SQL Server 中“Null”值的大小答案

【问题标题】：How much size "Null" value takes in SQL ServerSQL Server 中“Null”值的大小
【发布时间】：2023-03-23 23:05:01
【问题描述】：

我有一张大桌子，有 10 列。其中 4 个在大多数情况下仍然为空。我有一个查询，它的 null 值采用任何大小或没有大小（以字节为单位）。我读了几篇文章，其中一些人说：

http://www.sql-server-citation.com/2009/12/common-mistakes-in-sql-server-part-4.html

有一种误解，即如果我们在表中有 NULL 值，它就不会占用存储空间。事实上，一个 NULL 值占用空间——2 个字节

SQL: Using NULL values vs. default values

数据库中的NULL 值是一个系统值，它占用一个字节的存储空间，表示与空格、零或任何其他默认值相对的值不存在。

请您指导我关于 null 值占用的大小。

【问题讨论】：

标签： sql-server tsql sql-server-2005 null

【解决方案1】：

如果字段是固定宽度，则存储 NULL 占用与任何其他值相同的空间 - 字段的宽度。

如果字段是可变宽度的，则 NULL 值不占用空间。

除了存储空值所需的空间之外，还有一个可以为空的列的开销。对于每一行，每个可空列使用一位来标记该列的值是否为空。无论列是固定长度还是可变长度都是如此。

您在其他来源的信息中观察到差异的原因：

第一篇文章的开头有点误导。这篇文章不是在讨论存储 NULL 值的成本，而是具有存储 NULL 的能力的成本（即使列可以为空的成本）。确实，使列可以为空会花费一些存储空间，但是一旦您这样做了，存储 NULL 所需的空间就比存储值所需的空间要少（对于可变宽度列）。
第二个链接似乎是关于 Microsoft Access 的问题。我不知道 Access 如何存储 NULL 的详细信息，但如果它与 SQL Server 不同，我不会感到惊讶。

【讨论】：

@Mark"确实，使列可以为空需要一些存储空间，但是一旦你这样做了，存储 NULL 所需的空间比存储值所需的空间要少（对于变量width columns)" 你的意思是说它需要 1 位作为可变数据类型在内存中占用的大小。
大多数计算机系统中最小的可寻址内存单元是一个byte（通常为 8 位）。所以实际上，bit 需要byte。很好的答案马克：+1。
但是，第二位和第三位，一直到第八位都适合同一个字节。
@Mark - 是的，这看起来更清晰。为消失的评论道歉。我打算修改它，但我的 Internet 连接在删除和提交之间中断了！它还depends a bit (From the comments section here)“对于堆和聚集索引记录，总是有一个NULL位图。对于非聚集索引，如果索引中的所有列都不是NULL，就不会有。”
@Martin Smith：我不知道。这使事情变得更加复杂，因为如果我理解正确，这意味着使列可为空不会增加所需的存储空间（因为空位图始终存在）除非该列也在索引中并且索引中的其他列不可为空。在这种情况下，索引现在必须包含一个空位图。

【解决方案2】：

From this link:

每一行的列都有一个空位图允许空值。如果那一行列为空，然后在位图为 1，否则为 0。

对于可变大小的数据类型实际大小为 0 字节。

对于固定大小的数据类型，实际 size 是默认数据类型大小字节设置为默认值（0 为数字，'' 表示字符）。

【讨论】：

你的意思是说，对于像 nvarchar(max) varchar(max) 这样的数据类型，Null 将占用 0 个字节，而对于 int、chars 等，它会将默认大小设为它们拥有的默认值？

【解决方案3】：

以下链接声称如果列是可变长度的，即varchar，则NULL 占用0 个字节（加上1 个字节用于标记值是否为NULL）：

How does SQL Server really store NULL-s

上面的链接和下面的链接都声称对于固定长度的列，即char(10)或int，NULL的值占据了列的长度（加上1个字节来标记它是否是NULL与否）：

Data Type Performance Tuning Tips for Microsoft SQL Server

例子：

如果将char(10) 设置为NULL，则占用10 个字节（清零）
int 占用 4 个字节（也归零）。
varchar(1 million) 设置为 NULL 占用 0 个字节（+ 2 个字节）

注意：稍微切下，varchar 的存储大小是输入的数据长度 + 2 个字节。

【讨论】：

存储 NULL 的 varchar 会占用 0 + 2 + 1（NULL 开销）字节吗？
它应该是 + 1 bit 来标记 NULL。 @Akash：不需要 2 个字节，因为位图已经将该值标记为 NULL（不会添加任何信息）。

【解决方案4】：

存储 NULL 值不占用任何空间。

"事实上，一个NULL值占据了空间 – 2 个字节。”

这是一个误解——即每行 2 个字节，我很确定所有行都使用这 2 个字节，无论是否有任何可为空的列。

数据库中的 NULL 值是一个系统占用一个字节的值存储

这是一般的数据库，而不是 SQL Server。 SQL Server 不使用 1 个字节来存储 NULL 值。

【讨论】：

【解决方案5】：

尽管这个问题被特别标记为 SQL Server 2005，但现在是 2021 年，应该指出，对于 2005 年之后的任何版本的 SQL Server，它都是一个“技巧问题”。

这是因为如果使用 ROW 或 PAGE 压缩，或如果列定义为 SPARSE，那么它将在实际行中“没有空格”存储一个“空值”。这些是在 SQL Server 2008 中添加的。

ROW COMPRESSION (which is a prerequisite for PAGE COMPRESSION) 的实现说明：

所有数据类型的 NULL 和 0 值都经过优化，不占用字节¹。

虽然每个物理记录中的每个非稀疏列仍然存储最少的元数据（每列 4 位 +（记录开销 / 列））²，但它严格来说不是值，而是在所有情况³.

具有 NULL 值的 SPARSE 列不占用空间，也没有相关的每行元数据（随着 SPARSE 列的数量增加），albeit with a trade-off for non-NULL values。

因此，如果不分析实际的数据库使用统计信息，就很难“计算”空间。 每行的平均字节数将根据精确的列类型、表/索引重建设置、实际数据和重复性、填充容量、有效页面利用率、碎片、LOB 使用等而有所不同，并且通常更有用的指标。

¹ SQLite uses a similar approach 具有有效地释放 NULL 值。

²ROW (and thus PAGE) compression can found in "SQL Server 2012 Internals: Special Storage"中使用的技术布局简介。

列数后面的1或2个字节是CD数组，它使用表中每一列的4位[元数据]来表示关于列长度的信息.. 0 (0×0)表示对应列为NULL。

³ 有趣的事实：使用 ROW 压缩，位列值完全存在于相应的 4 位元数据中。

【讨论】：