【IT168 技术】写在前面:本篇文章需要你对索引和SQL中数据的存储方式有一定了解.

　　简介

　　在SQL Server中，存储数据的最小单位是页，每一页所能容纳的数据为8060字节.而页的组织方式是通过B树结构(表上没有聚集索引则为堆结构，不在本文讨论之列)如下图:

　　在聚集索引B树中，只有叶子节点实际存储数据，而其他根节点和中间节点仅仅用于存放查找叶子节点的数据.

　　每一个叶子节点为一页，每页是不可分割的. 而SQL Server向每个页内存储数据的最小单位是表的行(Row).当叶子节点中新插入的行或更新的行使得叶子节点无法容纳当前更新或者插入的行时，分页就产生了.在分页的过程中，就会产生碎片.

　　理解外部碎片

　　首先，理解外部碎片的这个“外”是相对页面来说的。外部碎片指的是由于分页而产生的碎片.比如，我想在现有的聚集索引中插入一行，这行正好导致现有的页空间无法满足容纳新的行。从而导致了分页:

　　因为在SQL SERVER中，新的页是随着数据的增长不断产生的，而聚集索引要求行之间连续，所以很多情况下分页后和原来的页在磁盘上并不连续.

　　这就是所谓的外部碎片.

　　由于分页会导致数据在页之间的移动，所以如果插入更新等操作经常需要导致分页，则会大大提升IO消耗，造成性能下降.

　　而对于查找来说，在有特定搜索条件，比如where子句有很细的限制或者返回无序结果集时，外部碎片并不会对性能产生影响。但如果要返回扫描聚集索引而查找连续页面时,外部碎片就会产生性能上的影响.

　　在SQL Server中，比页更大的单位是区(Extent).一个区可以容纳8个页.区作为磁盘分配的物理单元.所以当页分割如果跨区后，需要多次切区。需要更多的扫描.因为读取连续数据时会不能预读，从而造成额外的物理读，增加磁盘IO.

　　理解内部碎片

　　和外部碎片一样，内部碎片的”内”也是相对页来说的.下面我们来看一个例子:

　　我们创建一个表，这个表每个行由int(4字节),char(999字节)和varchar(0字节组成)，所以每行为1003个字节,则8行占用空间1003*8=8024字节加上一些内部开销，可以容纳在一个页面中:

　　当我们随意更新某行中的col3字段后，造成页内无法容纳下新的数据，从而造成分页:

　　分页后的示意图:

　　而当分页时如果新的页和当前页物理上不连续，则还会造成外部碎片

　　内部碎片和外部碎片对于查询性能的影响

　　外部碎片对于性能的影响上面说过，主要是在于需要进行更多的跨区扫描，从而造成更多的IO操作.

　　而内部碎片会造成数据行分布在更多的页中，从而加重了扫描的页树，也会降低查询性能.

　　下面通过一个例子看一下,我们人为的为刚才那个表插入一些数据造成内部碎片:

　　通过查看碎片，我们发现这时碎片已经达到了一个比较高的程度:

　　通过查看对碎片整理之前和之后的IO，我们可以看出，IO大大下降了: