第一次接触终极事务处理——Hekaton

时间：2015-06-27 23:58:13 阅读：202 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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在这篇文章里，我想给出如何与终极事务处理（Extreme Transaction Processing (XTP) ）的第一步接触，即大家熟知的Hakaton。如果你想对XTP有个很好的概况认识，我推荐Kalen Delaney写的关于它的白皮书，另外微软研究院也发布了题为“对于内存数据库的高性能并发控制机制（High-Performance Concurrency Control Mechanisms for Main-Memory Databases）”的研究白皮书，点此下载。

所有XTP维护记录都明显为你指出：对于你的SQL Server数据库，在后台是存储在文件流（FILESTREAM） 文件组里。因此当你想要使用XTP，首先你要做的是，增加一个新的文件流（FILESTREAM） 文件组到你对应的数据库。新的文件组也必须标上MEMORY_OPTIMIZED_DATA属性。以下脚本请在64位系统里的SQL Server 2014里运行。

1 -- Create new database
2 CREATE DATABASE TestDatabase
3 GO
4 
5 --Add MEMORY_OPTIMIZED_DATA filegroup to the database.
6 ALTER DATABASE TestDatabase
7 ADD FILEGROUP XTPFileGroup CONTAINS MEMORY_OPTIMIZED_DATA

点击【数据库属性】【文件组】，可以看到【内存优化数据】。

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在你创建新FILESTREAM文件组后，你还需要添加一个新的文件到这个文件组。

1 -- Add a new file to the previous created file group
2 ALTER DATABASE TestDatabase ADD FILE
3 (
4    NAME = N‘HekatonFile1‘,
5    FILENAME = N‘C:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL12.MSSQLSERVER\MSSQL\DATA\HekatonFile1‘
6 )
7 TO FILEGROUP [XTPFileGroup]
8 GO

在我们已经准备好用于XTP的数据库后，最后我们可以添加我们的内存优化表（Memory Optimized Table）——这个名字就是SQL Server所指的XTP表：

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看到这个截屏，估计你很期待一个非常酷的表创建向导，但事实上我们只看到一个T-SQL脚本模板——没别啥东东。希望微软对此在后续版本会有所改进……下面是创建一个XTP表的必需脚本：

 1 USE TestDatabase
 2 -- Let‘s create a new Memory Optimized Table
 3 CREATE TABLE TestTable
 4 (
 5    Col1 INT NOT NULL,
 6    Col2 VARCHAR(100) NOT NULL,
 7    Col3 VARCHAR(100) NOT NULL
 8    CONSTRAINT chk_PrimaryKey PRIMARY KEY NONCLUSTERED HASH (Col1) WITH (BUCKET_COUNT = 1024)
 9 ) WITH (MEMORY_OPTIMIZED = ON)
10 GO

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哎呀，报错了。因为俺们用的是中文版本的SQL Server 2014，排序规则是：Chinese_PRC_CI_AS

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看来对中文字符的支持还不是很好，我们可以换用数据类型 nchar(n) 或 nvarchar(n)。

 1 USE TestDatabase
 2 -- Let‘s create a new Memory Optimized Table
 3 CREATE TABLE TestTable
 4 (
 5    Col1 INT NOT NULL,
 6    Col2 NVARCHAR(100) NOT NULL,
 7    Col3 NVARCHAR(100) NOT NULL
 8    CONSTRAINT chk_PrimaryKey PRIMARY KEY NONCLUSTERED HASH (Col1) WITH (BUCKET_COUNT = 1024)
 9 ) WITH (MEMORY_OPTIMIZED = ON)
10 GO

在XTP里额每个表都必须要有一个非聚集哈希索引（Non-Clustered Hash Index）的约束。聚集哈希索引（Clustered Hash Index）目前尚不支持。你还要用BUCKET_COUNT子句来指定桶数。最后你要为数据库标上MEMORY_OPTIMIZED。恭喜您，你已经创建了您的第一个内存优化表——这个一点都不难！

使用这个新表非常简单。我们来插入几条记录：

1 -- Let‘s insert a simple record into the new table
2 INSERT INTO TestTable (Col1, Col2, Col3) VALUES (1, ‘Woody‘, ‘Tu‘)
3 GO

但是XTP的真正威力是在处理并发用户的时候，因为没有锁/阻塞/封锁（Locking/Blocking/Latching）。连排它锁（Exclusive Locks (X) ）也米有了。平常当我们在“普通”表上运行INSERT语句时，在表上会有IX锁，在数据页，在记录本身会有一个X锁。但在XTP里，这些锁全不见了。来看下面的查询：

