SQL Server & BI Blog by Andreas Wolter - Category: "In-Memory OLTP / XTP, HTAP"

Dieser Blog ist umgezogen // This Blog has moved: http://andreas-wolter.com/blog/

Andreas Wolter — Wed, 20 Sep 2017 10:41:00 +0000

Liebe Leser dieser Blog ist hiermit nur noch „Archiv“ und wird nicht mehr weiter gepflegt. Seit August 2017 finden sich neue Artikel ausschließlich unter der neuen URL: http://andreas-wolter.com/blog/	Dear Readers this blog is now merely an „archive“ and no longer being updated. Since August 2017 new articles are exclusively available under the new URL: http://andreas-wolter.com/en/blog/
Die aufwändige Mehrsprachigkeit (Deutsch und Englisch professionell manuell übersetzt) wird beibehalten – aber Layout-technisch anders gelöst. Damit dürfte ich immer noch den einzigen mehrsprachigen IT-Blog weltweit betreiben. Ich hoffe, das neue Design gefällt Ihnen.	The complex multilingualism (German and English professionally manually translated) is being continued – but solved differently in terms of layout. With that I most likely still operate the only multilingual IT-Blog worldwide. I hope you like the new design.

Mein aktueller Artikel, der erstmalig ausschließlich auf der neuen Website zu finden ist, lautet: Optimieren von Workflows mit In-Memory und nativ kompilierten Objekten - oder wie es nicht funktioniert

My currently last article, which is exclusively available at the new website for the first time, is Optimizing workflows with In-Memory and Natively Compiled Objects - or how it does not work

Cu at my new Blog

Andreas

One day of „In-Memory Technologies in SQL Server – From 0 to Operational Analytics Master“ at Data Platform Summit 2017 in Bangalore/India and further conferences this summer

Andreas Wolter — Tue, 11 Jul 2017 17:59:00 +0000

Ein Tag “In-Memory Technologien im SQL-Server – von 0 zum Operational Analytics Master” beim Data Platform Summit 2017 in Bangalore/Indien und auf weiteren Konferenzen diesen Sommer

(EN)
It is no secret that I have been very active in the Asian region the last years – mainly in Singapore, Malaysia and India. So, it may not be a surprise that this summer I will be giving a full day PreCon at the now called “Data Platform Summit” in India’s hub for information technology: Bangalore, aka the Silicon Valley of India.

I am personally very honored and happy to be asked again to present this PreCon - especially after last year’s drop out due to “Delhi Belly” – which only sounds cute, but was zero fun at all, I can assure my fellow readers.

The Indian community has embraced me with very warm welcoming from the very first year of “SQL Server Geeks Summit” on (as it was then called), and I know this event will be a joy as before for sure.

(DE)

Es ist längst kein Geheimnis, dass ich in den letzten Jahren sehr aktiv im asiatischen Raum war – hauptsächlich in Singapur, Malaysia und Indien. So wird es wohl auch nicht überraschen, dass ich diesen Sommer einen kompletten Tag PreCon auf der inzwischen in „Data Platform Summit“ umbenannten Konferenz in Indiens Zentrum für Informationstechnologie geben werde: Bangalore, auch bekannt als das Silikon Valley von Indien.

Ich fühle mich sehr geehrt und bin glücklich, dass ich wieder gebeten wurde, diese PreCon zu präsentieren – besonders nach meinem Ausfall im letzten Jahr aufgrund von „Delhi Belly“ – was zwar niedlich klingt, aber keinerlei Spaß machte, kann ich meinen Lesern versichern.

Die indische Community hat mich seit dem ersten Jahr des „SQL Server Geeks Summit“ (wie es damals noch hieß) mit einem warmen Empfang willkommen geheißen, und ich weiß, dass auch dieses Event wieder viel Freude machen wird.

And what can my audience look forward to?

A full day of diving into the latest trend in IT Technology, specifically data storage: In-Memory optimization (storage and computation). If you are still thinking traditional row-store indexes, it is time to level up. Here is your chance for a very low price to learn from the first steps unto the pitfalls of reality:

Und worauf kann sich mein Publikum diesmal freuen?

