SQL Server 2016 启用数据库TDE 压缩性能提升

《SQL Server 透明数据加密(TDE)的影响》一文中,我们给出启用数据库TDE的备份时,不启用压缩(COMPRESSION )选项建议(有些片面,现在看来需要加上一些限定条件)。因为在SQL Server 2016版本以前,对TDE数据库备份时使用COMPRESSION,不但不能减少数据库备份文件占用空间,而且备份的时间、CPU都会显著升高。

从 SQL Server 2016开始,启用TDE 的数据库,使用COMPRESSION选项进行备份,其压缩效果和未启用TDE之前类似的效果。但是有个前提是,要在BACKUP命令中设置参数MAXTRANSFERSIZE值大于65536(默认值,64KB)的整数倍,在维护计划→维护计划向导→备份数据库→选项,可以设置“最大传输大小”,如下图:

值得注意的是,如果您并没有使用维护计划进行备份时,您可能还没有发现这个新的变化。在SQL Server 2016,直至SQL Server 2019版本,我们在SSMS资源管理器中,右击数据库→任务→备份数据库,在备份选项中均没有“最大传输大小”可选。

 

那么这个参数在备份中如何使用呢?使用这个参数会对备份过程有哪些影响呢?本文将使用试验的方式给出这些问题的答案。

试验结果

  • 未启用TDE,备份时【未】使用ENCRYPTION加密,压缩,无论是否使用MAXTRANSFERSIZE选项,压缩效果基本相同;但无论是总耗时还是CPU时间上来看不加MAXTRANSFERSIZE都要远优于增加此选项

  • 启用TDE时,是否使用MAXTRANSFERSIZE,对CPU和备份文件大小有显著影响。如果备份策略安排在低谷期(应用对CPU需求较低),可以考虑将MAXTRANSFERSIZE设置为默认值的2倍(维护计划中MAXTRANSFERSIZE 只能设置为65536的非0正整数倍,脚本中虽然可以将其值设置为65536加任意整数,如65537,实质上系统的传输还是会按照向上取一个EXTENT,即64KB的整数倍的数值),从这个试验中可以看到,直接设置65536的整数倍在耗时上优于增加任意整数65537约18%,CPU消耗仅仅增加2%

  • 启用TDE时,不同系统设置MAXTRANSFERSIZE 对性能的影响不同,需要测试去确定设置多大是最优的。

  • 日志的大小对全备的大小影响较小(无压缩备份的文件大小仅仅比mdf文件大181KB,而log文件有4GB多)

 

 

 

试验准备

 

在这里我们仍然使用《SQL Server 透明数据加密(TDE)的影响》一文中的test库作为测试数据库,SQL Server 版本为SQL Server 2016企业版。

 

关闭实例中备份压缩选项

 

关闭实例中备份压缩选项,这将允许BACKUP命令显式地指定是否应该使用备份压缩。

SSMS资源管理器中,右击实例名→属性→数据库设置→压缩备份左侧的多选框未勾选,如下图:

我们也可以使用如下T-SQL语句查看实例备份压缩选项的状态:

SELECT * FROM sys.sysconfigures
WHERE comment LIKE '%Enable compression of backups by default%'
EXEC sp_configure 'backup compression default'

当然,也可以使用下面的命令禁用SQL服务器实例上的备份压缩设置。

EXEC sys.sp_configure N'backup compression default', N'0'
GO
RECONFIGURE WITH OVERRIDE
GO

dbcc showfilestats :可查看数据库中数据文件的整体使用情况(按区统计)

DBCC SHOWFILESTATS WITH TABLERESULTS

数据库使用的Extent和总的分配的Extent还是比较接近的。

可以使用sp_helpdb查看数据库及数据库文件、日志文件的大小,可以用于备份后文件大小的比较。

EXEC sp_helpdb test

试验样例

服务器性能的不同,SQL  Server 版本不同等,都可能影响测试的结果,最终性能的影响,取决于您的环境。

--测试1:未启用TDE,不压缩,不使用备份加密选项
DECLARE @bdatetime AS DATETIME= GETDATE()
SET STATISTICS IO ON
SET STATISTICS TIME ON
BACKUP DATABASE test
TO DISK='D:\Test_DisableTDEWithOutCom.bak'
WITH STATS = 10
SET STATISTICS IO OFF
SET   STATISTICS TIME OFF
SELECT  @bdatetime, GETDATE(), DATEDIFF(millisecond, @bdatetime, GETDATE())
GO

