Cấu Trúc Của SQL Server

Như đã trình bày ở các bài trước một trong những đặc điểm
của SQL Server 2000 là Multiple-Instance nên khi nói đến một (SQL) Server nào đó là ta nói đến một
Instance của SQL Server 2000, thông thường đó là Default Instance. Một Instance
của SQL Server 2000 có 4 system databases và một hay nhiều user database. Các
system databases bao gồm:

• 
  Master : Chứa tất cả những thông tin cấp hệ thống
  (system-level information) bao gồm thông tin về các database khác trong hệ thống
  như vị trí của các data files, các login account và các thiết đặt cấu hình hệ
  thống của SQL Server (system configuration settings).


• 
  Tempdb : Chứa tất cả những table hay stored procedure được
  tạm thời tạo ra trong quá trình làm việc bởi user hay do bản thân SQL Server
  engine. Các table hay stored procedure này sẽ biến mất khi khởi động lại SQL
  Server hay khi ta disconnect.


• 
  Model : Database này đóng vai trò như một bảng kẻm
  (template) cho các database khác. Nghĩa là khi một user database được tạo ra thì
  SQL Server sẽ copy toàn bộ các system objects (tables, stored procedures...) từ
  Model database sang database mới vừa tạo.


• 
  Msdb : Database này được SQL Server Agent sử dụng để hoạch
  định các báo động và các công việc cần làm (schedule alerts and jobs).

 Cấu Trúc Vật Lý Của Một SQL
Server Database

Mỗi một database trong SQL Server đều chứa ít nhất một
data file chính (primary), có thể có thêm một hay nhiều data file phụ
(Secondary) và một transaction log file.

• 
  Primary data file (thường có phần mở rộng .mdf) : đây
  là file chính chứa data và những system tables.


• 
  Secondary data file (thường có phần mở rộng .ndf) : đây
  là file phụ thường chỉ sử dụng khi database được phân chia để chứa trên nhiều
  dĩa.


• 
  Transaction log file (thường có phần mở rộng .ldf) :
  đây là file ghi lại tất cả những thay đổi diễn ra trong một database và chứa
  đầy đủ thông tin để có thể roll back hay roll forward khi cần.

Data trong SQL Server được chứa thành từng Page 8KB
và 8 page liên tục tạo thành một Extent như hình vẽ dưới đây:

Trước khi SQL Server muốn lưu data vào một table nó cần
phải dành riêng một khoảng trống trong data file cho table đó. Những khoảng
trống đó chính là các extents. Có 2 loại Extents: Mixed Extents (loại hỗn
hợp) dùng để chứa data của nhiều tables trong cùng một Extent và Uniform Extent (loại thuần nhất) dùng để chứa data của một table. Ðầu tiên SQL
Server dành các Page trong Mixed Extent để chứa data cho một table sau đó khi
data tăng trưởng thì SQL dành hẳn một Uniform Extent cho table đó.

Nguyên Tắc Hoạt Ðộng Của Transaction
Log Trong SQL Server

Transaction log file trong SQL Server dùng để ghi lại các
thay đổi xảy ra trong database. Quá trình này diễn ra như sau: đầu tiên khi có
một sự thay đổi data như Insert, Update, Delete được yêu cầu từ các ứng dụng,
SQL Server sẽ tải (load) data page tương ứng lên memory (vùng bộ nhớ này gọi là
data cache), sau đó data trong data cache được thay đổi(những trang bị thay
đổi còn gọi là dirty-page). Tiếp theo mọi sự thay đổi đều được ghi vào
transaction log file cho nên người ta gọi là write-ahead log. Cuối cùng
thì một quá trình gọi là Check Point Process sẽ kiểm tra và viết tất cả
những transaction đã được commited (hoàn tất) vào dĩa cứng (flushing the page).

Ngoài Check Point Process những dirty-page còn được đưa
vào dĩa bởi một Lazy writer. Ðây là một anh chàng làm việc âm thầm chỉ
thức giấc và quét qua phần data cache theo một chu kỳ nhất định sau đó lại ngủ
yên chờ lần quét tới.

Xin giải thích thêm một chút về khái niệm transaction
trong database. Một transaction hay một giao dịch là một loạt các hoạt động xảy
ra được xem như một công việc đơn (unit of work) nghĩa là hoặc thành công toàn
bộ hoặc không làm gì cả (all or nothing). Sau đây là một ví dụ cổ điển về
transaction:

Chúng ta muốn chuyển một số tiền $500 từ account A sang 
account B như vậy công việc này cần làm các bước sau:

1. 
   

