SQL Server体系结构

与其他RDBMS软件类似，SQL Server构建于SQL之上，SQL是一种用于与关系数据库交互的标准编程语言。 SQL Server与Transact-SQL或T-SQL绑定，后者是Microsoft的SQL实现，它添加了一组专有的编程结构。

SQL Server专门在Windows环境中工作超过20年。 2016年，微软首次推出了Linux版本的SQL Server。 SQL Server 2017于2016年10月普遍发布，可在Windows和Linux上运行。

1. SQL Server体系结构

下图说明了SQL Server的体系结构：

从宏观来看，SQL Server里由四个部分组成，分别是：Protocols、Query Processor 、Storage Engine 、SQL OS。 如下图：（图片来源)

SQL Server由两个主要组件组成：

• 数据库引擎(Database Engine)
• SQLOS

数据库引擎
SQL Server的核心组件是数据库引擎。 数据库引擎由处理查询的关系引擎和管理数据库文件，页面，索引等的存储引擎组成。数据库引擎也创建并执行数据库对象，如存储过程，视图和触发器。

关系引擎
关系引擎包含确定执行查询的最佳方式的组件。 关系引擎也称为查询处理器。关系引擎基于输入查询从存储引擎请求数据并处理结果。
关系引擎的一些任务包括查询处理，内存管理，线程和任务管理，缓冲区管理和分布式查询处理。

存储引擎
存储引擎负责存储和检索来自存储系统(如磁盘和SAN)的数据。

SQLOS
在关系引擎和存储引擎下是SQL Server操作系统或SQLOS。
SQLOS提供许多操作系统服务，如内存和I/O管理。 其他服务包括异常处理和同步服务。

协议层，为SQL Server最外层，是应用程序（application）向SQL Server访问的接口。

其中，Protocols是使用TDS来规范通讯格式 （TDS是一种数据格式，用来给protocols接收/解析data），故application需要把自己想发的数据转成TDS的数据格式，才能再通过网络发给SQL Server接收，如下图。

更细节的话，可以知道Protocols有分三种连接方式，分别是：Shared memory、Named Pipes、TCP/IP

• Shared memory：for Local server的application连接SQL Server用
• Named Pipes：for local area networks (LANs)
• TCP/IP：for Local 以外的所有application用的

故如果你的application连不上SQL Server，可以根据application的网域，去检查相对应Protocol的是否有开启。

查询处理器，又称关系引擎（Relational Engine），为SQL Server中间层也是最核心部分之一，用来分析Query和寻找适合的plan，并执行它（若在这过程中需要数据，则会向Storage Engine发送数据请求）。

大致上Query Processer的处理顺序为
Parsing → Binding → Query Optimization → Query Execution → Query Results

详细说明：

若现在有Query进来，则Query Processor的处理顺序为

1. 产生一个逻辑树来分析T-SQL（判断此语法要去哪个source拿资料，是否有join以及是否有filter条件）
2. 分析后，把会用到的Object转成ID并连结在一起
3. 查看Buffer pool里的Execution Plan Cache 是否有可用的Execution plan
4. 若有则会直接用; 如果没有则会产生Query Tree（语法树）
5. Query Tree会先判断此Query是否可优化，若是不可再优化的语法则会直接执行（e.g. DDL）; 若是可再优化的语法（e.g. DML）则会先mark起来，丢给Query Optimization优化
6. 再由Query Optimization产生所有可能的plans，并筛选出最后的Execution plan （过程中若有需要则会向Storage Engine中的Access Methods互相要数据或修改数据）
7. 执行最后的Execution plan，并把此plan放入Buffer pool中，以及把刚刚使用到的数据还给Storage Engine
8. 以TDS的数据格式将结果传回给application

PS： Buffer pool里有Execution plan cache和data cache

存储引擎，里面包含了Access Methods、Transaction services、Buffer Manager… 等等

Access Methods：

1. 创建与扫描资料页和index页
2. 对buffer manager发出请求要资料
   …

Transaction services： 大致上来说为确保资料正确性

Buffer Manager：管理Buffer Pool的数据

单独的应用层，位在SQL Server的最底层。

主要功能为调度资源、分配内存、管理schedule… 等等。

如果SQL Server需要用到SQL OS时，SQL OS会分配工人去处理工作

SQL Server服务和工具
Microsoft与SQL Server一起提供数据管理和商业智能(BI)工具和服务。

对于数据管理，SQL Server包括SQL Server Integration Services(SSIS)，SQL Server数据质量服务和SQL Server主数据服务。 为了开发数据库，SQL Server提供了SQL Server数据工具; 以及管理，部署和监视数据库SQL Server具有SQL Server Management Studio(SSMS)。

对于数据分析，SQL Server提供SQL Server Analysis Services(SSAS)。 SQL Server Reporting Services(SSRS)提供数据的报告和可视化。 机器学习服务技术首先出现在SQL Server 2016中，该服务器已从R服务重命名。

SQL Server版本
SQL Server有四个主要版本，它们具有不同的捆绑服务和工具。 两个版本免费提供：

• SQL Server Developer版 – 用于数据库开发和测试。
• SQL Server Expression版 – 适用于小型数据库，其大小最大为10 GB的磁盘存储容量。
• 企业版 – 对于更大和更关键的应用程序，SQL Server提供包含所有SQL Server功能的企业版。
• SQL Server标准版 – 具有Enterprise Edition的部分功能集，并且在服务器上限制了可配置的处理器核心和内存的数量。

[SQL Server] 基本SQL Server架构 | 当Eva搭上DBA航班之后 – 点部落 (dotblogs.com.tw)