已处理百分之 10。

已处理百分之 20。

已处理百分之 30。

已处理百分之 40。

已处理百分之 50。

已处理百分之 60。

已处理百分之 70。

已处理百分之 80。

已处理百分之 90。

已为数据库 'test',文件 'test' (位于文件 1 上)处理了 328592 页。

已处理百分之 100。

已为数据库 'test',文件 'test_log' (位于文件 1 上)处理了 2 页。

BACKUP DATABASE 成功处理了 328594 页,花费 126.102 秒(20.357 MB/秒)。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 92 毫秒,占用时间 = 126409 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

(1 行受影响)

--测试2:未启用TDE,使用COMPRESSION选项,使用默认最大传输大小
DECLARE @bdatetime AS DATETIME= GETDATE()
SET STATISTICS IO ON
SET STATISTICS TIME ON
BACKUP DATABASE test
TO DISK='D:\Test_DisableTDEWithCom65536.bak'
WITH COMPRESSION
       ,STATS = 10
SET STATISTICS IO OFF
SET   STATISTICS TIME OFF
SELECT  @bdatetime, GETDATE(), DATEDIFF(millisecond, @bdatetime, GETDATE())
GO

已处理百分之 10。

已处理百分之 20。

已处理百分之 30。

已处理百分之 40。

已处理百分之 50。

已处理百分之 60。

已处理百分之 70。

已处理百分之 80。

已处理百分之 90。

已为数据库 'test',文件 'test' (位于文件 1 上)处理了 328592 页。

已处理百分之 100。

已为数据库 'test',文件 'test_log' (位于文件 1 上)处理了 2 页。

BACKUP DATABASE 成功处理了 328594 页,花费 60.227 秒(42.624 MB/秒)。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 173 毫秒,占用时间 = 60551 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

(1 行受影响)

--测试2-1:未启用TDE,使用COMPRESSION选项,使用默认最大传输大小
DECLARE @bdatetime AS DATETIME= GETDATE()
SET STATISTICS IO ON
SET STATISTICS TIME ON
BACKUP DATABASE test
TO DISK='D:\Test_DisableTDEWithCom65536.bak'
WITH COMPRESSION
       ,MAXTRANSFERSIZE=65536
       ,STATS = 10
SET STATISTICS IO OFF
SET   STATISTICS TIME OFF
SELECT  @bdatetime, GETDATE(), DATEDIFF(millisecond, @bdatetime, GETDATE())
GO

 

SQL Server 分析和编译时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

已处理百分之 10。

已处理百分之 20。

已处理百分之 30。

已处理百分之 40。

已处理百分之 50。

已处理百分之 60。

已处理百分之 70。

已处理百分之 80。

已处理百分之 90。

已为数据库 'test',文件 'test' (位于文件 1 上)处理了 328592 页。

已处理百分之 100。

已为数据库 'test',文件 'test_log' (位于文件 1 上)处理了 2 页。

BACKUP DATABASE 成功处理了 328594 页,花费 207.799 秒(12.353 MB/秒)。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 719 毫秒,占用时间 = 208160 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

(1 行受影响)

--测试3:未启用TDE,使用COMPRESSION选项,最大传输大小设置为65537
DECLARE @bdatetime AS DATETIME= GETDATE()
SET STATISTICS IO ON
SET   STATISTICS TIME ON
BACKUP DATABASE test
TO DISK='D:\Test_DisableTDEWithCom65537.bak'
WITH COMPRESSION
       ,MAXTRANSFERSIZE=65537
       , STATS = 10
SET STATISTICS IO OFF
SET   STATISTICS TIME OFF
SELECT  @bdatetime, GETDATE(), DATEDIFF(millisecond, @bdatetime, GETDATE())
GO

