SQL Server SQL Linux에서 인스턴스 파일 초기화 차이점

 

·       Version : SQL Server, SQL Server Linux

 

SQL Server 로그 파일 또는 데이터 파일이 증가하거나 새로 작성될때인스턴트 파일 초기화 작업을 진행한다이번 포스트에서는 인스턴스 파일이 초기화 될때기본 파일 시스템 구현과 Windows  Linux 간의 동작 차이를 알아본다.

·       Database File Initialization : https://docs.microsoft.com/en-us/sql/relational-databases/databases/database-instant-file-initialization?view=sql-server-2017

 

SQL Server 데이터  로그 파일을 만들거나 확장(증가)할때 아래 API 호출 한다.

·       CreateFile : 파일 작성 또는 열기

·       SetEndOfFile : 파일 크기를 설정하고 I/O 장치에서 공간을 확보

·       SetFileValidData : 유효한 데이터 크기 설정

 

파일이 로그 파일(LDF) 경우 SQL Server 알려진 패턴값을 할당된 공간에 쓴다데이터 파일 (MDF, NDF) 경우 SQL Server 인스턴스 파일 초기화  추적 플래그 1805 설정을 확인하여 할당된 공간에 패턴값을 쓸지 여부를 결정한다.

TF 1805 : 데이터 파일에 대한 인스턴스 파일 초기화를 비활성화 한다.

참고 스탬핑은 일반적으로 최적의 성능과 Windows  Linux 파일 시스템 페이지  블록크기 정렬과 정렬을 위해 4MB 청크로 수행

 

[Windows]

Windows 파일 시스템(NTFS, RTFS)에는 파일을 즉시 초기화 하기 위한  개의 멤버키가 있다.

·       EOF : 파일  위치

·       VDL : 유효한 데이터 길이 위치

 

Empty File

파일이 처음 작성될  EOF VDL 모두 파일의 시작을 가리킨다.

·       EOF = 0

·       VLD = 0


     

 

SetEndOfFile

SetEndOfFile 파일을 확장하여 I/O 장치에서 공간을 확보하고 EOF 값을 조정한다. VLD 값은 변경되지 않은 상태로 유지된다.

·       EOF = 10G

·       VLD = 0

   

SetFileValidData

SetFileValidData VDL 이동하는데 사용된다. VDL 기록된 것으로 간주되는 경우(쓰기가 수행되지 않은 경우에도) VDL 오프셋 이전의 모든 데이터와 VDL 이전의 공간 읽기는 I/O 장치에서 오래된 데이터를 반환할  있다. VDL 이후의 데이터는 유효하지 않은 것으로 간주되며 읽기 요청에 대해 0 리턴된다.

·       EOF = 10GB

·       VDL = 1GB

참고 : 보안 고려사항과 관련된 내용은 위의Database File Initialization 문서를 참고한다.

 

Write beyond the current VDL (WriteFile*)

VDL 오프셋 이상으로 쓰기가 발생하면 WindowsVDL 이동하여 쓰기를 수용하고 이전 VDL 쓰기 요청 시작 사이의 오프셋에 0 쓴다.

·       EOF = 10GB

·       이전 VDL =1 GB

·       VDL = 5GB

 

Instant File Initialization (New File)

VDL 증분 변경 대신 SQL Server SetEndOfFile 빠른 할당 기능을 사용하고  동일한 오프셋으로 SetFileValidData 호출한다. VDL이전의 모든 데이터는 Windows 파일 시스템에 의해 쓰여진(유효한) 것으로 간주된다. 인스턴트 파일 초기화가 활성화  경우 Windows 0 쓰지 않으며 SQL Server 데이터 파일의 패턴을 스탬프 처리 하지 않는다. 내부 SQL Server 데이터베이스 할당 구조는 SQL Server 데이터 파일 할당  유효한 데이터 읽기 활동을 추적한다.

 

Instant File Initialization (Grow)

인스턴스 파일 초기화를 사용하여 파일을 확장하면  오프셋으로 SetEndOfFile  SetFileValidData 수행된다. Windows   오프셋과 이전 오프셋 사이의 데이터를 유요한 것으로 취급한다.

 

 

[Linux]

Fallocate(http://man7.org/linux/man-pages/man2/fallocate.2.html시스템 호출(ABI) 사용한 Linux 지원 파일 할당 Windows API호출은 아래와 같이 Linux ABI 호출에 매핑 된다.

·       CreateFile : Linux 사용

·       SetEndOfFile : Linux fallocate 사용

·       SetFileValidData : Linux Noop

 

Windows Linux 파일 시스템의 주요 차이점은 유효한 데이터 길이( VDL) 아닌 범위를 추적한다. Linux에서  범위에는 I/O 장치에 쓰여 졌는지 여부를 나타내는 플래그가 포함된다.

