信息消耗的內存，每個線程需0.5MB的內存。

4）第三方代碼消耗的內存：SQL Server的進程里，會運行一些非SQL Server自身的代碼。例如：用戶定義的CLR或Extended Stored Procedure代碼。

按申請方式分類

?

1）預先Reserve一塊大的內存，然后在使用的時候一塊一塊的Commit。Database Page是按這種方式申請的。

2）直接用Commit方式申請的內存，成為Stolen方式。除了Database Page之外其他內存基本都是按這種方式申請的。

?

按申請內存的大小分類

1）申請小于等于8KB為一個單位的內存，這些內存稱為Buffer Pool

?

2）申請大于8KB為一個單位的內存，這些內存稱為Multi-Page（或MemToLeave）

?

SQL Server對于Database Page都是采用先Reserved后Commit的方式申請的，而數據頁都是以8KB為單位進行申請的。

對于Consumer中的內存申請，一般都是按Stolen方式申請的，且大多數的執行計劃的大小都是小于8KB的，少數特別復雜的存儲過程的執行計劃會超過8KB，默認的連接的數據包是4KB，除非客戶端特別設置了超過8KB（不建議）

第三方代碼的內存申請一般是按Stolen方式申請的，個別比如CLR中可能會用Reserved/Commit的方式申請。

線程的內存每個都以0.5MB的方式申請，自然是放在MemToLeave中。

之所以花了這么大篇幅來講SQL Server的內存分類，是因為SQL Server尤其是32位的SQL Server對不同種類的內存的申請大小是不一樣的，對Commit、Stolen和MemTOLeave等類型的內存是有限制的。因此會出現系統中還有空閑內存，但是SQL Server不會申請使用的現象。

2、各部分內存的大小限制

?

1）32位的Windows

?

在SQL Server啟動時，會預先分配好MemToLeave區域的大小。默認大小為256MB+256（SQL Server配置的允許最大線程數）* 0.5MB=384MB，因此Buffer Pool中的最大值為2GB-384MB=1.664G。如果使用了AWE技術，可以將系統的擴展地址空間達到64GB，但由于AWE擴展出來的地址只能用Reserved/Commit方式申請，為此MemToLeave的內存還是384MB，Buffer Pool中的Stolen的最大內存為1.664G，剩余的內存都可以為Database Page頁面使用。

2）64位的Windows

32位的SQL Server。由于64位的操作系統，核心態不再占用32位進程的虛擬地址空間，因此MemToLeave的大小還是為384MB，Buffer Pool可以達到3.664G。如果還開啟了AWE，這3.664GB可以全部用于Buffer Pool中的Stolen，剩余的內存都可以給Database Page頁面使用。不過這種情況很少見，哪里用64位操作系統的機器裝32位的哦-_- 。

64位的SQL Server。所有的內存都無限申請的，有需要就申請。

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3、SQL Server內存使用情況的分析

一般來說有兩種方式，第一種就是用來分析系統內存情況時使用的用性能計數器來分析，第二種是使用動態管理視圖（DMV，只適用于SQL Server2005和2008）

1）SQL Server性能計數器

SQLServer：Memory Manager：Total Server Memory（KB)：SQL Server緩沖區提交的內存。不是SQL Server總的使用內存，只是Buffer Pool中的大小。

SQLServer：Memory Manager：Target Server Memory（KB）：服務器可供SQL Server使用的內存量。一般是由SQL Server能訪問到的內存量和SQL Server的sp_Configure配置中的Max Server Memory值中的較小值算得。

?

SQLServer：Memory Manger：Memory Grants Pending：等待內存授權的進程總數。如果該值不為0，說明當前有用戶的內存申請由于內存壓力被延遲，這意味著比較嚴重的內存瓶頸。

SQLServer：Buffer Manager：Buffer Cache Hit Ratio：數據從緩沖區中找到而不需要從硬盤中去取的百分比。SQL Server在運行一段時間后，該比率的變化應該很小，而且都應該在98%以上，如果在95%以下，說明有內存不足的問題。

SQLServer：Buffer Manager：Lazy Writes/Sec：每秒鐘被惰性編輯器（Lazy writer）寫入的緩沖數。當SQL Server感覺到內存壓力的時候，會將最久沒有使用的數據頁面和執行計劃從緩沖池中清理掉，做這個動作的就是Lazy Writer。
?Page Life Expectancy：頁面不被引用后，在緩沖池中停留的秒數。在內存沒有壓力的情況下，頁面會一直待在緩沖池中，Page Life Expectancy會維持在一個比較高的值，如果有內存壓力時，Page Life Expectancy會下降。所以如果Page Life Expectancy不能維持在一個值上，就代表SQLServer有內存瓶頸。?
?SQLServer：Buffer Manager：Database Pages ：就是Database Cache的大小。
?SQLServer：Buffer Manager：Free Pages：SQL Server中空閑可用的大小。

?

SQLServer：Buffer Manager：Stolen Pages：Buffer Pool中Stolen的大小。

SQLServer：Buffer Manager：Total Pages：Buffer Pool的總大小（等于Database Pages+Free Pages+Stolen Pages）。該值乘以8KB，應該等于Memory Manager：Total Server Memory的值。

從上面這些計數器中我們就能了解SQL Server的內存使用情況，結合前面說的系統層的計數器大概能看出是否存在內存瓶頸。

?

