SQL Server使用2G以上内存设置方法

SQL Server使用2G以上内存设置方法
摘要
在32位的Windows 2003 Server中，进程内存被限制为2GB，而目前数据库服务器基本上都配置有4G内存甚至更多，因此如何有效利用多出的内存，是数据库服务器性能优化的重要部分。

本文简要介绍了PAE和AWE的原理以及配置方法，使得32位的环境下可以突破2G这一瓶颈，从而提升数据库服务器的效率。

1.AWE简介
目前随着硬件成本的降低，一般的服务器具有4G以上的内存。

可能很多人认为，如果使用Winows 2003 Server系统，最高可以支持4G内存。

其实这么说并不准确，应该说32位机支持2^32=4G 的寻址空间，但实际上默认应用程序只能占用其中的2G内存，这一限制是32位操作系统架构引起的。

传统意义上的32bit操作系统使用32bit的内存地址，这样寻址范围就已经被限制为4GB——4G也就是2的32次方，然而通常操作系统的设计上为了安全性的考虑，应用程序和内核所处的内存地址空间是互相独立的，也就是说，应用程序和内核各自能访问2GB的内存空间。

虽然不同的操作系统实现具有不同的值，不过多数现在的操作系统在这一点上都很一致。

为了让程序突破2GB寻址的限制，近代Windows NT核心提供了一个变通的方案：4GB内存调整优化技术，通过这个技术，可以将用户模式的寻址空间扩大至3GB，这样核心寻址空间便被限制为1GB了，需要超大内存容量的应用程序可以从这个特性中获得性能改善，如SQL Server数据库这种类型。

要使用这个4GB内存优化技术，用户需要在Windows Server操作系统的启动参数中加入/3GB 开关。

然而让用户模式程序能多寻址1GB毕竟还算是治标不治本，于是Microsoft 还在自己的操作系统中通过PAE 提高IA32 处理器处理大于 4 GB 的物理内存的能力。

下列操作系统可以通过PAE 来利用大于 4 GB 的物理内存： Microsoft Windows 2000 Advanced Server
●Microsoft Windows 2000 Datacenter Server
●Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition
●Microsoft Windows Server 2003 Datacenter Edition
PAE，即物理地址扩展（Physical Address Extension），可使得x86 的计算机能够支持 4 GB 以上物理内存。

物理地址扩展(PAE) 允许将最多64 GB 的物理内存用作常规的 4 KB 页面，并扩展内核能使用的位数以将物理内存地址从32 扩展到36。

它允许将4G以上更多的物理内存映射为应用程序的虚拟地址空间，这样就可以实际访问到4G 的内存空间了。

应用程序可以通过AWE实现对超出4GB的内存访问，AWE，即地址窗口扩展（Address Windowing Extension），是内存管理器功能的一套应用程序编程接口(API)，它使程序能够寻址更多内存—超过标准32 位寻址的4 GB 内存空间。

AWE 使程序能够将物理内存保留为非分页内存，然后将非分页内存部分动态映射到程序的内存工作集。

此过程使内存密集型程序（如大型数据库系统）能够为数据保留大量的物理内存，而不必交换分页文件以供使用。

相反，数据在工作集中进行交换，并且保留的内存超过 4 GB 范围。

此外，超出 4 GB 的内存范围对内存管理器是公开的，并且AWE 通过PAE 发挥作用。

没有PAE，AWE 就无法保留超出4 GB 的内存。

AWE API集的原理其实是基于这样的一个事实：所有的支持PAE的操作系统
都有能让IA32处理器直接寻址64GB物理地址的API，回想前面的内容，物理地址是CPU处理的地址，而每个程序私有的2GB内存地址被称为虚地址范围。

每个支持PAE的操作系统都具有这种API，差别只是在于这些API能否提供如内存共享、进程间通讯、分页等等这些功能，微软在Windows上提供了一个简单明了的API组——也就是AWE地址窗口扩展API组，它仅仅由5个API调用组成，包括了核心级和用户级调用，使用AWE分配得到的内存是非分页、锁定的，其他程序无法访问，也无法交换到页面文件（虚拟内存）上去，对性能具有很大的提升。

通过使用AWE API，核心模式/用户模式可以轻易地突破2GB容量的限制，最高可以达到64GB，如SQL Server就使用了这个AWE API（可设定），从而提高对大容量内存的能力，大大提升了应用软件/系统的性能。