   Trừ $500 từ account A

   
   


2. 
   

   Cộng $500 vào account B

   
   

Tuy nhiên việc chuyển tiền trên phải được thực hiện dưới dạng một transaction nghĩa là giao dịch chỉ được
xem là hoàn tất (commited) khi cả hai bước trên đều thực hiện thành công. Nếu vì một lý do nào đó ta chỉ 
có thể thực hiện được bước 1 (chẳng hạn như vừa xong bước 1 thì điện cúp hay máy bị treo) thì xem như giao
dịch không hoàn tất và cần phải được phục hồi lại trạng thái ban đầu (roll back).

Thế thì Check Point Process hoạt động như thế nào để có thể đảm bảo một transaction được thực thi mà không làm "dơ" database.

Trong hình vẽ trên, một transaction được biểu diễn bằng một mũi tên. Trục nằm ngang là trục thời gian. Giả sử một Check Point được đánh dấu vào thời điểm giữa transaction 2 và 3 như hình vẽ và sau đó sự cố xãy ra trước khi gặp một Check point kế tiếp. Như vậy khi SQL Server được restart nó sẽ dựa trên những gì ghi trong transaction log file để phục hồi data (xem hình vẽ).

Ðiều đó có nghĩa là SQL Server sẽ không cần làm gì cả đối với transaction 1 vì tại thời điểm Check point
data đã được lưu vào dĩa rồi. Trong khi đó transaction 2 và 4 sẽ được roll
forward vì tuy đã được commited nhưng do sự cố xảy ra trước thời điểm check point kế tiếp nên data chưa kịp lưu vào dĩa. Tức là dựa trên những thông tin được ghi trên log file SQL Server hoàn toàn có đầy đủ cơ sở để viết vào dĩa cứng. Còn transaction 3 và 5 thì chưa được commited (do bị down bất ngờ) cho nên SQL Server sẽ roll back hai transaction này dựa trên những gì được ghi trên log file.

Cấu Trúc Logic Của Một SQL Server
Database

Hầu như mọi thứ trong SQL Server được tổ chức thành những objects ví dụ như tables, views, stored procedures, indexes, constraints.... Những system objects trong SQL Server thường có bắt đầu bằng chữ sys hay sp. Các objects trên sẽ được nghiên cứu lần lượt trong các bài sau do đó trong phần này chúng ta chỉ bàn sơ qua một số system object thông dụng trong 
SQL Server database mà thôi.

Một số Sytem objects thường dùng:

Ví dụ:

sp_helpdb 'Northwind' sẽ cho kết quả có dạng như bảng dưới đây 

name             db_size     owner     dbid    
created         status .....

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------

Northwind     3.94 MB     sa          
6         Aug 6 2000    
Status=ONLINE, Updateability=READ_WRITE, .....

stored procedure  sp_spaceused như ví dụ sau

USE Northwind
Go
sp_spaceused 'Customers'

sẽ cho biết thông tin về table Customer:

name            
rows     reserved       data        index_size     unused

------------------------------------- ------------------------------------------

Customers     91        
104 KB         24 KB     
80 KB             0
KB

 

Tạo Một User Database

Chúng ta có thể tạo một database dễ dàng dùng SQL Server
Enterprise bằng cách right-click lên trên "database" và chọn "New Database" như hình vẽ sau:

Sau đó chúng ta chỉ việc đánh tên của database và click
OK.

Ngoài ra đôi khi chúng ta cũng dùng SQL script để tạo một
database. Khi đó ta phải chỉ rõ vị trí của primary data file và transaction log
file.

Ví dụ:

USE master
GO
CREATE DATABASE Products
ON
(  NAME = prods_dat,
   FILENAME = 'c:\program files\microsoft SQL server\mssql\data\prods.mdf',
   SIZE = 4,
   MAXSIZE = 10,
   FILEGROWTH = 1
)
GO

Trong ví dụ trên ta tạo một database tên là Products với
logical file name là prods_dat và physical file name là prods.mdf, kích thước
ban đầu là 4 MB và data file sẽ tự động tăng lên mỗi lần 1 MB cho tới tối đa là
10 MB. Nếu ta không chỉ định một transaction log file thì SQL sẽ tự động tạo ra
1 log file với kích thước ban đầu là 1 MB.

