SQL Server 数据库文件和文件组
| 文件 |
| 类型 | 扩展名 | 全称 |
|---|---|---|
| 主要数据文件 | .mdf | primary data file |
| 次要数据文件 | .ndf | secondary data file |
| 事务日志文件 | .ldf | log data file |
主要数据文件（*.mdf）
- 主要数据文件的建议文件扩展名是 .mdf。
- 主要数据文件包含数据库的启动信息，并指向数据库中的其他文件，存储部分或全部的数据。用户数据和对象可存储在此文件中，也可以存储在次要数据文件中。
- 每个数据库有一个主要数据文件。
- mdf 文件并非普通文件，因此不借助相应软件是无法打开 mdf 文件的。打开mdf文件的常用虚拟光驱软件主要有：Daemon Tools 、东方光驱魔术师等。
次要数据文件 （*.ndf）
- 次要数据文件的建议文件扩展名是 .ndf。
- 次要数据文件是可选的，由用户定义并存储用户数据，用于存储主数据文件未能存储的剩余数据和一些数据库对象。
- 通过将每个文件放在不同的磁盘驱动器上，次要文件可用于将数据分散到多个磁盘上。
- 如果数据库超过了单个 Windows 文件的最大大小，可以使用次要数据文件，这样数据库就能继续增长。
事务日志 （*.ldf）
- 事务日志的建议文件扩展名是 .ldf。
- 事务日志文件保存用于恢复数据库的事务日志信息。数据库的插入、删除、更新等操作都会记录在日志文件中，而查询不会记录在日志文件中。整个的数据库有且仅有一个日志文件。
- 每个数据库必须至少有一个日志文件。
| 文件组 |
SQL Server 数据库最常用的存储文件是数据文件和日志文件，数据文件用于存储数据，由一个主要数据文件（.mdf）和若干个次要数据文件（.ndf）构成；日志文件用于存储事物日志，由.ldf文件构成。不同的文件可以存分布到不同的物理硬盘上，这样便于分散硬盘IO，提高数据的读取速度。
数据文件的组合，称作文件组（File Group），数据库不能直接设置存储数据的数据文件，而是通过文件组来指定。
文件和文件组的关系
SQL Server 的数据存储在文件中，文件是实际存储数据的物理实体，文件组是逻辑对象，SQL Server 通过文件组来管理文件。
- 一个数据库有一个或多个文件组，其中主文件组（Primary File Group）是系统自动创建的，用户可以根据需要添加文件组。
- 每一个文件组管理一个或多个文件，其中主文件组中包含主要数据文件（*.mdf），主文件组中也可以包含次要数据文件 。（主要数据文件是系统默认生成的，并且在数据库中是唯一的；次要数据文件是用户根据需要添加的。）
- 除了主文件组之外，其他文件组只能包含辅助文件。
如下示例数据库，系统已自动创建主文件组 PRIMARY，勾选 Default 表示将主文件组设置为默认文件组，即如果在 create table 和 create index 时没有指定 FileGroup 选项，那么 SQL Server 将使用默认的 PRIMARY 文件组来存储数据。
文件组是一个逻辑实体，实际上，数据存储在文件中（.mdf和.ndf）中，每一个文件组中都包含文件，如下图：
由上图可以看到，数据库文件的元数据：
- Logical Name – 文件的逻辑名称，用于数据压缩 DBCC ShrinkFile 等；
- File Type – 文件类型，有两种：Rows Data（存储数据）和 Log（存储日志）；
- Initial Size – 文件初始大小；
- Autogrowth/Maxsize – Autogrowth 表示文件自动增加的步长，Maxsize 表示文件大小的最大值限制；
- Path – 文件存放路径；
- File Name – 文件的物理名称，逻辑名称和物理名可以不同 。
用户也可以通过 sys.filegroups 和 sys.database_files 查看数据的文件组和文件的元数据。
select * from sys.filegroups;
select * from sys.database_files;
本例中，出系统自动创建的主文件组外，并未创建其他文件组。若数据库包含多个文件组，在 create table 和 create index 命令中指定文件组，数据就会存储到指定文件组包含的文件中。
应该如何指定呢？
指定文件组
在创建表时，在 ON 子句中指定文件组，那么数据将存储在该文件组包含的文件中：
CREATE TABLE tb_name(
...
