tempdb, база данных

Статья
02/12/2022
Чтение занимает 13 мин

Применимо к: SQL Server (все поддерживаемые версии) База данных SQL Azure

В этой статье описывается системная база данных tempdb. Она является глобальным ресурсом, доступным всем пользователям, которые подключены к экземпляру SQL Server, Базе данных SQL Azure или Управляемому экземпляру SQL Azure.

Обзор

Системная база данных tempdb — это глобальный ресурс, содержащий следующее:

Временные пользовательские объекты, созданные явно. К ним относятся глобальные или локальные временные таблицы и индексы, временные хранимые процедуры, табличные переменные, возвращаемые функциями с табличными значениями таблицы и курсоры.
Внутренние объекты, создаваемые ядром СУБД. К ним относятся следующие:
- Рабочие таблицы, хранящие промежуточные результаты буферов, курсоры, сортировки и временное хранилище больших объектов (LOB).
- рабочие файлы для операций хэш-соединения или статистических хэш-выражений;
- промежуточные результаты сортировки для таких операций, как создание или перестроение индексов (если указать SORT_IN_TEMPDB), либо определенных запросов GROUP BY, ORDER BY или UNION.
Каждый внутренний объект использует минимум девять страниц: страницу IAM и восьмистраничный экстент. Дополнительные сведения см. в разделе Страницы и экстенты.
Хранилища версий. Это коллекции страниц данных со строками данных, которые поддерживают функции управления версиями строк. Существует два типа хранилищ: общее хранилище версий и хранилище версий для построения индекса в подключенном режиме. Хранилища версий содержат следующее:
- версии строк, создаваемые транзакциями изменения данных в базе данных, которая использует READ COMMITTED через транзакции изоляции моментальных снимков и транзакции изоляции управления версиями строк;
- версии строк, создаваемые транзакциями изменения данных для таких функций, как операции с индексами в подключенном режиме, функции MARS (множественный активный результирующий набор) и триггеры AFTER.

Операции в tempdb в минимальном объеме записываются в журнал, что позволяет откатывать транзакции. tempdb создается заново при каждом запуске SQL Server, чтобы система всегда запускалась с чистой копией базы данных. Временные таблицы и хранимые процедуры удаляются автоматически при отключении, и при выключении системы нет активных соединений.

tempdb не требует сохранения каких-либо данных между сеансами SQL Server. Операции резервного копирования и восстановления для tempdb недопустимы.

Физические свойства tempdb в SQL Server

В следующей таблице приводятся исходные значения конфигурации для файлов данных и журналов tempdb в SQL Server. Значения основаны на значениях по умолчанию для базы данных model. Размеры этих файлов могут немного отличаться в зависимости от выпуска SQL Server.

Файл	Логическое имя	Физическое имя	Начальный размер	Увеличение размера файлов
Первичные данные	tempdev	tempdb.mdf	8 МБ	Автоматическое увеличение на 64 МБ до заполнения диска.
Вторичные файлы данных.	temp#	tempdb_mssql_ # .ndf	8 МБ	Автоматическое увеличение на 64 МБ до заполнения диска.
Журнал	templog	templog.ldf	8 МБ	Автоматическое увеличение на 64 МБ до максимального размера в 2 ТБ.

Количество вторичных файлов данных зависит от числа логических процессоров на компьютере. Как правило, если число логических процессоров меньше или равно восьми, используйте равное ему число файлов данных. Если число логических процессоров больше восьми, используйте восемь файлов данных. Если состязание сохраняется, увеличьте число файлов данных на значение, кратное четырем, пока состязание не снизится до приемлемого уровня, или внесите изменения в рабочую нагрузку или код.

Примечание

Количество файлов данных по умолчанию основано на общих рекомендациях, приведенных в статье KB 2154845.

Примечание

Чтобы проверить текущий размер и параметры увеличения для tempdb, выполнить запрос к представлению tempdb.sys.database_files.

Перемещение данных и файлов журналов базы данных tempdb в SQL Server

Сведения о перемещении файлов журналов и данных tempdb см. в статье Перемещение системных баз данных.

Параметры базы данных для tempdb в SQL Server

В следующей таблице приводится список значений по умолчанию для каждого параметра базы данных tempdb, а также возможность его изменения. Чтобы просмотреть текущие настройки этих параметров, используйте представление каталога sys.databases .

