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2 Como funciona um banco de dados Microsoft SQL Server? Fabricio Catae Premier Field Engineer Microsoft Certified Master WebSite: 2

3 Nossos Parceiros LIVETEC INFORMÁTICA Apoio:

4 Fabricio Catae Premier Field Engineer na Microsoft Engenheiro de Suporte: Especialista em SQL Server, atuando em clientes com contrato Premier Support. Situações críticas e emergenciais Revisões periódicas de ambiente Apresentações e Workshops Microsoft Certified Master - SQL Server SQL Blog Ninja:

5 Agenda Visão dos Componentes do SQL Server Comunicação Cliente/Servidor Linguagem SQL Otimizador de Query Acesso aos Dados Leitura dos Buffers Escrita em Log Gerenciamento de recursos

6 Componentes Access Method Manager Buffer Manager Database Manager Expression Manager File Manager Log Manager Memory Manager Metadata Manager Query Optimizer Security Manager SQL Native Client Thread Scheduler Transaction Manager...

7 Famílias de Componentes SQL Protocols Query Optimizer Query Execution Storage Engine SQLOS

8 Grandes Famílias Language Processing and Execution (LPE) Storage Engine

9 Language Processing and Execution (LPE) Comunicação cliente/servidor: componentes de acesso a dados: ODBC, OLEDB, ADO.NET, JDBC Parsing: Recebimento do comando e interpretação das instruções, validando a sintaxe T-SQL e criando uma estrutura inicial de Query Compilação: Processo de otimização da Query SQL, incluindo a reescrita do comando e a avaliação de índices a serem usados para rápido acesso à informação Execução: Dado um plano de execução, SQL Server roda a linguagem T-SQL para obter os resultados solicitados

10 Camadas de Comunicação Cliente Aplicação Web Data Access (OLEDB) Rede (TCP/IP) T-SQL TDS TCP 1433 Servidor SQL Language SQL Protocol Rede (TCP/IP)

11 SQL Protocols Microsoft Data Access Components (MDAC) e SQL Native Client (SNAC): Bibliotecas para acesso aos dados, disponibilizam acesso através das interfaces padrão OLEDB e ODBC Tabular Data Stream (TDS): Protocolo de comunicação utilizado pelo SQL Server Listener: SQL Server utiliza diferentes protocolos de rede para receber os comandos, entre eles o Named Pipe e TCP/IP

12 Autenticação de Usuários Processo de Login Handshake: Autenticação do usuário no servidor, provando sua identidade Tipos de Autenticação SQL Integrada (Windows) - NTLM/Kerberos

13 Transact-SQL SQL Server utiliza a linguagem Transact-SQL Baseada no padrão ANSI SQL Retorno de dados através de ResultSets Exemplo: SELECT id, tarefa, cod FROM tabela

14 Exemplo

15 Semântica da Linguagem ANSI-SQL Independência do modelo físico A linguagem SQL descreve: QUAL a informação desejada Mas não descreve COMO obter o dado

16 Query SQL Descreve QUAL informação obter: SELECT Nomes FROM vpessoas WHERE Pessoas.Idade < 5 AND Pessoas.Amigos > 100

17 Exemplo: Programação For Each(Pessoas) { if( Pessoa.Idade < 5 ) if( Amigos(Pessoa) > 100 ) PRINT( Valido ); }

18 Exemplo: Programação For Each(Pessoas) { if( Pessoa.Idade < 60 ) if( Amigos(Pessoa) > 1000 ) PRINT( Valido ); }

19 Exemplo: Programação For Each(Pessoas) { } if( Amigos(Pessoa) > 1000 ) if( Pessoa.Idade < 60 ) PRINT( Valido ); Otimização de código!!!

20 Compilador SQL Texto Parser Tree Compiled Plan Execution Plan

21 Texto SQL Texto Parser Tree SELECT Nomes FROM vpessoas WHERE Pessoas.Idade < 60 AND Pessoas.Amigos > 1000 Compiled Plan Ponteiro de Referência: - SQL_HANDLE Execution Plan

22 Compilador SQL - Parser Tree Texto FROM Pessoas Pessoas Amigos Parser Tree Compiled Plan SELECT WHERE Nomes < > Idade 60 Amigos 1000 Execution Plan

23 Compilador SQL Compiled Plan Texto SELECT FROM WHERE Nomes vpessoas < (Menor) > (Maior) Pessoas Amigos Idade 60 Amigos 1000 Parser Tree Compiled Plan Execution Plan For Each(Pessoas) { if( Amigos(Pessoa) > 1000 ) if( Pessoa.Idade < 60 ) PRINT( Valido ); } For Each(Pessoas) { if( Pessoa.Idade < 60 ) if( Amigos(Pessoa) > 1000 ) PRINT( Valido ); }

24 Compilador SQL Execution Plan Texto Compiled Plan (Cplan) Parser Tree For Each(Pessoas) if( Amigos(Pessoa) > 1000 ) if( Pessoa.Idade < 60 ) PRINT( Valido ); Compiled Plan CPlan CPlan CPlan Execution Plan Variáveis Ambiente Variáveis Ambiente Variáveis Ambiente

25 Otimização: Exemplo 1 Ordem dos predicados não influencia, ou seja, as queries abaixo são idênticas SELECT * FROM tbusuarios WHERE id = 1 AND nome='catae' SELECT * FROM tbusuarios WHERE nome='catae' AND id = 1