Auf einen ganzen Tag, an dem in die neuesten Trends in der IT-Technologie eingetaucht wird, spezifisch in Sachen Datenspeicherung: In-Memory-Optimierung (Speicherung und Berechnung). Wenn ihr noch traditionell in Row-basierten Indexen denkt, ist es Zeit, aufzuleveln. Hier ist eure Chance, zu einem sehr günstigen Preis von den ersten Schritten bis zu den Fallstricken der Realität zu lernen:

“In-Memory Technologies in SQL Server – From 0 to Operational Analytics Master”

The abstract goes as follows:

“In-Memory Technologies im SQL-Server – Von 0 zum Operational Analytics Master”

Die Beschreibung lautet wie folgt:

Since SQL Server 2016 Service Pack 1, most programming features have been available in all editions, including the two In-Memory technologies: Columnstore Indexes and In-Memory OLTP.

Columnstore indexes, which have been existing since SQL Server 2012 (actually PDW v2008), are mainly optimized for big amounts of data (millions of rows) and offer blazingly fast OLAP-style queries, which is made possible by their special structure (columnar storage), sophisticated compression, and batch-mode processing for much more efficient CPU-usage than traditional row-store-queries.

The In-Memory OLTP engine, which will be the second topic of this full day, came into the product with SQL Server 2014 and has since then been extensively improved in terms of both scalability and T-SQL language support, taking away many of the relevant limitations for adaption of version 1 in a similar way as the Columnstore technology over the course of its development.

Thirdly, the so-called In-Memory Operational Analytics are supported by the possibility to create Columnstore Indexes on memory optimized tables!

All those improvements will make In-Memory technologies a viable option in many projects. For Datawarehouses, many say that Columnstore will become the default storage type for all objects in the near future. And it can be foreseen that over the years the same will happen for OLTP-tables that have to support highly concurrent workloads, which will all be based on memory optimized tables.

It’s time to extend your skills to embrace those technologies, and learn how to implement and support those new types of storage that are coming to our databases, addressing the challenge of ever more data being stored and queried and performance demands and (real time) analytic requirements going up.

During this full-day training session, Microsoft Certified Master for the Data Platform Andreas Wolter, familiar with SQL Server’s In-Memory technologies from the early bits on, will give a complete picture on the current state of technology. Attendees will learn how and where to use either In-Memory OLTP or Columnstore or even both for efficient queries and data storing, but also which problems still exist in real-world projects that sometimes make it hard to find the right solution design to profit from those technologies, and cover the important bits and pieces both from a developer’s and administrator’s perspective.

Seit SQL Server 2016 Service Pack 1 sind die meisten Programmierfunktionen in allen Editionen verfügbar, einschließlich der zwei In-Memory-Technologien: Columnstore Indexe und In-Memory OLTP.

Columnstore Indexe, die es seit SQL Server 2012 (eigentlich PDW v2008) gibt, sind hauptsächlich für große Datenmengen (Millionen von Zeilen) optimiert und bieten blitzschnelle Abfragen im OLAP-Stil, was durch ihre spezielle Struktur (spaltenweise Speicherung), raffinierte Komprimierung und Bearbeitung im Batch-Mode für eine weitaus effizientere CPU-Auslastung als traditionelle Row-basierende Abfragen ermöglicht wird.

Die In-Memory OLTP-Maschine, die das zweite Thema dieser Ganztags-PreCon sein wird, kam mit SQL Server 2014 in das Produkt und wurde seitdem umfassend sowohl hinsichtlich Skalierbarkeit als auch T-SQL-Sprachunterstützung verbessert, wobei viele der relevanten Einschränkungen bei der Anpassung von Version 1 auf ähnliche Weise wegfielen wie bei der Columnstore-Technologie im Verlauf ihrer Entwicklung.

Drittens werden die sogenannten In-Memory Operational Analytics durch die Möglichkeit unterstützt, Columnstore Indexe auf Memory-optimierten Tabellen zu erstellen!

