（五）SQL Server分区自动化案例

需求定义

统计表可能达到每天1000万数据。只查询当天的数据用于统计，可归档三月前的数据。得出分区方案如下：

  1. 每天生成一个分区
  2. 归档三个月前的分区

基本架构

  1. 固定生成12个辅助数据库文件，将每年当月的分区数据存放到当月的数据文件中。
  2. 每个源表拥有一个独立的分区方案。且Staging表与源表拥有相同的分区方案。
  3. 提前自动按天生成新分区。
  4. 每天迁移历史的分区数据到当月备份表中（备份表按月新建）

一、添加文件和文件组（固定12个月文件） 

该脚本添加12个月的文件和文件组；此步骤在新建数据库的时候同时完成。生成结果如下图所示，文件和文件组名称相同，命名方式按数据库+月份。

USE PartionTest
GO
SET NOCOUNT ON
DECLARE @CMD VARCHAR(MAX)
DECLARE @DBName SYSNAME='PartionTest'--数据库名称
DECLARE @FilePath VARCHAR(2000)='E:SqldataSQL2012CHS'--文件存放路径

DECLARE @ERRORMSG VARCHAR(MAX)
SET @ERRORMSG=''
/*生成文件和文件组脚本*/
DECLARE @i INT=1
SET @CMD=''
DECLARE @GROUPNAME SYSNAME
WHILE @i< =12
BEGIN
    SET @GROUPNAME=@DBName+CASE WHEN @i<10 THEN '0'+CAST(@i AS varchar(10)) ELSE CAST(@i AS varchar(10)) END
    IF NOT EXISTS (SELECT TOP 1 1 FROM  sys.filegroups WHERE name =@GROUPNAME)
    BEGIN
        SET @CMD=@CMD
        +CHAR(10)+'ALTER DATABASE ['+@DBName+'] ADD FILEGROUP ['+@GROUPNAME+']'
        +CHAR(10)+'ALTER DATABASE ['+@DBName+'] ADD FILE ( NAME = N'''+@GROUPNAME+''',  FILENAME = N'''+@FilePath+@GROUPNAME+'.ndf'' , SIZE = 5120KB , FILEGROWTH = 51200KB ) TO FILEGROUP ['+@GROUPNAME+']'        
    END
    ELSE
    BEGIN
      SET @ERRORMSG=@ERRORMSG+@GROUPNAME+'已经存在'+CHAR(10)
    END
    SET @i=@i+1
END
SET @CMD='/*新建文件组和文件*/'+CHAR(10)+'USE [master]'+@CMD
PRINT (@CMD)

二、初始化分区（新增表时执行一次）   

此脚本生成近30个分区，需要输入数据库名称和表名称，由于归档过程需要切换和合并分区，因此要求每个表拥有独立的分区方案。

--新建分区datetime
USE Kaopustat
GO
SET NOCOUNT ON
DECLARE @CMD VARCHAR(MAX)
DECLARE @DBName SYSNAME='Kaopustat'--数据库名称
DECLARE @TableName SYSNAME='PartionTest031'--表名称
DECLARE @DATE_CYL INT=1 --间隔天数

DECLARE @ERRORMSG VARCHAR(MAX)
SET @ERRORMSG=''