已处理百分之 10。

已处理百分之 20。

已处理百分之 30。

已处理百分之 40。

已处理百分之 50。

已处理百分之 60。

已处理百分之 70。

已处理百分之 80。

已处理百分之 90。

已为数据库 'test',文件 'test' (位于文件 1 上)处理了 328592 页。

已处理百分之 100。

已为数据库 'test',文件 'test_log' (位于文件 1 上)处理了 2 页。

BACKUP DATABASE 成功处理了 328594 页,花费 206.892 秒(12.408 MB/秒)。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 688 毫秒,占用时间 = 207270 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

(1 行受影响)

--测试4:未启用TDE,使用COMPRESSION选项,最大传输大小设置为131072
DECLARE @bdatetime AS DATETIME= GETDATE()
SET STATISTICS IO ON
SET   STATISTICS TIME ON
BACKUP DATABASE test
TO DISK='D:\Test_DisableTDEWithCom131072.bak'
WITH COMPRESSION
       ,MAXTRANSFERSIZE=131072
       , STATS = 10
SET STATISTICS IO OFF
SET   STATISTICS TIME OFF
SELECT  @bdatetime, GETDATE(), DATEDIFF(millisecond, @bdatetime, GETDATE())
GO

已处理百分之 10。

已处理百分之 20。

已处理百分之 30。

已处理百分之 40。

已处理百分之 50。

已处理百分之 60。

已处理百分之 70。

已处理百分之 80。

已处理百分之 90。

已为数据库 'test',文件 'test' (位于文件 1 上)处理了 328592 页。

已处理百分之 100。

已为数据库 'test',文件 'test_log' (位于文件 1 上)处理了 2 页。

BACKUP DATABASE 成功处理了 328594 页,花费 119.628 秒(21.459 MB/秒)。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 468 毫秒,占用时间 = 119980 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

(1 行受影响)

--测试5:未启用TDE,使用ENCRYPTION选项
DECLARE @bdatetime AS DATETIME= GETDATE()
SET STATISTICS IO ON
SET   STATISTICS TIME ON
BACKUP DATABASE test
TO DISK='D:\Test_DisableTDEWithEncrypt.bak'
WITH ENCRYPTION 
   (
   ALGORITHM = AES_256,
   SERVER CERTIFICATE = TestBackOption
   )
       , STATS = 10
SET STATISTICS IO OFF
SET   STATISTICS TIME OFF
SELECT  @bdatetime, GETDATE(), DATEDIFF(millisecond, @bdatetime, GETDATE())
GO

已处理百分之 10。

已处理百分之 20。

已处理百分之 30。

已处理百分之 40。

已处理百分之 50。

已处理百分之 60。

已处理百分之 70。

已处理百分之 80。

已处理百分之 90。

已为数据库 'test',文件 'test' (位于文件 1 上)处理了 328592 页。

已处理百分之 100。

已为数据库 'test',文件 'test_log' (位于文件 1 上)处理了 2 页。

BACKUP DATABASE 成功处理了 328594 页,花费 123.385 秒(20.805 MB/秒)。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 235 毫秒,占用时间 = 123709 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

(1 行受影响)

--测试6:未启用TDE,使用ENCRYPTION选项
DECLARE @bdatetime AS DATETIME= GETDATE()
SET STATISTICS IO ON
SET   STATISTICS TIME ON
BACKUP DATABASE test
TO DISK='D:\Test_DisableTDEWithEncryptWithComDefault.bak'
WITH ENCRYPTION 
   (
   ALGORITHM = AES_256,
   SERVER CERTIFICATE = TestBackOption
   )
   ,COMPRESSION
       , STATS = 10
SET STATISTICS IO OFF
SET   STATISTICS TIME OFF
SELECT  @bdatetime, GETDATE(), DATEDIFF(millisecond, @bdatetime, GETDATE())
GO