) ON fg_name
例
create table Test
(
Tid int primary key identity,
Title01 nvarchar(100) default('标题01'),
Title02 nvarchar(100) default('标题02'),
Title03 nvarchar(100) default('标题03'),
DataStatus tinyint default(0) --0~255 size:1字节
) on PRIMARY
在创建索引时，在 ON 子句指定文件组选项，那么该表的索引结构将存储在文件组包含的文件中：
CREATE NONCLUSTERED INDEX index_name
ON tb_name( [colume] ASC )
ON fg_name
在创建分区时，在 TO 字句中指定文件组，每一个分区将存储到文件组中：
REATE PARTITION SCHEME scheme_name
AS PARTITION function_name
TO ([fg_name1], <....>, [fp_nameN])
SQL 语句创建数据库并创建多个文件组
现提供示例如下：
create database TEST
on primary --主文件组
(
name='Test_Data', --逻辑名
size=100mb, --初始大小
filegrowth=10%, --自动增长步长
maxsize=1024mb, --最大值
filename=N'F:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL11.STUDR\MSSQL\DATA\Test_Data.mdf'--存放路径及文件名
),
(
name='Test_Data1',
size=100mb,
filegrowth=10%,
maxsize=1024mb,
filename=N'E:\DATA\Test_Data1.mdf'
),
filegroup TestData --TestData文件组
(
name='TestData1',
size=100mb,
filegrowth=10%,
maxsize=1024mb,
filename=N'F:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL11.STUDR\MSSQL\DATA\Test_Data1.ndf.ndf'
),
(
name='TestData2',
size=100mb,
filegrowth=10%,
maxsize=1024mb,
filename=N'E:\DATA\TestData2.ndf'
)
log on --日记
(
name='Test_Log1',
size=5mb,
filegrowth=5%,
filename=N'F:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL11.STUDR\MSSQL\DATA\Test_log1.ldf'
),
(
name='Test_Log2',
size=5mb,
filegrowth=5%,
filename=N'E:\DATA\Test_log2.ldf'
)
go
使用文件组的优势
在实际开发数据库的过程中，通常情况下，用户需要关注文件组，而不用关心文件的物理存储，即使DBA改变文件的物理存储，用户也不会察觉到，也不会影响数据库去执行查询。除了逻辑文件和物理文件的分离之外，SQL Server使用文件组还有一个优势，那就是分散IO负载，其实现的原理是：
- 对于单分区表，数据只能存到一个文件组中。如果把文件组内的数据文件分布在不同的物理硬盘上，那么SQL Server能同时从不同的物理硬盘上读写数据，把IO负载分散到不同的硬盘上。
- 对于多分区表，每个分区使用一个文件组，把不同的数据子集存储在不同的磁盘上，SQL Server在读写某一个分组的数据时，能够调用不同的硬盘IO。
这两种方式，其本质上，都是使每个硬盘均摊系统负载，提高IO性能。
创建分区表时，不同的分区可以使用相同的文件组，也可以使用不同的文件组。因此，在设计文件组时，应尽量把包含的文件包含在不同的硬盘上，以实现物理IO的最大分散化。
在创建文件时，服务器CPU核的数量，决定最大的并发IO度，应该根据CPU 核的数量创建多个文件。通常情况下，文件的数量和CPU核的数量一致，是最优化的设计。
还有，应该根据硬盘的性能来创建文件组，日志文件存储到性能最好的硬盘上，而查询延迟要求高的数据，也需要存储到性能最好的硬盘上。
不是所有的数据都是同等重要的，应该根据业务需求和查询延迟，对数据分级，因此，在设计文件组时，应该把级别高的数据分散，而把那些基本用不到的数据存储到性能差的，用于存储归档数据的硬盘上，以实现服务器性能的合理配置。
数据文件自动增长导致的问题
当数据文件爆满，没有空间存储数据时，此时执行insert命令，这会导致数据文件的增长。如果filegrowth选项设置的过大，会导致SQL Server耗费较长时间来实现文件的增长，在数据文件增长时，该文件是不能访问的，因此，即使用户仅插入一条数据，也要等待很长时间才能完成查询，对用户来说，体验不友好。
数据文件增长是非常耗费系统资源和影响性能，如果设置SQL Server 自动增长，可能会导致系统性能不够稳定，所以，应该预测可能的空间使用需求，并提前做好规划。尽量避免空间用尽而使得SQL Server不得不自动增长的现象发生。同时也要确保每一次自动增长都能够在可接受的时间内完成，及时满足客户端应用的需求。
参考：
https://www.cnblogs.com/itrena/p/9054319.html
https://www.cnblogs.com/dunitian/p/5276431.html