/*生成文件和文件组脚本*/
DECLARE @Date_i datetime
DECLARE @DatePartitionFunction varchar(max)
DECLARE @DatePartitionScheme varchar(max)
SET @DatePartitionFunction=''
SET @DatePartitionScheme=''
SET @Date_i=CONVERT(VARCHAR(24),GETDATE(),23)--从当天开始分区
WHILE @Date_i < DATEADD(D,30*@DATE_CYL,CONVERT(VARCHAR(24),GETDATE(),23))
BEGIN
    SET @DatePartitionFunction += N', ''' + CONVERT(VARCHAR(10),@Date_i,23) + ''''  ;--循环获取日期
    SET @DatePartitionScheme += N'''' + @DBName+CASE WHEN  CONVERT(VARCHAR(6),DATEPART(MM,DATEADD(D, -@DATE_CYL, @Date_i)))<10 THEN '0'+CAST( CONVERT(VARCHAR(6),DATEPART(MM,DATEADD(D, -@DATE_CYL, @Date_i))) AS varchar(10)) ELSE CAST( CONVERT(VARCHAR(6),DATEPART(MM,DATEADD(D, -@DATE_CYL, @Date_i))) AS varchar(10)) END+ ''', '            
    SET @Date_i = DATEADD(D, @DATE_CYL, @Date_i);
END
SET @DatePartitionFunction=STUFF(@DatePartitionFunction,1,2,'')
SET @DatePartitionScheme=@DatePartitionScheme+''''+ @DBName+CASE WHEN  CONVERT(VARCHAR(6),DATEPART(MM,DATEADD(D, -@DATE_CYL, @Date_i)))<10 THEN '0'+CAST( CONVERT(VARCHAR(6),DATEPART(MM,DATEADD(D, -@DATE_CYL, @Date_i))) AS varchar(10)) ELSE CAST( CONVERT(VARCHAR(6),DATEPART(MM,DATEADD(D, -@DATE_CYL, @Date_i))) AS varchar(10)) END+''''
IF NOT EXISTS(SELECT TOP 1 1  FROM sys.partition_functions  WHERE name='pf_'+@TableName)
BEGIN
    SET @CMD='/*新建分区函数*/'
              +CHAR(10)+'USE ['+@DBName+'];'
              +CHAR(10)+'CREATE PARTITION FUNCTION [pf_'+@TableName+'] (datetime) AS RANGE RIGHT FOR VALUES ('+@DatePartitionFunction+')'--新建分区函数
    PRINT (@CMD)

    IF NOT EXISTS(SELECT TOP 1 1  FROM sys.partition_schemes  WHERE name='pc_'+@TableName)
    BEGIN
    SET @CMD='/*新建分区架构*/'
              +CHAR(10)+'USE ['+@DBName+'];'
              +CHAR(10)+'CREATE PARTITION SCHEME [pc_'+@TableName+'] AS PARTITION [pf_'+@TableName+'] TO ('+@DatePartitionScheme+')'--新建分区架构
    PRINT (@CMD)
    END
    ELSE
    BEGIN
      SET @ERRORMSG=@ERRORMSG+'pc_'+@TableName+'分区架构已经存在'+CHAR(10)
    END
END
ELSE
BEGIN
  SET @ERRORMSG=@ERRORMSG+'pf_'+@TableName+'分区函数已经存在'+CHAR(10)
END
IF @ERRORMSG<>''
BEGIN
;THROW 50000,@ERRORMSG,1
END
初始化分区

脚本内主要执行：

  1. 生成分区函数，按天生成，天数可以根据参数调整；分区函数命名：pf_表名
  2. 生成分区架构，将当月分区指定到当月的文件组内。文件组的指定比分区方式多一个；分区架构命名：pc_表名

三、新建分区表                                 

  1. 新建分区业务源表，所有索引必须与源表分区对齐。
  2. 新建分区Staging表，用于存放分区临时数据。此表命名方式：Stagiing_ + 源表名 + _bak。

由于是通过源表切分区到Staging表，切换分区有以下要求：

  1. 两表必须同时拥有一个分区架构
  2. 若源表拥有聚集索引，Staging表也需要拥有相同的聚集索引
  3. Staging表只能拥有表结构和聚集索引。不能拥有如自增长，Check约束，外键，非聚集索引等。

