作者：怡紅公子
日期：00-6-7 下午 03:35:04
[H1]Microsoft SQL Server 查詢處理器的內(nèi)部機(jī)制與結(jié)構(gòu)[/H1]


Hal Berenson 和 Kalen Delaney
2000 年 1 月
[HR]



[B]摘要：[/B]本文介紹了在客戶機(jī)上處理 Microsoft SQL Server 查詢的方式，各種客戶機(jī)與 SQL Server 的交互方式，以及 SQL Server 在處理客戶機(jī)程序的請求時需要完成的工作。
[H2]簡介[/H2]


Microsoft(R) SQL Server(TM) 內(nèi)部機(jī)制和結(jié)構(gòu)是一個非常大的主題，因此本文僅限于程序開發(fā)人員感興趣的問題，集中研究其他源中沒有徹底討論的問題。在討論 SQL Server 的結(jié)構(gòu)時，我們主要觀察客戶機(jī)的處理過程，研究不同的客戶機(jī)程序與 SQL Server 的交互方式，以及 SQL Server 如何處理客戶機(jī)的請求。還有一些討論 SQL Server 其他方面的信息源，特別是 Microsoft Press 出版的 [I]Inside SQL Server 7.0[/I]，作者是 Ron Soukup 和 Kalen Delaney，這本書非常詳細(xì)地討論了 SQL Server 存儲引擎的內(nèi)部機(jī)制和處理方法，不過對查詢處理器的討論不夠深入。本文正填補(bǔ)了這個空白。


我們期望本文有助于讀者編寫出更好的應(yīng)用程序。通過本文，讀者會在提高程序性能方面得到新的啟發(fā)，產(chǎn)生新的理解。
[H2]SQL Server 是一種客戶機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)[/H2]


多年來，SQL Server 一直被認(rèn)為是一種客戶機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)。事實上，Sybase DataServer（以此為基礎(chǔ)開發(fā)了原始的 SQL Server）正是第一個作為客戶機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)開發(fā)的商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。那這又說明了什么呢？這不只意味著 SQL Server 是一個雙層系統(tǒng)。從傳統(tǒng)上看，雙層系統(tǒng)意味著客戶機(jī)應(yīng)用程序運(yùn)行在一臺機(jī)器上，向另一臺計算機(jī)上的服務(wù)器發(fā)送請求。而對于 SQL Server，客戶機(jī)/服務(wù)器意味著 SQL Server 的[I]組成部分[/I]，即客戶機(jī) API 部分，駐留在處理結(jié)構(gòu)中的遠(yuǎn)端，與服務(wù)器組件本身是分開的。


在典型的雙層模型中，客戶機(jī)程序部分駐留在臺式機(jī)上，具有大量客戶機(jī)應(yīng)用程序邏輯和業(yè)務(wù)邏輯，并且會直接向數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)出請求。然后，客戶機(jī)得到服務(wù)器響應(yīng)這些請求所返回的數(shù)據(jù)。


三層系統(tǒng)也采用了同樣的模型。多年以來，SQL Server 一直用在事務(wù)處理監(jiān)視系統(tǒng)中，例如 BEA 的 Tuxedo 以及 Compaq 的 ACMSxp，這些系統(tǒng)早在二、三十年前就采用了典型的三層模型。三層模型在今天基于 Web 的應(yīng)用系統(tǒng)中占據(jù)了支配地位，這類系統(tǒng)以 Microsoft 的 MTS 以及新的 COM+ 1.0 為代表。從 SQL Server 的角度看，三層解決方案中的客戶機(jī)程序是放在[I]中間[/I]層的。中間層直接與數(shù)據(jù)庫交互。實際的桌面，或瘦客戶機(jī)(Thin Client)，使用其他機(jī)制并通常直接與中間層交互，而不是直接與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)交互。圖 1 描述了這種結(jié)構(gòu)。


[img]http://www.microsoft.com/china/msdn/library/techart/sqlquerproc1.gif[/img]


[B]圖 1. 三層系統(tǒng)模型[/B]
[H2]客戶機(jī)結(jié)構(gòu)[/H2]


從結(jié)構(gòu)的角度看，SQL Server 關(guān)系服務(wù)器組件本身并不真正關(guān)心客戶機(jī)程序運(yùn)行的位置。事實上，就 SQL Server 而言，即使在運(yùn)行 SQL Server 的同一臺機(jī)器上運(yùn)行應(yīng)用程序，仍然還是客戶機(jī)/服務(wù)器模型。服務(wù)器運(yùn)行一個單獨的多線程進(jìn)程，為來自客戶機(jī)的請求提供服務(wù)，不管客戶機(jī)的位置在哪里。客戶機(jī)程序代碼本身是單獨的運(yùn)行在客戶機(jī)應(yīng)用程序內(nèi)部的 DLL，與 SQL Server 的實際接口是在客戶機(jī)和服務(wù)器之間對話的“表格數(shù)據(jù)流”(Tabular Data Stream, TDS) 協(xié)議。


