O documento fornece um resumo de alto nível sobre como o Microsoft SQL Server funciona internamente, descrevendo seus principais componentes e como eles interagem. Em três frases ou menos: O documento explica que o SQL Server é composto por vários componentes que trabalham juntos para processar consultas SQL, armazenar e recuperar dados, incluindo o otimizador de consulta, o mecanismo de armazenamento, o SQLOS e os protocolos SQL. Estes componentes convertem instruções SQL em planos de execução efetivos que acessam e ger

1. 1
Online TechDay
|2010
Worldwide
30 - Outubro

2. 2
Como funciona um banco de dados
Microsoft SQL Server?
Fabricio Catae
Premier Field Engineer
Microsoft Certified Master
Twitter: @fcatae
WebSite: http://blogs.msdn.com/fcatae/

3. OnlineTechDay
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LIVETEC INFORMÁTICA
Apoio:
Nossos Parceiros

4. OnlineTechDay
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Worldwide
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: http://blogs.msdn.com/fcatae

5. OnlineTechDay
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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. OnlineTechDay
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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. OnlineTechDay
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Famílias de Componentes
Storage Engine
Query
Optimizer
SQLOS
SQL Protocols
Query
Execution

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

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

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

13. OnlineTechDay
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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. OnlineTechDay
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Exemplo

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

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

18. OnlineTechDay
|2010
Worldwide
Exemplo: Programação
For Each(Pessoas)
{
if( Pessoa.Idade < 60 )
if( Amigos(Pessoa) > 1000 )
PRINT(‘Valido’);
}

19. OnlineTechDay
|2010
Worldwide
Exemplo: Programação
For Each(Pessoas)
{
if( Amigos(Pessoa) > 1000 )
if( Pessoa.Idade < 60 )
PRINT(‘Valido’);
}
Otimização de código!!!

20. OnlineTechDay
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Compilador SQL
Texto
Parser Tree
Compiled Plan
Execution Plan

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

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

23. OnlineTechDay
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Compilador SQL – Compiled Plan
Texto
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’);
}
SELECT
FROM vPessoas
Pessoas
Amigos
WHERE
< (Menor)
Idade
60
> (Maior)
Amigos
1000
Nomes

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

25. OnlineTechDay
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Worldwide
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. OnlineTechDay
|2010
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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. OnlineTechDay
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Worldwide
Cache de Plano de Execução
SELECT * FROM tbUsuarios u
INNER JOIN tbCompras c
ON u.id = c.usu_id
EXECUTE PROCEDURE
(procUsuarios)
Texto
Parser Tree
Compiled Plan
Execution Plan

28. OnlineTechDay
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Worldwide
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. OnlineTechDay
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Worldwide
Plano de Execução

30. OnlineTechDay
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Execução da Query
Entrada
1
2
3
5
4
Saída

31. OnlineTechDay
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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. OnlineTechDay
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Famílias de Componentes
Storage Engine
Query
Optimizer
SQLOS
SQL Protocols
Query
Execution

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

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

35. OnlineTechDay
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Dados Armazenados

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

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

38. OnlineTechDay
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Leitura
Buffer Manager
Memória Disco

39. OnlineTechDay
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Escrita (Lazy Writer)
Memória Disco

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

41. OnlineTechDay
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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. OnlineTechDay
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Propriedades ACID da Transação
Atomicidade
Consistência
Isolação
Durabilidade

43. OnlineTechDay
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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. OnlineTechDay
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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. OnlineTechDay
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Worldwide
Log
BEGIN TRANSACTION
INSERT
UPDATE
DELETE
COMMIT TRAN
Log Manager
LogWriter Checkpoint

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

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

48. OnlineTechDay
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Worldwide
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. OnlineTechDay
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Worldwide
Famílias de Componentes
Storage Engine
Query
Optimizer
SQLOS
SQL Protocols
Query
Execution

50. OnlineTechDay
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Worldwide
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. OnlineTechDay
|2010
Worldwide
SQLOS
Camada de Baixo Nível
Schedulers
Memory Managers
I/O Completion Ports
Ring Buffers
SQL Server
Operating
System
SQLOS
Win32 API calls
SQLOS Functions

52. OnlineTechDay
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Worldwide
Gerenciamento de Recursos

53. OnlineTechDay
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Worldwide
SQLOS: Scheduler
Physical CPU CPU CPU CPU CPU
Logical CPU Scheduler Scheduler Scheduler Scheduler
QUERY QUERY

54. OnlineTechDay
|2010
Worldwide
SQLOS: Tasks x Worker Threads
Scheduler
Esperando Agendamento
TASK
Executando
TASK
Worker
thread
TASK
Worker
thread
TASK
TASK
TASK
TASK
TASK
TASK
TASK
TASK
Worker
thread

55. OnlineTechDay
|2010
Worldwide
SQLOS: Running x Suspended
Scheduler
SUSPENDED
RUNNABLE
SUSPENDED
TASK
SUSPENDED
TASK
WORKER
TASK
WORKER
TASK
WORKER
TASK
WORKER
TASK
WORKER
TASK
WORKER
TASK
WORKER
TASK
TASK
TASK

56. OnlineTechDay
|2010
Worldwide
SQLOS: Memory Managers
SQLSERVR.EXE
Memória Ajustável
Memória Fixa
Operating System (Windows)
SQL Server

57. OnlineTechDay
|2010
Worldwide
Famílias de Componentes
Storage Engine
Query
Optimizer
SQLOS
SQL Protocols
Query
Execution

58. OnlineTechDay
|2010
Worldwide
Recursos Relacionados
SQL Protocols
SQL Query Optimizer
SQL Storage Engine
SQL OS

59. 59
Agenda do Evento

60. OnlineTechDay
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Apoio:

61. 61

62. OnlineTechDay
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Contato
Fabricio Catae
Twitter: @fcatae
Blog: http://blogs.msdn.com/fcatae