Buffer Pool擴展簡介 Buffer Pool擴展是buffer pool 和非易失的SSD硬碟做連接。以SSD硬碟的特點來提高隨機讀性能。 在Buffer Pool 擴展之前，SQL Server 從磁碟中讀入數據，並且存放在buffer pool中以供讀取和修改，修改完之後臟數據還是放在 ...
Buffer Pool擴展簡介
Buffer Pool擴展是buffer pool 和非易失的SSD硬碟做連接。以SSD硬碟的特點來提高隨機讀性能。
在Buffer Pool 擴展之前，SQL Server 從磁碟中讀入數據，並且存放在buffer pool中以供讀取和修改，修改完之後臟數據還是放在buffer pool中，當記憶體緊張時，lazy write把臟數據寫入磁碟，並且釋放記憶體頁。當再次使用當前數據時，再一次從磁碟讀取數據到記憶體。這樣會導致大量的IO操作，影響性能。對於這類IO操作頻繁造成的性能問題，我們通常採用的方法是加記憶體，較少IO操作。
SQL SERVER 2014新增加了Buffer Pool的擴展特性，使用SSD硬碟擴展緩存容量；
SSD作為Buffer Pool的擴展,可以很好的解決因頻繁讀取數據引發的系統大量IO操作問題。 Buffer pool在SSD上創建一個緩衝文件，該文件與記憶體一起構成多層的緩存區，如下圖：
其中第一層為記憶體構成的緩衝池，第二層為擴展的後備存儲區。在L2上只存儲乾凈的數據，為讀提供緩存，不提供臟數據的緩存。這樣的設計讓我們不用擔心SSD出現損壞的情況，當SSD出現損壞時，只是我們的緩存結構回到了加擴展前的狀態，之前緩存在SSD上的數據，只需要從磁碟上再讀取進記憶體。
Buffer Pool擴展實現
在SSD盤上設置擴展緩存區：
alter server configuration
set buffer pool extension on
(filename = 'I:\EXAMPLE.BPE', size= 4GB )
執行該命令後，在SSD盤上回生成一個EXAMPLE的文件，如下圖：
撤銷在SSD盤上設置的擴展緩存區：
alter server configuration
set buffer pool extension off
撤銷緩衝池擴展後，將從註冊表中刪除所有相關的配置設置。SQL Server 實例關閉時，將會刪除緩衝池擴展文件。
擴展緩存區註意事項
設置緩存區的時候，緩衝池擴展大小最大可為 max_server_memory 值的 32 倍。建議物理記憶體 (max_server_memory) 的大小與緩衝池擴展的大小之比不應超過 1:16。 介於 1:4 至 1:8 之間的比率是最佳的。
Buffer Pool擴展的優勢
為了驗證Buffer Pool擴展的作用，我們做了3個場景的數據讀取，並對比磁碟物理讀取次數與執行時間。
數據在磁碟上，從磁碟讀取數據。
該種場景是在語句執行時，數據存儲在磁碟上，執行步驟如下：
- 使用 dbcc dropcleanbuffers 命令清空 Buffer Pool 中的數據
- 開啟IO 統計 set statistics io on
- 執行查詢語句
從上圖可以看出，當數據在磁碟上時，該查詢執行了2次物理讀即從磁碟讀取了2頁的數據。
從上圖可以看出，該語句讀持續了169毫秒。
數據在記憶體緩存中，從記憶體讀取數據
該種場景是在語句執行時，數據在記憶體緩存上：
- 執行查詢語句，數據從磁碟讀取到緩存
- 開啟IO 統計 set statistics io on
- 再次執行語句，查看IO信息與執行時間
從上圖可以看出，當數據在記憶體緩存上時，該查詢執行了0次物理讀。
從上圖可以看出，該語句讀持續了2毫秒。
數據在SSD擴展盤上有緩存，從SSD緩存讀取數據
該種場景是在語句執行時，數據存儲在Buffer Pool擴展 SSD硬碟上：
定位當前查詢的數據所在的頁，執行查詢，使用 %%physloc%%獲取當前記錄行對應的標記信息（0x85E5000001000000）
標記信息是十六進位，將其轉換為十進位數字，該標記0x後8為表示所在的頁號；在轉換的過程中這8位數字需要做個順序調整,如上圖中的值（0x85E5000001000000）需要轉換為如下計算方式：
select cast(0x0000e585 as int )
獲取頁號後執行如下語句查看該頁在Buffer Pool 中的情況。
select * from sys.dm_os_buffer_descriptors a where a.page_id='58757'
從如上執行結果可以看出，58757 頁對應的is_in_bpool_extension值為1，說明該頁存儲在Buffer Pool 擴展上。
執行查詢語句，查看IO信息，如下圖：
從上圖可以看出，當數據在Buffer Pool 擴展有緩存時，該查詢執行了0次物理讀。
從上圖可以看出，該語句讀持續了49毫秒。
結論
通過同一環境中的如上三個場景測試，測試結果如圖：
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|
物理讀次數 |
持續時間 |
|
數據頁在磁碟 |
2次 |
169毫秒 |
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數據頁緩存在記憶體 |
0 |
2毫秒 |
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數據頁緩存在SSD Buffer Pool擴展 |
0 |
49毫秒 |
通過如上測試，我們知道使用SSD Buffer Pool擴展後，當記憶體不足時記憶體中的乾凈數據會移至SSD Buffer Pool擴展上，此時再次讀取這些數據的時候降低了IO操作，並且讀取時間較直接從硬碟讀取數據快。