Параметр базы данных	Значение по умолчанию	Можно ли изменить
ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION	OFF	Да
ANSI_NULL_DEFAULT	OFF	Да
ANSI_NULLS	OFF	Да
ANSI_PADDING	OFF	Да
ANSI_WARNINGS	OFF	Да
ARITHABORT	OFF	Да
AUTO_CLOSE	OFF	нет
AUTO_CREATE_STATISTICS	ON	Да
AUTO_SHRINK	OFF	нет
AUTO_UPDATE_STATISTICS	ON	Да
AUTO_UPDATE_STATISTICS_ASYNC	OFF	Да
CHANGE_TRACKING	OFF	нет
CONCAT_NULL_YIELDS_NULL	OFF	Да
CURSOR_CLOSE_ON_COMMIT	OFF	Да
CURSOR_DEFAULT	GLOBAL	Да
Параметры доступности базы данных	ONLINE MULTI_USER READ_WRITE	Нет Нет Нет
DATE_CORRELATION_OPTIMIZATION	OFF	Да
DB_CHAINING	ON	нет
ENCRYPTION	OFF	нет
MIXED_PAGE_ALLOCATION	OFF	нет
NUMERIC_ROUNDABORT	OFF	Да
PAGE_VERIFY	Значение CHECKSUM для новых установок SQL Server. Значение NONE для обновлений SQL Server.	Да
PARAMETERIZATION	ПРОСТОЙ	Да
QUOTED_IDENTIFIER	OFF	Да
READ_COMMITTED_SNAPSHOT	OFF	нет
RECOVERY	ПРОСТОЙ	нет
RECURSIVE_TRIGGERS	OFF	Да
Параметры компонента Service Broker	ENABLE_BROKER	Да
TRUSTWORTHY	OFF	нет

Описание этих баз данных см. в статье Параметры ALTER DATABASE SET (Transact-SQL).

tempdb в Azure SQL

Поведение tempdb в Базе данных SQL Azure отличается от ее поведения в SQL Server, Управляемом экземпляре SQL Azure и в SQL Server на виртуальных машинах Azure.

tempdb в Базе данных SQL

Отдельные базы данных и базы данных в пуле в службе База данных SQL Azure поддерживают глобальные временные таблицы и глобальные временные хранимые процедуры, которые хранятся в tempdb и имеют область действия на уровне базы данных. Глобальные временные таблицы и глобальные временные хранимые процедуры являются общими для всех сеансов пользователей в рамках одной базы данных. Сеансы пользователей, связанные с другими базами данных, не имеют доступа к глобальным временным таблицам. Дополнительные сведения см. в разделе Глобальные временные таблицы (база данных SQL Azure) в области базы данных.

Для отдельной базы данных или баз данных в пуле в службе "База данных SQL Azure" из всех системных баз данных доступны только база данных master и tempdb. Дополнительные сведения см. в статье Что собой представляет логический сервер в Azure.

Дополнительные сведения о размерах tempdb в Базе данных SQL Azure см. в следующих статьях:

модель приобретения на основе виртуальных ядер: отдельные базы данных, базы данных в пуле;
модель приобретения на основе DTU: отдельные базы данных, базы данных в пуле.

tempdb в Управляемом экземпляре SQL

Управляемый экземпляр SQL Azure поддерживает временные объекты так же, как и SQL Server, где все глобальные временные таблицы и глобальные временные хранимые процедуры доступны всем пользовательским сеансам в пределах одного управляемого экземпляра. Аналогично доступны все системные базы данных.

Дополнительные сведения о размерах tempdb в Управляемом экземпляре SQL Azure см. в статье Ограничения ресурсов.

Ограничения

С базой данных tempdb нельзя выполнять следующие операции:

Добавление файловых групп.
Резервное копирование и восстановление из копии.
Изменение параметров сортировки. Параметрами сортировки по умолчанию являются параметры сортировки сервера.
Изменение владельца базы данных. Владельцем tempdb является sa
Создание моментального снимка базы данных.
Удаление базы данных.
Удаление пользователя guest из базы данных.
Включение отслеживания измененных данных.
Участие в зеркальном отображении базы данных.
Удаление первичной файловой группы, первичного файла данных или файла журнала.
Переименование базы данных или первичной файловой группы.
Выполнение DBCC CHECKALLOC.
Выполнение DBCC CHECKCATALOG.
Перевод базы данных в режим OFFLINE.
Перевод базы данных или первичной файловой группы в режим READ_ONLY.

Разрешения

Любой пользователь может создавать временные объекты в tempdb. Если не предоставлены дополнительные разрешения, пользователям доступны только принадлежащие им объекты. Можно отозвать разрешение на подключение к tempdb, чтобы запретить пользователю работать с tempdb. Но делать это не рекомендуется, так как tempdb требуется для выполнения некоторых стандартных операций.