已处理百分之 10。

已处理百分之 20。

已处理百分之 30。

已处理百分之 40。

已处理百分之 50。

已处理百分之 60。

已处理百分之 70。

已处理百分之 80。

已处理百分之 90。

已为数据库 'test',文件 'test' (位于文件 1 上)处理了 328592 页。

已处理百分之 100。

已为数据库 'test',文件 'test_log' (位于文件 1 上)处理了 2 页。

BACKUP DATABASE 成功处理了 328594 页,花费 61.778 秒(41.554 MB/秒)。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 157 毫秒,占用时间 = 62138 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

(1 行受影响)

--测试7:未启用TDE,使用ENCRYPTION选项,最大传输大小值为65537
DECLARE @bdatetime AS DATETIME= GETDATE()
SET STATISTICS IO ON
SET   STATISTICS TIME ON
BACKUP DATABASE test
TO DISK='D:\Test_DisableTDEWithEncryptWithCom65537.bak'
WITH ENCRYPTION 
   (
   ALGORITHM = AES_256,
   SERVER CERTIFICATE = TestBackOption
   )
       ,COMPRESSION
       ,MAXTRANSFERSIZE=65537
       , STATS = 10
SET STATISTICS IO OFF
SET   STATISTICS TIME OFF
SELECT  @bdatetime, GETDATE(), DATEDIFF(millisecond, @bdatetime, GETDATE())
GO

已处理百分之 10。

已处理百分之 20。

已处理百分之 30。

已处理百分之 40。

已处理百分之 50。

已处理百分之 60。

已处理百分之 70。

已处理百分之 80。

已处理百分之 90。

已为数据库 'test',文件 'test' (位于文件 1 上)处理了 328592 页。

已处理百分之 100。

已为数据库 'test',文件 'test_log' (位于文件 1 上)处理了 2 页。

BACKUP DATABASE 成功处理了 328594 页,花费 204.448 秒(12.556 MB/秒)。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 843 毫秒,占用时间 = 204873 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

(1 行受影响)

--测试8:未启用TDE,使用ENCRYPTION选项,最大传输大小值为131072
DECLARE @bdatetime AS DATETIME= GETDATE()
SET STATISTICS IO ON
SET   STATISTICS TIME ON
BACKUP DATABASE test
TO DISK='D:\Test_DisableTDEWithEncryptWithCom131072.bak'
WITH ENCRYPTION 
   (
   ALGORITHM = AES_256,
   SERVER CERTIFICATE = TestBackOption
   )
       ,COMPRESSION
       ,MAXTRANSFERSIZE=131072
       , STATS = 10
SET STATISTICS IO OFF
SET   STATISTICS TIME OFF
SELECT  @bdatetime, GETDATE(), DATEDIFF(millisecond, @bdatetime, GETDATE())
GO

已处理百分之 10。

已处理百分之 20。

已处理百分之 30。

已处理百分之 40。

已处理百分之 50。

已处理百分之 60。

已处理百分之 70。

已处理百分之 80。

已处理百分之 90。

已为数据库 'test',文件 'test' (位于文件 1 上)处理了 328592 页。

已处理百分之 100。

已为数据库 'test',文件 'test_log' (位于文件 1 上)处理了 2 页。

BACKUP DATABASE 成功处理了 328594 页,花费 122.020 秒(21.038 MB/秒)。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 438 毫秒,占用时间 = 122384 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

(1 行受影响)

--测试9:启用TDE
DECLARE @bdatetime AS DATETIME= GETDATE()
SET STATISTICS IO ON
SET   STATISTICS TIME ON
BACKUP DATABASE test
TO DISK='D:\Test_EnableTDEWithoutCom.bak'
WITH  STATS = 10
SET STATISTICS IO OFF
SET   STATISTICS TIME OFF
SELECT  @bdatetime, GETDATE(), DATEDIFF(millisecond, @bdatetime, GETDATE())
GO

已处理百分之 10。

已处理百分之 20。

已处理百分之 30。

已处理百分之 40。

已处理百分之 50。

已处理百分之 60。

已处理百分之 70。

已处理百分之 80。

已处理百分之 90。

已为数据库 'test',文件 'test' (位于文件 1 上)处理了 328592 页。

已处理百分之 100。

已为数据库 'test',文件 'test_log' (位于文件 1 上)处理了 2 页。

BACKUP DATABASE 成功处理了 328594 页,花费 122.271 秒(20.995 MB/秒)。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 142 毫秒,占用时间 = 122549 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