新建完成可通过脚本查询分区新建情况：

SELECT Object_name(p.object_id) AS [object_name],
       id.name AS index_name,
       id.type_desc AS index_type,
       id.is_primary_key,
       id.is_unique,
       id.is_disabled,
       ps.name partition_scheme,
       ds.name filegroup,
       pf.name partition_function,
       pf.type_desc+':'+case when pf.boundary_value_on_right=0 then 'Left' else 'Rigth' end function_type,
       pf.create_date,
       pf.modify_date,
      p.partition_number ,
       Isnull(prv.VALUE,'') AS boundy_value,
       p.rows
FROM   sys.indexes id
       JOIN sys.partition_schemes ps
         ON ps.data_space_id = id.data_space_id
       JOIN sys.destination_data_spaces dds
         ON ps.data_space_id = dds.partition_scheme_id
       JOIN sys.data_spaces ds
         ON ds.data_space_id = dds.data_space_id
       JOIN sys.partitions p
         ON p.object_id = id.object_id
            AND p.index_id = id.index_id
            AND dds.destination_id = p.partition_number
       JOIN sys.partition_functions pf
         ON ps.function_id = pf.function_id
       LEFT JOIN sys.partition_range_values prv
         ON prv.function_id = pf.function_id
            AND prv.boundary_id = p.partition_number - pf.boundary_value_on_right
WHERE  Object_name(id.object_id) = 'staging_PartionTest01_bak'
order by id.index_id,p.partition_number

四、每天添加分区（作业）                   

初始化时已经提前生成30个分区，若分区拆分的时候该分区存在大量数据，将造成4倍的io消耗，因此需要在分区不存在数据的时候及时拆分掉。新建作业调用此存储过程每天执行。

该脚本为存储过程spb_add_date_partition。主要步骤：1、指定下个分区使用的文件组；2、拆分最后一个分区。

/*
每天执行一次，针对数据库
针对datetime类型分区
提前生成后30个分区
EXEC spb_add_date_partition @dbname='PartionTest',@partition_functions='pf_PartionTest01',@partition_schemes='pc_PartionTest01',@DATE_CYL=1
*/

CREATE PROC spb_add_date_partition
  @dbname sysname--数据库名称
  ,@partition_functions sysname--分区函数名称
  ,@partition_schemes sysname--分区架构名称
  ,@DATE_CYL int=1 --分区间隔，默认为1
as
DECLARE @CMD VARCHAR(MAX)
DECLARE @Date_i datetime

--数据库是否存在
IF NOT EXISTS(SELECT TOP 1 1 FROM sys.databases WHERE name=@dbname)
BEGIN
  ;THROW 50000,'数据库不存在',1
END
--分区函数不存在
IF NOT EXISTS(SELECT TOP 1 1 FROM sys.partition_functions WHERE name=@partition_functions)
BEGIN
  ;THROW 50000,'分区函数不存在',1
END
--分区架构不存在
IF NOT EXISTS(SELECT TOP 1 1 FROM sys.partition_schemes WHERE name=@partition_schemes)
BEGIN
  ;THROW 50000,'分区架构不存在',1
END

SELECT @Date_i=DATEADD(D, @DATE_CYL,CONVERT(VARCHAR(24),convert(DATETIME,v.VALUE),23))--从已有最大分区开始分区
FROM   sys.partition_functions pf
       LEFT JOIN sys.partition_range_values v
         ON pf.function_id = v.function_id
WHERE  boundary_id IN (SELECT MAX(boundary_id)  FROM   sys.partition_functions pf LEFT JOIN sys.partition_range_values v  ON pf.function_id = v.function_id) 
      AND pf.name=@partition_functions

WHILE @Date_i <= DATEADD(D,30*@DATE_CYL,CONVERT(VARCHAR(24),GETDATE(),23))--循环获取日期
BEGIN

    --确认文件组是否存在
    SET @CMD='USE ['+@DBName+']'
                 +CHAR(10)+'ALTER PARTITION SCHEME ['+@partition_schemes+'] NEXT USED ['+@DBName+CASE WHEN  CONVERT(VARCHAR(6),DATEPART(MM,@Date_i))<10 THEN '0'+CAST( CONVERT(VARCHAR(6),DATEPART(MM,@Date_i)) AS varchar(10)) ELSE CAST( CONVERT(VARCHAR(6),DATEPART(MM,@Date_i)) AS varchar(10)) END+']'
    EXEC (@CMD)