26 Otimização: Exemplo 2 Se A = B e B = C, então A = C SELECT * FROM tbusuarios u JOIN tbcompras c ON u.id = c.usu_id 1) WHERE u.id = 1 2) WHERE c.usu_id = 1 3) WHERE u.id = 1 AND c.usu_id = 1

27 Cache de Plano de Execução Texto SELECT * FROM tbusuarios u INNER JOIN tbcompras c ON u.id = c.usu_id Parser Tree EXECUTE PROCEDURE (procusuarios) Compiled Plan Execution Plan

28 Procedure Cache Procedure Cache armazena os planos de execução em memória Database, Object ID -> Plano de Execução Comandos usados frequentementes são mantidos no cache, evitando o longo processo de compilação Exemplo: Lista dos produtos disponíveis

29 Plano de Execução

30 Execução da Query Entrada Saída

31 Operadores Plano de Execução é composto por operadores, que estão associados dentro de uma hierarquia. Cada operador apresenta um custo de CPU, memória e disco. Operadores Table Scan Index Seek Index Scan Loop Join Sort Access Manager é a interface de comunicação com os dados armazenados em tabela e índice, traduzindo em Buffer e Log

32 Famílias de Componentes SQL Protocols Query Optimizer Query Execution Storage Engine SQLOS

33 Storage Engine Responsável pelo armazenamento físico de dados Principais Famílias Database, FileGroup, File, Log Manager Transaction e Log Manager Buffer Manager

34 Layout do Banco de Dados Arquivo de Dados Arquivo de Log Log BEGIN TRANSACTION INSERT UPDATE DELETE COMMIT TRAN

35 Dados Armazenados

36 Buffer de Dados DADOS Tamanho Fixo: 8Kb DADOS DADOS DADOS DADOS DADOS DADOS

37 Buffer Manager Language Processing and Execution Operadores SQL Access Manager Storage Engine Buffer Manager Memória Disco

38 Leitura Buffer Manager Memória Disco

39 Escrita (Lazy Writer) Memória Disco

40 Transactions Unidade de Operação Pode ser composta por múltiplas operações Ações Commit Rollback

41 Exemplo: Casal reformando a sala BEGIN TRANSACTION Pintar parede da sala de verde Colocar um abajur marrom na mesa Comprar um sofá creme no lugar do azul Se não combinar, ROLLBACK TRANSACTION COMMIT TRANSACTION

42 Propriedades ACID da Transação Atomicidade Consistência Isolação Durabilidade

43 Processo de Log Arquivo de Log BEGIN TRANSACTION (transaction_id = 299) Apaga dados do usuário Insert nova informacao COMMIT TRAN (transaction_id = 299) BEGIN TRANSACTION (transaction_id = 300) Apaga tabela COMMIT TRAN (transaction_id = 300)

44 Processo de Rollback Atomicity/Consistency Restaurar o estado anterior Todas as modificações registram o estado ANTES e DEPOIS As correções são chamadas de Compensation Record Arquivo de Log BEGIN TRANSACTION Apaga registro (AAAA) Insert registro (BBBB) (ROLLBACK TRAN) Apaga registro (BBBB) Compensation Insere registro (AAAA) Compensation Rollback completo

45 Log Manager Log BEGIN TRANSACTION INSERT UPDATE DELETE COMMIT TRAN LogWriter Checkpoint

46 Integração do Log e Buffer Manager Todas operações devem ser escritas no LOG antes de escrever nos BUFFERS de DADOS. INSERT Log Table BEGIN TRANSACTION INSERT COMMIT TRAN Memória Memória Disco Background

47 CHECKPOINT Log Table BEGIN TRANSACTION INSERT UPDATE DELETE COMMIT TRAN Memória Disco

48 Processo de Recovery É possível perder dados se... Desligar o computador inesperadamente? Faltar de energia elétrica? Database Recovery Processo automático Garantia de Consistência de Dados Nenhuma perda de dados

49 Famílias de Componentes SQL Protocols Query Optimizer Query Execution Storage Engine SQLOS

50 SQLOS Gerenciamento de Recursos Responsabilidades Priorizar atividades de Sistema Distribuição de Tarefas Alocação de Memória Dinâmica Transferência de Disco Tarefas típicas de um Sistema Operacional

51 SQLOS Camada de Baixo Nível Schedulers Memory Managers I/O Completion Ports Ring Buffers SQL Server SQLOS Functions SQLOS Win32 API calls Operating System

52 Gerenciamento de Recursos

53 SQLOS: Scheduler Physical CPU CPU CPU CPU CPU Logical CPU Scheduler Scheduler Scheduler Scheduler QUERY QUERY

54 SQLOS: Tasks x Worker Threads TASK TASK TASK TASK TASK Worker thread TASK Worker thread Worker thread TASK TASK TASK TASK TASK Esperando Agendamento Executando Scheduler

55 SQLOS: Running x Suspended WORKER WORKER TASK TASK TASK TASK TASK SUSPENDED WORKER WORKER TASK WORKER TASK TASK TASK WORKER WORKER SUSPENDED TASK TASK SUSPENDED RUNNABLE Scheduler

56 SQLOS: Memory Managers SQLSERVR.EXE SQL Server Memória Ajustável Memória Fixa Operating System (Windows)

57 Famílias de Componentes SQL Protocols Query Optimizer Query Execution Storage Engine SQLOS

58 Recursos Relacionados SQL Protocols SQL Query Optimizer SQL Storage Engine SQL OS

59 59 Agenda do Evento

60 Apoio:

61 61

62 Contato Fabricio Catae Blog:

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