Lưu Ý:

Khi tạo ra một database chúng ta cũng phải lưu ý một số điểm sau: Ðối với
các hệ thống nhỏ mà ở đó vấn đề tốc độ của server không thuộc loại nhạy cảm thì chúng ta thường chọn các giá trị mặc định (default) cho Initial
size, Automatically growth file. Nhưng trên
một số production server của các hệ thống lớn kích thước của database phải được người DBA ước lượng trước tùy theo tầm cỡ của
business, và thông thường người ta không chọn Autogrowth(tự động tăng trưởng) và
Autoshrink(tự động nén). Câu hỏi được đặt ra ở đây là vì sao ta không để SQL Server chọn một giá trị khởi đầu cho datafile và sau đó khi cần thì nó sẽ tự động nới rộng ra mà lại phải ước lượng trước? Nguyên nhân là nếu chọn Autogrowth
(hay Autoshrink) thì chúng ta có thể sẽ gặp 2 vấn đề sau:

• 
  Performance hit: Ảnh hưởng đáng kể đến khả năng làm việc của SQL Server. Do nó phải thường xuyên kiểm tra xem có đủ khoảng trống cần thiết hay không và nếu không đủ nó sẽ phải mở rộng bằng cách dành thêm khoảng trống từ dĩa cứng và chính quá trình này sẽ làm chậm đi hoạt động của SQL Server.


• 
  Disk fragmentation : Việc mở rộng trên cũng sẽ làm cho data không được liên tục mà chứa ở nhiều nơi khác nhau trong dĩa cứng điều này cũng gây ảnh hưởng lên tốc độ làm việc của SQL Server.

Trong các hệ thống lớn người ta có thể dự đoán trước kích thước của database
bằng cách tính toán kích thước của các tables, đây cũng chỉ là kích thước ước
đoán mà thôi (xin xem "Estimating the size of a database" trong SQL Books Online
để biết thêm về cách tính) và sau đó thường xuyên dùng một số câu lệnh SQL (thường
dùng các câu lệnh bắt đầu bằng DBCC .Phần này sẽ được bàn qua trong các
bài sau) kiểm tra xem có đủ khoảng trống hay không nếu không đủ ta có thể chọn một thời điểm mà SQL
server ít bận rộn nhất (như ban đêm hay sau giờ làm việc) để nới rộng data file như thế sẽ không làm ảnh hưởng tới performance của Server.

Chú ý giả sử ta dành sẵn 2 GB cho datafile, khi dùng Window Explorer để xem ta sẽ thấy kích thước của file là 2 GB nhưng data thực tế có thể chỉ chiếm vài chục MB mà thôi.

Những Ðiểm Cần Lưu Ý Khi Thiết Kế Một
Database

Trong phạm vi bài này chúng ta không thể nói sâu về lý
thuyết thiết kế database mà chỉ đưa ra một vài lời khuyên mà bạn nên tuân theo
khi thiết kế.

Trước hết bạn phải nắm vững về các loại data type.
Ví dụ bạn phải biết rõ sự khác biệt giữa char(10), nchar(10) varchar(10), nvarchar(10). Loại dữ liệu Char là một loại string có
kích thước cố định nghĩa là trong ví dụ trên nếu data đưa vào "This is a really long
character string" (lớn hơn 10 ký tự) thì SQL
Server sẽ tự động cắt phần đuôi và ta chỉ còn "This is a".
Tương tự nếu string đưa vào nhỏ hơn 10 thì SQL sẽ thêm khoảng trống vào phía sau
cho đủ 10 ký tự. Ngược lại loại varchar sẽ không thêm các khoảng trống phía sau
khi string đưa vào ít hơn 10. Còn loại data bắt đầu bằng chữ n chứa dữ
liệu dạng unicode.

Một lưu ý khác là trong SQL Server ta có các loại Integer
như : tinyint, smallint, int, bigint. Trong đó kích
thước từng loại tương ứng là 1,2,4,8 bytes. Nghĩa là loại smallint tương
đương với Integer và loại int tương đương với Long trong
VB.

Khi thiết kế table nên:

• 
  Có ít nhất một cột thuộc loại ID dùng để xác
  định một record dễ dàng.


• 
  Chỉ chứa data của một entity (một thực thể)

           
Trong ví dụ sau thông tin về Sách và Nhà Xuất Bản được chứa trong cùng một table