    SET @CMD='USE ['+@DBName+'];'
              +CHAR(10)+'ALTER PARTITION FUNCTION ['+@partition_functions+']() SPLIT RANGE('''+CONVERT(VARCHAR(10),@Date_i,23)+''')'--一个个添加，直到下月的当天
    EXEC (@CMD)

    SET @Date_i = DATEADD(D, @DATE_CYL, @Date_i);
END
自动添加分区

五、每天归档三个月前的分区（作业）   

由于表数据庞大，需要对源表历史数据做归档处理。数据过大，归档对io的消耗很大，建立高效的归档方案，需要有以下前提是Staging表按要求新建：新建分区表

作业调用归档存储过程spb_witch_partition，每天执行一次。

主要步骤：

  1. 取需要切出的分区信息
  2. 循环切出分区到Staging表
  3. 循环迁移临时表数据到备份表：调用存储过程spb_del_staging_partition
  4. 合并分区
alter PROC spb_witch_partition
@dbname sysname --数据库名称
,@tablename VARCHAR(128)
,@staging_tablename_bak VARCHAR(128)--要求改表拥有与原表相同架构和聚集索引。
,@partition_function sysname
,@partition_schemes sysname
,@MTH_I INT=3
as

DECLARE @MAXPartition_number INT--分区循环处理
DECLARE @MINPartition_number INT--分区循环处理

DECLARE @CMD VARCHAR(MAX)
SET @CMD=''
DECLARE @CMD_MERGE VARCHAR(MAX)--合并要单独处理
SET @CMD_MERGE=''

/*begin获取所有相关分区信息*/
DECLARE @P_table table(partition_number int,filegroup varchar(128),range_boundary datetime,rows int)
;WITH CTE AS(
SELECT DISTINCT
    p.partition_number, 
    ds2.name as filegroup, 
    convert(datetime,isnull(v.value,'1900-01-01 00:00:00.000')) range_boundary,
    p.rows as rows
FROM sys.indexes i 
JOIN sys.partition_schemes ps ON i.data_space_id = ps.data_space_id 
JOIN sys.destination_data_spaces dds ON ps.data_space_id = dds.partition_scheme_id 
JOIN sys.data_spaces ds2 ON dds.data_space_id = ds2.data_space_id 
JOIN sys.partitions p ON dds.destination_id = p.partition_number AND p.object_id = i.object_id and p.index_id = i.index_id 
JOIN sys.partition_functions pf ON ps.function_id = pf.function_id 
LEFT JOIN sys.Partition_Range_values v ON pf.function_id = v.function_id AND v.boundary_id = p.partition_number - pf.boundary_value_on_right 
WHERE i.object_id = object_id(@TableName)--当前表
AND pf.name=@partition_function--当前分区函数
AND ps.name=@partition_schemes--当前分区架构
AND pf.boundary_value_on_right=1--RANGE RIGHT
)
INSERT INTO @P_table
SELECT 
partition_number
,filegroup
,case when Partition_number=1 then (SELECT top 1 DATEADD(D,-1,range_boundary) FROM CTE where Partition_number=2) else  range_boundary end range_boundary
,rows
FROM CTE B
WHERE NOT EXISTS (SELECT TOP 1 1 FROM CTE WHERE rows=0 AND Partition_number=1 AND Partition_number=B.partition_number)--若第一个分区的数据为0则删除该分区不再处理

/*end获取所有相关分区信息*/

SELECT @MAXPartition_number=MAX(Partition_number),@MINPartition_number=MIN(Partition_number) 
FROM @P_table 
WHERE  range_boundary<='2015-02-07 00:00:00.000' --CONVERT(VARCHAR(24),DATEADD(MM,-@MTH_I,GETDATE()),23)--筛选当前所需要迁移的分区号

DECLARE @ErrorMsg VARCHAR(MAX)
DECLARE @range_boundary DATETIME--分区界限点
DECLARE @filegroup SYSNAME--文件组名称
DECLARE @rows BIGINT --当前行数

--获取当前最大分区和最小分区
WHILE @MINPartition_number<= @MAXPartition_number
BEGIN
    --存在当前分区
    IF EXISTS(SELECT TOP 1 1 FROM @P_table WHERE Partition_number=@MINPartition_number)
    BEGIN                      
        