Оптимизация производительности базы данных tempdb в SQL Server

Размер и физическое размещение базы данных tempdb может влиять на производительность системы. Например, если для базы данных tempdb установлен слишком малый размер, часть системной нагрузки может приходиться на автоувеличение tempdb до размера, требуемого для поддержки рабочей нагрузки при каждом перезапуске экземпляра SQL Server.

По возможности используйте мгновенную инициализацию файлов, чтобы повысить производительность операций увеличения файлов данных.

Заранее выделите место для всех файлов tempdb, установив для файла размер, достаточный для обеспечения обычной рабочей нагрузки в среде. Предварительное выделение позволяет избежать слишком частого расширения tempdb, способного повлиять на производительность. Следует установить автоувеличение для базы данных tempdb, чтобы увеличить место на диске для незапланированных исключений.

Файлы данных в каждой файловой группе должны иметь одинаковый размер, так как SQL Server использует алгоритм пропорционального заполнения, который повышает вероятность выделения памяти в файлах с большим объемом свободного пространства. Разделение tempdb на множество файлов данных равного размера обеспечивает эффективное выполнение использующих tempdb операций с высокой степенью параллелизма.

Установите приемлемое значение шага увеличения размера файла, чтобы оно не было слишком низким для файлов базы данных tempdb. Если увеличение размера файлов будет слишком малым по сравнению с объемом записываемых в tempdb данных, tempdb может постоянно требовать расширения. Это скажется на производительности.

Чтобы проверить текущий размер и параметры увеличения для tempdb, используйте следующий запрос:

 SELECT name AS FileName,
    size*1.0/128 AS FileSizeInMB,
    CASE max_size
        WHEN 0 THEN 'Autogrowth is off.'
        WHEN -1 THEN 'Autogrowth is on.'
        ELSE 'Log file grows to a maximum size of 2 TB.'
    END,
    growth AS 'GrowthValue',
    'GrowthIncrement' =
        CASE
            WHEN growth = 0 THEN 'Size is fixed.'
            WHEN growth > 0 AND is_percent_growth = 0
                THEN 'Growth value is in 8-KB pages.'
            ELSE 'Growth value is a percentage.'
        END
FROM tempdb.sys.database_files;
GO

Поместите базу данных tempdb в быструю подсистему ввода-вывода. Если имеется много непосредственно присоединенных дисков, то используйте чередование дисков. Отдельные файлы данных tempdb или их группы не обязательно должны располагаться на разных дисках или шпинделях, если только у вы не наблюдаете узкие места в подсистеме ввода-вывода.

Расположите базу данных tempdb на дисках, отличающихся от используемых пользовательскими базами данных.

Увеличение производительности базы данных tempdb в SQL Server

Начиная с версии SQL Server 2016 (13.x);, производительность tempdb дополнительно оптимизирована следующим образом:

Временные таблицы и табличные переменные кэшируются. Кэширование позволяет операциям удаления и создания временных объектов выполняться очень быстро. Кэширование также снижает вероятность возникновения состязаний, связанных с метаданными и выделением страниц.
Усовершенствован протокол кратковременных блокировок выделения страниц для снижения количества используемых кратковременных блокировок UP (обновление).
Снижены затраты ресурсов на ведение журнала tempdb — уменьшено потребление пропускной способности подсистемы ввода-вывода файлом журнала tempdb.
Программа установки добавляет множество файлов данных tempdb при установке нового экземпляра. Эту задачу можно выполнить с помощью нового элемента управления для ввода в пользовательском интерфейсе в разделе Настройка ядра СУБД и параметра командной строки /SQLTEMPDBFILECOUNT. По умолчанию программа установки добавляет столько файлов данных tempdb, сколько имеется логических процессоров, но их может быть не больше восьми.
При наличии множества файлов данных tempdb автоматическое увеличение выполняется для всех файлов в одно время и в равном объеме согласно параметрам увеличения. Флаг трассировки 1117 больше не требуется.
Для всех операций распределения в tempdb используются единообразные экстенты. Флаг трассировки 1118 больше не требуется.
Для первичной файловой группы свойство AUTOGROW_ALL_FILES включено и не может быть изменено.

Дополнительные сведения об улучшениях производительности в tempdb см. в статье блога TEMPDB — Files and Trace Flags and Updates, Oh My! (TEMPDB — файлы, флаги трассировки и обновления).