2. AWE的配置方法
2.1．打开操作系统启动时PAE 配置项；
步骤：找到系统安装的引导位置的目录下找到boot.ini文件，默认是隐藏只读的，找到Windows2003 启动配置，在后面加上空格/PAE ,保存；重启
2.2．修改组策略
首先应用程序要满足第一条要求，它必须能具备内存锁定页面功能，这需要在组策略中进行设置，如图所示打开组策略，添加数据库运行所依赖的帐号有权进行锁定内存；大部分情况下，数据库运行的帐号都是系统级的帐号，如administrator 或者是administrators组的帐号，当然也有处于安全考虑的给了一个运行权限很小的帐号，只能运行数据库；所以必须授权该帐号具有锁定内存的权限；
步骤：开始->运行->gpedit.msc->组策略->计算机设置->windows配置->安全设置->本地策略->用户权限分配->内存中锁定页面->本地安全策略设置->添加->选择运行的帐号或者组；
2.3．重启服务器，
远程维护的要查看boot.ini是否正确，切记！否则后果可想而知；
2.4．配置数据库
重启后操作系统已支持大内存了，但数据库还是需要配置的；默认都未配置；执行以下命令即可
步骤：打开查询分析器，进行以下操作，这里以3G内存给数据库使用为例进行操作；
sp_configure'show advanced options',1 -- 打开高级选项
RECONFIGURE
GO
sp_configure'awe enabled',1 -- 打开锁定内存
RECONFIGURE
GO
sp_configure'max server memory',3072 -- 设置最大内存
RECONFIGURE
GO
SQL2000必须通过以上控制台命令进行，而对于SQL2005,可以在图形界面下设置。

进入SQL2005的管理界面，将AWE选项打开。

设置完毕需要重新启动SQ L服务。

2.5．重启数据库
当配置项手工配置好后，需要重启数据库，这时你就发现SQLSERVER2005数据库占用多大的内存了，再看看数据库的属性也改变了，AWE上打了勾，最
大内存改为3G了
3. 注意点：
1．当操作系统PAE未打开时，配置数据库是没有用的，数据库会提示出错，告诉你内存锁定系统当前不支持；
2．Boot.ini 文件是隐藏的，只读的，先修改属性后再操作；
3．数据库重启前最好先备份，防患于未然；
4．数据库的内存设置有一个合理限度，根据服务器业务多少确定，但不能超过物理内存，另外如果系统中还有其他的服务在使用也要考虑进去，否则系统内存不足，引起磁盘页面交换频繁，反而使性能有所下降。

4. 性能测试及建议
我们在被测服务器上安装了Microsoft SQL 2005，按照测试要求建立了数据库。

BF在测试之前会在数据库中生成9个表，其中包括4个500万行的表格，每行包括100字节的数据，因此每个表格容量大约是476MB，整个数据库容量为1.86GB。

我们用60个客户端模拟了总共1600个用户，在这个数据库中进行查询、添加、删除、修改等操作。

在测试期间，数据的吞吐量很小，因此网络吞吐量不会成为瓶颈。

这里可以看出，我们的配置使用了AWE功能之后，数据库在中等用户数量下的性能得到了较大的提升，幅度可以达到25%左右，而在大量用户数量下，使
用AWE功能会导致性能下降10~20%左右。

测试结果看上去有些奇怪，不过分析之下应该可以理解。

我们的测试机器只具有4GB内存（和2~4GB虚拟内存），在中等用户数量条件下，AWE功能让数据库突破了2GB的限制，从而可以达到3GB左右，因此吞吐量得到了提升。

而在重负荷的情况下，系统内存已经耗尽（操作系统、文件系统缓存本身也要占用一定的内存），因此AWE锁定内存页面反而降低了可以用于分页的内存，因此性能会有降低。

从这点来看，3GB~4GB的重负荷数据库服务器使用AWE的必要性不是很大。

然而再往上就不同了，AWE可以让系统内存得到充分的利用，而现下内存价格已经不是特别贵了，大内存的服务器也变得较为常见，因此我们建议使用SQL数据库的时候尽量开启AWE功能。

参考文档：
【1】/a2008/0729/198/000000198892.shtml
【2】/showtopic-17766.aspx
【3】/kb/283037/zh-cn。