        --获取分区时间和文件组
        SELECT @range_boundary=range_boundary,@filegroup=filegroup,@rows=rows
        FROM @P_table
        WHERE Partition_number=@MINPartition_number
        
        IF @rows<>0--只有在没有数据情况下，才需要切出
        BEGIN
            --拼写备份表名称
            BEGIN TRY    
                --切出分区
                SET @CMD='ALTER TABLE ['+@DBName+'].[dbo].['+@TableName+'] SWITCH PARTITION '+CONVERT(VARCHAR(30),@MINPartition_number)+' TO ['+@DBName+'].[dbo].['+@staging_tablename_bak+']  PARTITION '+CONVERT(VARCHAR(30),@MINPartition_number)
                exec (@CMD)

            END TRY
            BEGIN CATCH
                 SET @ErrorMsg='切出分区'+CAST(@MINPartition_number AS varchar(20))+'失败:'+ERROR_MESSAGE()
                ;THROW 50000,@ErrorMsg,1
            END CATCH
        
            --迁移备份表数据
            EXECUTE [dbo].[spb_del_staging_partition] 
               @dbname=@dbname
              ,@tablename=@tablename
              ,@staging_tablename_bak=@staging_tablename_bak
              ,@range_boundary=@range_boundary
              ,@rows=@rows
         END
        --合并分区脚本收集，若直接合并将影响后续迁移。
        IF @MINPartition_number>1     --RANGE RIGHT  第一个分区不能合并
        BEGIN
          SET @CMD_MERGE=@CMD_MERGE+CHAR(10)+'ALTER PARTITION FUNCTION '+@partition_function+'() MERGE RANGE ('''+CONVERT(VARCHAR(30),@range_boundary,120)+''')'   
        END
           
    END 
    SET @MINPartition_number=@MINPartition_number+1
END
BEGIN TRY
    exec (@CMD_MERGE)    
END TRY 
BEGIN CATCH
    SET @ErrorMsg='合并分区失败:'+ERROR_MESSAGE()
    ;THROW 50000,@ErrorMsg,1
END CATCH
spb_witch_partition
/*
1、要求将备份数据库设置为最大容量恢复模式
2、要求备份表与原表有相同的分区
3、每月生成一个备份表
EXEC spb_del_staging_partition
@dbname ='PartionTest' --数据库名称
,@tablename ='PartionTest01'--原表名称
,@staging_tablename ='staging_PartionTest01_20141211'--切出的分区表名称
,@rows =2000--切出的分区行数
*/
alter PROC spb_del_staging_partition
@dbname VARCHAR(128) --数据库名称
,@tablename VARCHAR(128)
,@staging_tablename_bak VARCHAR(128)
,@range_boundary datetime
,@rows BIGINT
as

DECLARE @tablenameBAK VARCHAR(128)
DECLARE @dbnameBAK  VARCHAR(128)
DECLARE @ERRORMSG VARCHAR(MAX)
DECLARE @CMD VARCHAR(MAX)
DECLARE @ROWcount BIGINT
SET @tablenameBAK=@tablename+'_'+CONVERT(varchar(6),@range_boundary,112)
SET @dbnameBAK=@dbname+'bak'

DECLARE @CREATETABLE TABLE (Columnid INT ,Columnname VARCHAR(128),ColumnType VARCHAR(128),is_nullable BIT)