Оптимизированные для памяти метаданные tempdb

Состязание метаданных tempdb всегда было узким местом для масштабируемости многих рабочих нагрузок, выполняющихся в SQL Server. В SQL Server 2019 (15.x) появилась новая функция оптимизированных для памяти метаданных tempdb, входящая в семейство функций выполняющейся в памяти базы данных.

Она эффективно устраняет существующее узкое место и открывает новый уровень масштабируемости для рабочих нагрузок, активно использующих tempdb. В SQL Server 2019 (15.x) системные таблицы, связанные с управлением метаданными временных таблиц, можно переместить в неустойчивые таблицы без кратковременной блокировки, оптимизированные для памяти.

Сейчас функция оптимизированных для памяти метаданных tempdb недоступна для Базы данных SQL Azure и Управляемых экземпляров SQL Azure.

Просмотрите это 7-минутное видео, чтобы узнать, как и когда следует использовать метаданные tempdb, оптимизированные для памяти:

Настройка и использование метаданных оптимизированной для памяти базы данных tempdb

Чтобы согласиться на применение этой новой функции, используйте следующий скрипт:

ALTER SERVER CONFIGURATION SET MEMORY_OPTIMIZED TEMPDB_METADATA = ON;

Чтобы это изменение конфигурации вступило в силу, нужно перезапустить службу.

Вы можете проверить, является ли tempdb оптимизированной для памяти, используя следующую команду T-SQL:

SELECT SERVERPROPERTY('IsTempdbMetadataMemoryOptimized');

Если по какой-то причине не удается запустить сервер после включения оптимизированных для памяти метаданных tempdb, можно обойти эту функцию, запустив экземпляр SQL Server в минимальной конфигурации с помощью параметра запуска -f. После этого вы можете отключить функцию и перезапустить SQL Server в нормальном режиме.

Чтобы защитить сервер от потенциальных состояний нехватки памяти, можно привязать tempdb к пулу ресурсов. В этом случае вместо действий, которые обычно выполняются при привязке пула ресурсов к базе данных, следует использовать команду ALTER SERVER.

ALTER SERVER CONFIGURATION SET MEMORY_OPTIMIZED TEMPDB_METADATA = ON (RESOURCE_POOL = 'pool_name');

Кроме того, даже если метаданные оптимизированной для памяти базы данных tempdb уже включены, чтобы это изменение вступило в силу, требуется перезагрузка.

Ограничения оптимизированной для памяти базы данных tempdb

Включение и отключение функции не является динамическим. Из-за внутренних изменений, которые необходимо внести в структуру tempdb, для включения или отключения этой функции требуется перезапуск.
Отдельная транзакция не может обратиться к таблицам, оптимизированным для памяти, в более чем одной базе данных. Все транзакции, связанные с таблицей, оптимизированной для памяти, в пользовательской базе данных, не смогут обратиться к системным представлениям tempdb в той же транзакции. Если вы попытаетесь обратиться к системным представлениям tempdb в транзакции с участием таблицы, оптимизированной для памяти, в пользовательской базе данных, возникнет следующая ошибка:
```
A user transaction that accesses memory optimized tables or natively compiled modules cannot access more than one user database or databases model and msdb, and it cannot write to master.
```
Пример.
```
BEGIN TRAN;

SELECT *
FROM tempdb.sys.tables;  -----> Creates a user in-memory OLTP transaction in tempdb

INSERT INTO <user database>.<schema>.<mem-optimized table>
VALUES (1); ----> Tries to create a user in-memory OLTP transaction in the user database but will fail

COMMIT TRAN;
```
Запросы к таблицам, оптимизированным для памяти, не поддерживают указания блокировки и изоляции, поэтому запросы к представлениям каталога оптимизированной для памяти tempdb не будут учитывать указания блокировки и изоляции. Как и в случае с другими системными представлениями каталога в SQL Server, все транзакции для системных представлений будут находиться в изоляции READ COMMITTED (или READ COMMITTED SNAPSHOT в нашем случае).
Если оптимизированные для памяти метаданные tempdb включены, индексы columnstore нельзя создавать во временных таблицах.
В связи с ограничением на индексы columnstore использование системной хранимой процедуры sp_estimate_data_compression_savings с параметром сжатия данных COLUMNSTORE или COLUMNSTORE_ARCHIVE не поддерживается, если включены оптимизированные для памяти метаданные tempdb.

Примечание

Эти ограничения применяются только при создании ссылок на системные представления tempdb. При необходимости вы сможете создать временную таблицу в той же транзакции, где обращаетесь к таблице, оптимизированной для памяти, в пользовательской базе данных.