 1 -- Make an insert in an explicit transaction
 2 BEGIN TRANSACTION
 3 
 4 INSERT INTO TestTable (Col1, Col2, Col3) VALUES (2, ‘Smart‘, ‘GZ‘)
 5 
 6 -- No IX, X locks anymore!
 7 SELECT * FROM sys.dm_tran_locks
 8 WHERE request_session_id = @@SPID
 9 
10 COMMIT
11 GO

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从sys.dm_tran_locks的输出结果可以看到，只有在表本身有一个模式稳定锁（Schema Stability Lock (Sch-S) ），但IX和X锁都消失了——非常酷！

当你运行刚才的脚本不马上提交事务：

1 BEGIN TRANSACTION
2 
3 INSERT INTO TestTable (Col1, Col2, Col3) VALUES (3, ‘Cn‘, ‘Blog‘)

你仍然可以从另外一个会话通过SELECT语句无锁的获得最新数据，在执行查询之前，我们在工具栏点击显示实际的执行计划：

1 SELECT * FROM dbo.TestTable

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SQL Server在执行计划里使用了Index Scan (NonClusteredHash) 运算符。

在XTP之前，这个行为在数据库里只能通过启用乐观并发控制（Optimistic Concurrency）来建立——在SQL Server 2005后才引入了Read Committed Snapshot Isolation、Snapshot Isolation。

我们来试下UPDATE语句：

1 UPDATE TestTable SET Col2 = ‘Test‘ WHERE Col1 = 1
2 GO

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当我们看UPDATE执行计划时，除了Index Seek (NonClusteredHash)运算符，这里没啥特别的地方。因此XTP能扫描和查找哈希索引（Hash Indexes）。我们来试下显示事务里的UPDATE语句：

 1 -- Let‘s try the UPDATE statement in an explicit transaction
 2 BEGIN TRANSACTION
 3 
 4 UPDATE TestTable SET Col2 = ‘Test‘ WHERE Col1 = 1
 5 
 6 SELECT * FROM sys.dm_tran_locks
 7 WHERE request_session_id = @@SPID
 8 
 9 COMMIT
10 GO

这一次，SQL Server给我们了下列错误信息：

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因此当你使用显示事务时，我们要提示SQL Server。但是WITH (SNAPSHOT)和SNAPSHOT事务隔离级别（Transaction Isolation Level）不一样，因为当我更改隔离级别为SNAPSHOT，并尝试回滚事务时：

1 SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SNAPSHOT;
2 BEGIN TRANSACTION
3 
4 UPDATE TestTable  SET Col2 = ‘Test‘ WHERE Col1 = 1
5 
6 ROLLBACK

我会收到如下的错误信息：

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因此，我们给查询本身加上查询提示：

1 BEGIN TRANSACTION
2 
3 UPDATE TestTable WITH (SNAPSHOT) SET Col2 = ‘Test‘ WHERE Col1 = 1
4 
5 SELECT * FROM sys.dm_tran_locks
6 WHERE request_session_id = @@SPID
7 
8 COMMIT
9 GO

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现在事务已经提交，sys.dm_tran_locks 再一次只显示了Sch-S锁。下一步我想做的是尝试并行执行2个UPDATE语句，但不提交第1个事务。因此我们在2个不同的会话执行下列语句，并确保2个事务都不提交。

1 BEGIN TRANSACTION
2 
3 UPDATE TestTable WITH (SNAPSHOT) SET Col2 = ‘Test‘ WHERE Col1 = 1

没有XTP，第2个事务会阻塞，因为X锁正被第1个事务拿着：

很遗憾SQL Server在第2个会话里给我们下列的错误信息：

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我们的执行进入更新冲突（Update Conflict），SQL Server回滚了第2个事务。我并没有料到这点，但我需要对此仔细思考下。

在当前SQL Server 2014 CTP1版本里，XTP提供给你的另一个东西叫做 本机编译的存储过程（Natively Compiled Stored Procedures）：

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又一次，没有向导，只有你要用到的T-SQL脚本模板。本机编译（Native Compilation）意味这SQL Server在后台将整个存储过程编译至C/C++代码——这个性能将会是卓越的，因为现在我们在SQL Server内部直接执行本机代码（native code）。下面脚本展示了一个简单的XTP存储过程是啥样的：

 1 CREATE PROCEDURE HekatonProcedure
 2 (
 3    @Param INT
 4 )
 5 WITH NATIVE_COMPILATION, SCHEMABINDING, EXECUTE AS OWNER
 6 AS
 7 BEGIN
 8    ATOMIC WITH
 9    (
10       TRANSACTION ISOLATION LEVEL = SNAPSHOT, LANGUAGE = N‘us_english‘
11    )
12 
13    INSERT INTO dbo.TestTable (Col1, Col2, Col3) VALUES (@param, N‘Woody‘, N‘Tu‘)
14 
15    SELECT Col1, Col2, Col3 FROM dbo.TestTable
16 END
17 GO