--若备份表不存在，则新建备份表（只获取表结构）
IF OBJECT_ID(''+@dbnameBAK+'.dbo.'+@tablenameBAK+'') IS  NULL
BEGIN
  SET @CMD='
  use ['+@dbname+']
  SELECT ''Columnid''     = c.column_id ,
         ''Columnname''     = c.name COLLATE Chinese_PRC_CI_AS,
         ''ColumnType''           = CASE 
                              WHEN t.system_type_id IN (175,167) THEN t.name + ''('' + CASE 
                                                                                       WHEN c.max_length = -1 THEN ''max''
                                                                                       ELSE CAST(c.max_length AS VARCHAR(10))
                                                                                     END + '')'' COLLATE Chinese_PRC_CI_AS
                              WHEN t.system_type_id IN (231,239) THEN t.name + ''('' + CASE 
                                                                                       WHEN c.max_length = -1 THEN ''max''
                                                                                       ELSE CAST(c.max_length / 2 AS VARCHAR(10))
                                                                                     END + '')'' COLLATE Chinese_PRC_CI_AS
                              WHEN t.system_type_id IN (106,108) THEN t.name + ''('' + CAST(Columnproperty(o.object_id,c.name,''PRECISION'') AS VARCHAR(10)) + '','' + CAST(Columnproperty(o.object_id,c.name,''Scale'') AS VARCHAR(10)) + '')'' COLLATE Chinese_PRC_CI_AS
                              ELSE t.name COLLATE Chinese_PRC_CI_AS
                              END,      
         ''is_nullable''   = c.is_nullable
  
  FROM   ['+@dbname+'].sys.objects o
         JOIN ['+@dbname+'].sys.columns c
           ON o.object_id = c.object_id
         JOIN ['+@dbname+'].sys.types t
           ON c.user_type_id = t.user_type_id
  WHERE  o.TYPE = ''U''
          And o.name = '''+@tablename+''''

  INSERT INTO @CREATETABLE
  EXEC (@CMD)

  IF NOT EXISTS(SELECT TOP 1 1 FROM @CREATETABLE)
  BEGIN
    ;THROW 50000,'该表不存在',1
  END
  SET @CMD=''
  SELECT @CMD=@CMD+',['+Columnname+'] ['+ColumnType+'] '+CASE WHEN is_nullable=1 THEN 'NULL' WHEN is_nullable=0 THEN 'NOT NULL' ELSE '' END+CHAR(10)
  FROM   @CREATETABLE
  ORDER BY Columnid
  
  SET @CMD='CREATE TABLE ['+@dbnameBAK+'].[dbo].['+@tablenameBAK+']('+CHAR(10)+stuff(@CMD,1,1,'')+')'
  EXEC (@CMD)


END 



--导入备份数据
SET @CMD='INSERT INTO '+@dbnameBAK+'.dbo.'+@tablenameBAK
+CHAR(10)+'SELECT * FROM '+@dbname+'.dbo.'+@staging_tablename_bak

BEGIN TRY
  --执行导入
  EXEC (@CMD)
  --记录导入行数
  SET @ROWcount=@@ROWCOUNT
END TRY
BEGIN CATCH
  SET @ERRORMSG=@dbname+'.dbo.'+@staging_tablename_bak+'导入备份表失败:'+ERROR_MESSAGE()
  IF @@TRANCOUNT >0
  BEGIN
    ROLLBACK 
  END
  ;THROW 50000,@ERRORMSG,1
END CATCH

--删除切出的备份表
IF @ROWcount<>@rows
 BEGIN
   SET @ERRORMSG=@dbname+'.dbo.'+@staging_tablename_bak+'导入备份表的数据行：'+cast(@ROWcount as varchar(20)) +';实际要求行数：'+cast(@rows as varchar(20)) 
    ;THROW 50000,@ERRORMSG,1
 END
 ELSE
 BEGIN
  SET @CMD='TRUNCATE TABLE '+@dbname+'.dbo.'+@staging_tablename_bak
  EXEC(@CMD)
 END

RETURN 0
GO
spb_del_staging_partition

六、每天归档三个月前的分区（作业）  

  1. 固定12个月的文件和文件组。将每年当月的数据存放到当月文件内。
  2. 提前添加30分区，避免拆分分区造成大量io消耗。
  3. Staging表要求与源表相同分区方式。Staging表只能有表结构和聚集索引。
  4. 备份库建议调整为大容量日志恢复模式。备份表按月重新生成。
  5. 由于RANGE RIGHT 的日期模式，01分区不用合并。
  6. 此架构只适合RANGE RIGHT 的日期模式增长模式。
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