Планирование ресурсов для tempdb в SQL Server

Определение требуемого размера tempdb в рабочей среде SQL Server зависит от многих факторов. Как описано выше, эти факторы включают текущую рабочую нагрузку и используемые функции SQL Server. Рекомендуется проанализировать текущую рабочую нагрузку, выполнив следующие задачи в среде тестирования SQL Server:

Включите автоувеличение для tempdb.
Запускайте отдельные запросы или файлы трассировки рабочей нагрузки и следите за использованием диска базой данных tempdb.
Выполняйте операции обслуживания индексов, например перестроение индексов, и следите за использованием диска базой данных tempdb.
Используйте значения используемого пространства на диске из предыдущих шагов для прогнозирования общей рабочей нагрузки. Скорректируйте полученное значение с учетом предполагаемой параллельной обработки и задайте соответствующий размер tempdb.

Мониторинг использования tempdb

Нехватка места на диске для tempdb может привести к значительным сбоям рабочей среды SQL Server, а также помешать работающим приложениям завершить операции. Для отслеживания места на диске, используемого в файлах tempdb, можно применять динамическое административное представление sys.dm_db_file_space_usage:

 -- Determining the amount of free space in tempdb
SELECT SUM(unallocated_extent_page_count) AS [free pages],
  (SUM(unallocated_extent_page_count)*1.0/128) AS [free space in MB]
FROM tempdb.sys.dm_db_file_space_usage;

-- Determining the amount of space used by the version store
SELECT SUM(version_store_reserved_page_count) AS [version store pages used],
  (SUM(version_store_reserved_page_count)*1.0/128) AS [version store space in MB]
FROM tempdb.sys.dm_db_file_space_usage;

-- Determining the amount of space used by internal objects
SELECT SUM(internal_object_reserved_page_count) AS [internal object pages used],
  (SUM(internal_object_reserved_page_count)*1.0/128) AS [internal object space in MB]
FROM tempdb.sys.dm_db_file_space_usage;

-- Determining the amount of space used by user objects
SELECT SUM(user_object_reserved_page_count) AS [user object pages used],
  (SUM(user_object_reserved_page_count)*1.0/128) AS [user object space in MB]
FROM tempdb.sys.dm_db_file_space_usage;

Для мониторинга действий выделения и освобождения страниц в tempdb на уровне сеансов или задач можно использовать динамические административные представления sys.dm_db_session_space_usage и sys.dm_db_task_space_usage. Эти представления позволяют выявлять большие запросы, временные таблицы или табличные переменные, которые используют много места на диске для tempdb. Кроме того, вы можете использовать несколько счетчиков для мониторинга свободного места в базе данных tempdb и ресурсов, использующих tempdb.

-- Obtaining the space consumed by internal objects in all currently running tasks in each session
SELECT session_id,
  SUM(internal_objects_alloc_page_count) AS task_internal_objects_alloc_page_count,
  SUM(internal_objects_dealloc_page_count) AS task_internal_objects_dealloc_page_count
FROM sys.dm_db_task_space_usage
GROUP BY session_id;

-- Obtaining the space consumed by internal objects in the current session for both running and completed tasks
SELECT R2.session_id,
  R1.internal_objects_alloc_page_count
  + SUM(R2.internal_objects_alloc_page_count) AS session_internal_objects_alloc_page_count,
  R1.internal_objects_dealloc_page_count
  + SUM(R2.internal_objects_dealloc_page_count) AS session_internal_objects_dealloc_page_count
FROM sys.dm_db_session_space_usage AS R1
INNER JOIN sys.dm_db_task_space_usage AS R2 ON R1.session_id = R2.session_id
GROUP BY R2.session_id, R1.internal_objects_alloc_page_count,
  R1.internal_objects_dealloc_page_count;

tempdb, база данных

Обзор

Физические свойства tempdb в SQL Server

Перемещение данных и файлов журналов базы данных tempdb в SQL Server

Параметры базы данных для tempdb в SQL Server

tempdb в Azure SQL

tempdb в Базе данных SQL

tempdb в Управляемом экземпляре SQL

Ограничения

Разрешения

Оптимизация производительности базы данных tempdb в SQL Server

Увеличение производительности базы данных tempdb в SQL Server

Оптимизированные для памяти метаданные tempdb

Настройка и использование метаданных оптимизированной для памяти базы данных tempdb

Ограничения оптимизированной для памяти базы данных tempdb

Планирование ресурсов для tempdb в SQL Server

Мониторинг использования tempdb

Дальнейшие действия