你问得很专业 👍,我来系统解释一下 为什么 MSSQL(SQL Server)要预占内存,以及 预占之后业务是如何使用/分配的


1. MSSQL 为什么要预占内存?

SQL Server 启动后,会根据配置和当前系统资源 申请并预留一部分内存,这部分内存不会轻易还给操作系统。主要原因是:

  1. 性能考虑

    • 避免频繁的 OS 层面内存分配/释放,减少系统调用开销。
    • 数据库往往需要快速响应,频繁向操作系统要内存会增加延迟。
  2. 缓存机制

    • SQL Server 内部的 Buffer Pool(缓冲池)用来缓存数据页(8KB 页)。
    • 如果不预先占用足够的内存,缓冲池无法稳定缓存更多热数据,会导致频繁磁盘 I/O。
  3. 可控性

    • DBA 可以通过 min server memorymax server memory 控制 SQL Server 的内存使用范围。
    • SQL Server 会尽可能接近 max server memory,避免被 OS 抢占,保证数据库的内存优先级。

2. 预占之后,SQL Server 内部如何分配?

SQL Server 把预占的内存分为几个内部组件来使用:

(1)Buffer Pool(缓冲池,核心)

  • 最大的内存使用者。
  • 缓存 数据页(Data Pages)索引页(Index Pages),减少磁盘读取。
  • 查询需要访问数据时,会优先从缓冲池读取。
  • 写数据时,先写入缓冲池中的 脏页(Dirty Pages),再由后台 Checkpoint/Lazy Writer 刷回磁盘。

(2)Plan Cache(执行计划缓存)

  • 保存 SQL 编译后的执行计划。
  • 避免每次执行 SQL 都重新编译。
  • 内存不足时,会按照 LRU(最近最少使用)淘汰旧计划。

(3)Query Execution Memory(查询执行内存)

  • 用于 排序(Sort)、哈希连接(Hash Join)、索引创建 等操作的临时工作区。

  • 分配方式:

    • 先向 内存授予机制(Memory Grant Framework) 申请。
    • 如果内存不足,会触发 查询等待(RESOURCE_SEMAPHORE 等待类型)

(4)其他内部组件

  • Lock Manager:用于锁信息存储。
  • Connection Context:会话上下文信息。
  • Columnstore/Object Pool:列存储索引、In-Memory OLTP 的内存使用。

3. 内存使用过程(业务层面)

举个例子,业务执行一个 SQL 查询时,SQL Server 内存分配大致过程是:

  1. 解析与编译

    • 查询语句进入解析器,编译后存入 Plan Cache
    • 如果计划已存在,则直接复用,不需要额外内存。
  2. 执行阶段

    • 如果需要访问数据页,先查 Buffer Pool:

      • 命中:直接读取缓存,不额外占用内存。
      • 未命中:从磁盘读入 8KB 页,放到 Buffer Pool。
  3. 执行运算(如排序/哈希)

    • Query Execution Memory 申请一块内存(Memory Grant)。
    • 如果内存不足,查询会排队等待(出现 RESOURCE_SEMAPHORE 等待事件)。
    • 分配成功后,查询在内存中处理数据。
  4. 返回结果 / 写数据

    • 数据修改写入 Buffer Pool 中的页,标记为 Dirty Page。
    • 后台写入磁盘(异步)。

4. 总结

  • 预占内存 → 保证性能和稳定性,避免频繁向操作系统申请内存。
  • 内部划分 → Buffer Pool、Plan Cache、Query Execution Memory、锁/上下文等组件共享使用。
  • 业务分配 → 查询通过 Memory Grant 框架向 SQL Server 内部分配,缓存和执行空间动态调整。

要不要我帮你画一个 MSSQL 内存分配流程的 Mermaid 流程图(比如从 OS → SQL Server → 内部组件 → 业务查询的分配过程),方便直观理解?

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