Empty File

파일이 처음 작성될   EOF= 0이고 포함 범위는 기록되지 않도록 (N)으로 설정된다. 쓰지 않은 범위의 읽기는 Linux에서 항상 0 반환한다. LinuxI/O 장치를 사용하지 않지만 단순히 쓰지 않는 범위로 추적된 공간에 대해 리턴 버퍼를 0으로 채운다.

 

힌트 : 익스텐트 크기  조정에 대해서는 Linux 파일 시스템 설명서를 확인한다. 기본 크기는 일반적으로 최적의 성능을 위해 SQL Server 페이지는8K  64K 범위 경계에  맞는 메모리 페이지 크기 경계(주로4K) 정렬된다.

 

SetEndOfFile

파일 크기 증가는 대체 호출로 발생한다. Linux I/O 장치에서 공간을 확보하고  EOF 추적 범위 메타 데이터를 설정하여 기록되지 않음을 나타낸다. Fallocate SetEndOfFile Windows 파일 시스템의 공간을 확보하는 것처럼 공간을 확보하여 대용량 파일을 빠르게 생성할  있다. 차이점은 SetFileValidData이다. Linux 실제 쓰기 없이 범위 추적을 쓰기 설정하는 기능을 제공하지 않는다.

 

 

성능 고려 사항 : 대상 파일 시스템에 대해 fallocate 지원되지 않으면 SQL Server ftruncate 사용한다. 이름과 달리 ftruncate ABI 파일을 늘리는데 사용될  있지만  프로비저닝된 조장이다.(공간은 메타데이터만 업데이트 되지 않는다.) ftruncate 필요한 경우 실제 공간을 확보하고 제공하기 위해 SQLPAL 파일에 0 쓴다. SQLPAL 프로세스에 대한 오류가 없고 읽기 동작이 없다.

 

Write

 번째 쓰기가 수행되면 범위에 대한 메타 데이터도 업데이트 된다. 쓰기  쓰기 되지 않은 데이터를 추적하기 위해 익스텐트를 분할하거나Linux 커널에 의해 확장된 쓰기는 디스크의 공간에 0 쓰므로 전체 익스텐트가 쓰기 된것으로 표시될  있다.

 

참고 : 대부분의 Linux 파일 시스템에서는  번의 쓰기 요청이 발생하지만 쓰기 크기  오프셋 정렬에 따라  커질수 있다. (데이터 파일 요청1개와 메타데이터 변경 요청 1)

 

 

Windows 에서 SetFileValidData 단일  메타 데이터 작업이다. VDL 설정되면 쓰기(순차 또는 임의) VDL == EOF 추가 메타 데이터 업데이트가 필요하지 않다. Linux에서 쓰기에는 데이터 쓰기  메타 데이터 쓰기가 필요한 익스텐트 업데이트가 필요하다. Linux 또는 Windows에서 가능한  빨리 파일을 쓰고 확장할  있다그러나 Linux에서 처음 쓰기를 수행하면 메타 데이터가 유지관리 된다.

·       데이터베이스에서 쓰기 속도가 중요한 경우 익스텐트 파일 초기화를 사용하고  번째 쓰기에 추가 오버헤드가 발생하도록 한다.

 

참고 대부분의 쓰기 작업은Checkpoint 또는 Lazy Write 같은 백그라운드 프로세스로 수행되므로 SQL Server에서 오버헤드를 숨기는 경우가 많다활성 SQL Server 세션에서 쓰기가 발생할  있으므로 대량 로드는 예외이다.

 

·        쓰기 속도를 늘릴수 있는 경우 -T1805 사용하면 데이터베이스가 쓰기  확장 중에 데이터파일 공간을 스탬핑 되도록   있다스탬핑은  청크로 최적화되어 있으며  번째 쓰기 데이터  메타 데이터 작업이 발생하는 쓰기 경로가 된다위치가 기록(스탬프되면  이상 추가 메타 데이터 쓰기가 필요하지 않다.

 

참고 파일 시스템이 fallocate 지원하지 않으면 SQLPAL 의해 파일에 0 기록된다로그 파일(LDF) 알려진 패턴(0으로 작성) 표시하며 SQLPAL 공간을 0으로 채울때 메타데이터가 이미 업데이트 되었으므로 데이터 파일에 대한 인스턴스 파일 초기화를 안전하게 유지할  있다.

 

[참고자료]

https://blogs.msdn.microsoft.com/bobsql/2018/12/10/sql-server-instant-file-initialization-setfilevaliddata-windows-vs-fallocate-linux/

 

 

2019-09-13 / Sungwook Kang / http://sungwookkang.com

 

 

SQL Server, SQL Linux, File System, Windows, Linux, SetFileValidData (Windows) vs fallocate (Linux), T1805, SetEndOfFile, SetFileValidData, VDL



출처: https://sqlmvp.tistory.com/1338 [Database Lab]




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