(1 行受影响)

--测试10:启用TDE,压缩备份,最大传输大小为默认值
DECLARE @bdatetime AS DATETIME= GETDATE()
SET STATISTICS IO ON
SET   STATISTICS TIME ON
BACKUP DATABASE test
TO DISK='D:\Test_EnableTDEWithCom.bak'
WITH  STATS = 10
       ,COMPRESSION
SET STATISTICS IO OFF
SET   STATISTICS TIME OFF
SELECT  @bdatetime, GETDATE(), DATEDIFF(millisecond, @bdatetime, GETDATE())
GO

已处理百分之 10。

已处理百分之 20。

已处理百分之 30。

已处理百分之 40。

已处理百分之 50。

已处理百分之 60。

已处理百分之 70。

已处理百分之 80。

已处理百分之 90。

已为数据库 'test',文件 'test' (位于文件 1 上)处理了 328592 页。

已处理百分之 100。

已为数据库 'test',文件 'test_log' (位于文件 1 上)处理了 2 页。

BACKUP DATABASE 成功处理了 328594 页,花费 125.862 秒(20.396 MB/秒)。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 219 毫秒,占用时间 = 126112 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

(1 行受影响)

--测试11:启用TDE,压缩备份,最大传输大小为65537
DECLARE @bdatetime AS DATETIME= GETDATE()
SET STATISTICS IO ON
SET   STATISTICS TIME ON
BACKUP DATABASE test
TO DISK='D:\Test_EnableTDEWithCom65537.bak'
WITH  STATS = 10
       ,COMPRESSION
       ,MAXTRANSFERSIZE=65537
SET STATISTICS IO OFF
SET   STATISTICS TIME OFF
SELECT  @bdatetime, GETDATE(), DATEDIFF(millisecond, @bdatetime, GETDATE())
GO

SQL Server 分析和编译时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

已处理百分之 10。

已处理百分之 20。

已处理百分之 30。

已处理百分之 40。

已处理百分之 50。

已处理百分之 60。

已处理百分之 70。

已处理百分之 80。

已处理百分之 90。

已为数据库 'test',文件 'test' (位于文件 1 上)处理了 328592 页。

已处理百分之 100。

已为数据库 'test',文件 'test_log' (位于文件 1 上)处理了 2 页。

BACKUP DATABASE 成功处理了 328594 页,花费 128.927 秒(19.911 MB/秒)。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 33766 毫秒,占用时间 = 129279 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

(1 行受影响)

--测试12:启用TDE,压缩备份,最大传输大小为131072
DECLARE @bdatetime AS DATETIME= GETDATE()
SET STATISTICS IO ON
SET   STATISTICS TIME ON
BACKUP DATABASE test
TO DISK='D:\Test_EnableTDEWithCom131072.bak'
WITH  STATS = 10
       ,COMPRESSION
       ,MAXTRANSFERSIZE=131072
SET STATISTICS IO OFF
SET   STATISTICS TIME OFF
SELECT  @bdatetime, GETDATE(), DATEDIFF(millisecond, @bdatetime, GETDATE())
GO

已处理百分之 10。

已处理百分之 20。

已处理百分之 30。

已处理百分之 40。

已处理百分之 50。

已处理百分之 60。

已处理百分之 70。

已处理百分之 80。

已处理百分之 90。

已为数据库 'test',文件 'test' (位于文件 1 上)处理了 328592 页。

已处理百分之 100。

已为数据库 'test',文件 'test_log' (位于文件 1 上)处理了 2 页。

BACKUP DATABASE 成功处理了 328594 页,花费 105.379 秒(24.360 MB/秒)。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 34499 毫秒,占用时间 = 105796 毫秒。

 SQL Server 执行时间:

   CPU 时间 = 0 毫秒,占用时间 = 0 毫秒。

(1 行受影响)

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