一個常見的問題是“什么是 SQL Server 的本機(jī)接口呢？”很長時間以來，很多開發(fā)人員一直都不愿意使用 ODBC 這樣的接口，因為他們認(rèn)為由 Sybase 開發(fā)的客戶機(jī) API，也就是 DB-Library，是 SQL Server 的本機(jī)接口。實際上，SQL Server 關(guān)系服務(wù)器本身并沒有本機(jī) API，它的接口就是在客戶機(jī)和服務(wù)器之間的通信流協(xié)議 TDS。TDS 把客戶機(jī)發(fā)送給服務(wù)器的 SQL 語句封裝起來，也把服務(wù)器返回給客戶機(jī)的處理結(jié)果封裝起來。任何直接處理 TDS 的 API 都是 SQL Server 的[I]本機(jī)[/I]接口。


讓我們來看一下客戶機(jī)的組件，如圖 2 所示。客戶機(jī)結(jié)構(gòu)中的某些部分就不在這里討論了，因為它們不屬于 SQL Server 的范疇。但如果您在編寫應(yīng)用程序的話，就必須了解這些部分。大家知道得最多的應(yīng)該是各種對象模型，如果您正在編寫 ASP 或 Microsoft Visual Basic(R) 應(yīng)用程序，就需要通過 ADO 與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)交互，而不是直接調(diào)用底層的 API，例如 ODBC 或 OLE-DB。ADO 映射到 OLE-DB，而 RDO 映射到 ODBC。因此，作為這種最常用的編程模型的對象模型，并不是 SQL Server 客戶機(jī)結(jié)構(gòu)中的嚴(yán)格意義上的組件。此外，還有另外一些組件可以插接到 SQL Server 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上面的這一層。OLE-DB 的“會話池服務(wù)提供程序 (Session Pooling Service Provider)”就是這種組件的一個例子。


[img]http://www.microsoft.com/china/msdn/library/techart/sqlquerproc2.gif[/img]


[B]圖 2. 客戶機(jī)結(jié)構(gòu)[/B]
[H2]客戶機(jī)接口[/H2]


SQL Server 有兩個接口可以認(rèn)為是 [I][/I]SQL Server[I][/I] 7.0 的本機(jī)接口，即 OLE-DB 和 ODBC。DB-Library 接口也是本機(jī)的，它與 TDS 通信，但是 DB-Library 使用的是 TDS 較老的版本，需要在服務(wù)器上進(jìn)行一些轉(zhuǎn)換。現(xiàn)有的 DB-Library 應(yīng)用程序仍然可以繼續(xù)與 SQL Server 7.0 協(xié)同使用，但是很多新的功能和性能提高等好處只能通過 ODBC 和 OLE DB 才能利用。更新 DB-Library 使其支持 SQL Server 7.0 的新能力，將會導(dǎo)致與現(xiàn)有應(yīng)用程序的很多不兼容性，因此需要修改應(yīng)用程序。ODBC 在五年之前就替代了 DB-Library，是新的 SQL Server 應(yīng)用程序更理想的 API，因此引入不兼容的 DB-Library 新版本并不明智。


從圖 2 可以看到，所有這些客戶機(jī) API 都有三個部分。最上面的部分實現(xiàn) API 的細(xì)節(jié)，例如行集和游標(biāo)應(yīng)該是什么樣等等。TDS 格式化程序負(fù)責(zé)處理實際請求，例如 SQL 語句，并將其封裝成 TDS 消息包，發(fā)送給 SQL Server，獲得返回的結(jié)果，然后再把結(jié)果反饋到接口實現(xiàn)。


還有一些供所有提供程序使用的公共庫代碼。例如，BCP 設(shè)備就是 ODBC 和 OLE-DB 都可以調(diào)用的庫。DTC 也是這樣。第三個例子是 ODBC 規(guī)范的 SQL 語法，即帶有參數(shù)標(biāo)記的 CALL 語法，這些對于所有提供程序都是通用的。


除了我們在前面已經(jīng)提到的局限性，即 DB-Library 仍然只能使用 SQL Server 6.5 版，TDS 協(xié)議對于所有 API 都是相同的。ODBC 和 OLE-DB 在與 SQL Server 7.0 通信時使用 SQL Server 7.0 版，但也能夠與 6.5 或 6.0 服務(wù)器通信。另一個是 Net-Library，這是一個抽象層，客戶機(jī)和服務(wù)器都在此層上同網(wǎng)絡(luò)抽象接口通信，不必為 IPX 還是 TCP/IP 困擾。在這里我們將不討論 Net-Library 的工作細(xì)節(jié)；只要知道它們的工作基本上是將來自的網(wǎng)絡(luò)通信底層的細(xì)節(jié)隱藏起來不讓軟件的其他部分看到就可以了。