2）內存動態管理視圖

在SQL Server 2005以后，SQL Server的內存管理是使用Memory Clerk的方式統一管理。所有的SQL Server的內存的申請或釋放，都需要通過它們的Clerk，SQL Server也通過這些Clerk的協調來滿足不同需求。通過查詢這些DMV，可以得到比用性能計數器更加詳細的內存使用情況。

我們可以通過下面的查詢語句來檢測SQL Server的Clerk的內存使用情況。

使用sys.dm_os_memory_clerks查看內存使用情況

SELECT?type,?--Clerk的類型 ?

????sum(virtual_memory_reserved_kb)?as?vm_Reserved_kb,?--?保留的內存 ?

????sum(virtual_memory_committed_kb)?as?vm_Committed_kb,?--提交的內存 ?

????sum(awe_allocated_kb)?as?awe_Allocated_kb,?--?開啟AWE后使用的內存 ?

????sum(shared_memory_reserved_kb)?as?sm_Reserved_kb,?--?共享的保留內存 ?

????sum(shared_memory_committed_kb)?as?sm_Committed_kb,?--?共享的提交內存 ?

????sum(single_pages_kb)?as?SinlgePage_kb,?--?Buffer?Pool中的Stolen的內存 ?

????sum(multi_pages_kb)?as?MultiPage_kb?--?MemToLeave的內存 ?

FROM?sys.dm_os_memory_clerks? ?

GROUP?BY?type ?

ORDER?BY?type?

從上面的查詢語句，我們可以算出前面提到的內存大小

Reserved/Commit?=?sum(virtual_memory_reserved_kb)?/?sum(virtual_memory_committed_kb) ?

Stolen?=?sum(single_pages_kb)?+?sum(multi_pages_kb) ?

Buffer?Pool?=?sum(virtual_memory_committed_kb)?+?sum(single_pages_kb) ?

MemToLeave?=?sum(multi_pages_kb)?

通過上面的介紹我們可以知道SQL Server總體和各部分內存的使用情況，如果我想知道數據頁的緩存中到底緩存了哪些數據，這些數據是屬于哪個數據庫的哪個表中的呢？執行計劃又是緩存了哪些語句的執行計劃呢？這也可以通過DMV查看的到。

查看內存中的數據頁面緩存的是哪個數據庫的哪個表格的數據

?

declare?@name?nvarchar(100) ?

declare?@cmd?nvarchar(1000) ?

declare?dbnames?cursor?for?

select?name?from?master.dbo.sysdatabases ?

open?dbnames ?

fetch?next?from?dbnames?into?@name?

while?@@fetch_status?=?0 ?

begin?

set?@cmd?=?'select?b.database_id,?db=db_name(b.database_id),p.object_id,p.index_id,buffer_count=count(*)?from?'? ?

--這里的object_id代表是SQL?Server中的對象號,index_id代表是索引號,buffer_count代表的是頁面數 ?

+?@name?+?'.sys.allocation_units?a,?'?

+?@name?+?'.sys.dm_os_buffer_descriptors?b,?'?+?@name?+?'.sys.partitions?p ?

where?a.allocation_unit_id?=?b.allocation_unit_id ?

and?a.container_id?=?p.hobt_id ?

and?b.database_id?=?db_id('''?+?@name?+?''') ?

group?by?b.database_id,p.object_id,?p.index_id ?

order?by?b.database_id,?buffer_count?desc'? ?

exec?(@cmd) ?

fetch?next?from?dbnames?into?@name?

end?

close?dbnames ?

deallocate?dbnames ?

go?

-- 根據上面取出來的@object_id找出是哪個數據庫的哪個表

SELECT????s.name?AS?table_schema,?o.name?as?table_name?--使用的就是table_schema.table_name表 ?

FROM????sys.sysobjects?AS?o?INNER?JOIN?

??????????sys.schemas?AS?s?ON?o.uid?=?s.schema_id ?

WHERE????(o.id?=?@object_id)?

-- 根據上面取出來的@object_id和@index_id找出索引的名稱

SELECT????id,?indid,?name?as?index_name?--?index_name就是索引的名稱 ?

FROM????sys.sysindexes ?

WHERE????(id?=?@object_id)?AND?(indid?=?@index_id)?

-- 根據上面取出來的表名table_schema.table_name和索引的名稱index_name，還可以找出該索引是建立在哪些字段上的

EXEC?sp_helpindex?'table_schema.table_name'?

查看內存中緩存的執行計劃，以及執行計劃對應的語句：

-- 輸出可能較大，請小心使用

?

SELECT????usecounts,?refcounts,?size_in_bytes,?cacheobjtype,?objtype,?text? ?

FROM????sys.dm_exec_cached_plans?cp?CROSS?APPLY?sys.dm_exec_sql_text(plan_handle)? ?

ORDER?BY?objtype?DESC?

寫了這么多竟然發現大多數講的還是數據收集的這一部分，相應的解決辦法還沒有講到。。。由于文章太長，具體的解決方法將在下一篇講解，下一篇將從Database Page、Stolen和Multi-Page三部分的具體瓶頸來講解。

原文鏈接：http://www.cnblogs.com/caspnet/archive/2011/02/21/1959539.html

轉載于:https://www.cnblogs.com/yanwenbink05/p/4047333.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的SQL Server资源管理之内存管理篇（上）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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