All diese Verbesserungen werden In-Memory-Technologien zu einer praktikablen Option bei vielen Projekten machen. Was Data-Warehouses anbetrifft, sagen viele, dass Columnstore in der nahen Zukunft zur Standardspeicherart für alle Objekte werden wird. Und es lässt sich vorhersehen, dass mit den Jahren dasselbe für OLTP-Tabellen eintreten wird, die hohe gleichzeitige Workloads unterstützen müssen, die dann alle auf Memory-optimierten Tabellen basiert sein werden.

Es ist Zeit, deine Fähigkeiten zu erweitern und dir diese Technologien zu eigen zu machen: zu lernen, wie man diese neuen Speichertypen, die in unsere Datenbanken kommen, implementiert und unterstützt, und sich der Herausforderung immer mehr gespeicherter und abgefragter Daten sowie Performance-Anforderungen und steigenden analytischen Anforderungen (in Echtzeit) zu stellen.

Während dieses ganztägigen Trainings wird Microsoft Certified Master for the Data Platform Andreas Wolter, der mit den In-Memory-Technologien von SQL-Server von den frühen Anfängen an vertraut ist, einen kompletten Überblick über den derzeitigen Technologiestand geben. Teilnehmer werden lernen, wie und wo man entweder In-Memory OLTP oder Columnstore oder sogar beides für effiziente Queries und Datenspeicherung verwendet. Sie werden auch lernen, welche Probleme noch in realen Projekten existieren, die es manchmal erschweren, das richtige Lösungskonzept zu finden, um von diesen Technologien zu profitieren. Dabei werden auch wichtige Aspekte und Details sowohl aus der Perspektive des Entwicklers als auch der des Administrators behandelt.

Modules/Topics

Columnstore Storage Engine and compression internals
What is the benefit for OLAP performance
When to use Clustered or Nonclustered Columnstore Indexes
XTP Engine internals for In-Memory OLTP performance benefits
Memory optimized Tables, Indexes and Variables
Natively compiled stored procedures & triggers
Combination of Row-Store, Columnstore/xVelocity and XTP engine for operational analytics

Module/Themen

Columnstore Storage Engine und Komprimierungs-Interna
Was ist der Nutzen für OLAP- Performance
Wann man Clustered oder Nonclustered Columnstore Indexe benutzt
XTP-Engine Interna für In-Memory OLTP Performance-Vorteile
Memory-optimierte Tabellen, Indexe und Variablen
Nativ kompilierte gespeicherte Prozeduren & Trigger
Kombination von Zeilenspeicherung, Columnstore/xVelocity und XTP Engine für operative Analytik

Key Takeaways

How the new storage engines Columnstore & XTP work behind the covers
What are the strengths and weaknesses of these alternate storage engines and how can they be played out best
How to get a quick start with In-Memory optimized objects in almost any environment
What are the typical performance patterns that these technologies address
How to build highly performing Datawarehouse tables
How to improve OLTP hotspot tables with In-Memory technologies
How to enable real-time analytics of operational data
What’s important from a file management perspective for administrators
How to maintain Columnstore and In-Memory Hash- & Range-indexes
What challenges arise from those technologies

Kernpunkte

Wie die neuen Speicher-Engines Columnstore & XTP hinter der Bühne funktionieren
Was die Stärken und Schwächen dieser alternativen Speicher-Engines sind und wie sie am besten umgesetzt werden können
Wie man einen schnellen Start mit In-Memory-optimierten Objekten in fast jeder Umgebung erhalten kann
Was die typischen Performance-Muster sind, die diese Technologien behandeln
Wie man hoch performante Data Warehouse-Tabellen baut
Wie man OLTP Hotspot Tabellen mit In-Memory Technologien verbessert
Wie man Echtzeit-Analytik von operativen Daten ermöglicht
Was aus einer Dateimanagement-Perspektive für Administratoren wichtig ist
Wie man Columnstore und In-Memory Hash- & Range-Indexe wartet
Welche Herausforderungen sich aus diesen Technologien ergeben

Demos

Performance Improvements for OLAP workloads with Nonclustered Columnstore indexes
Clustered Columnstore indexes
Performance Improvements for OLTP workloads with memory optimized tables, indexes and code
Operational analytics on row store vs. operational analytics on In-Memory under different workload types
How Columnstore indexes handle updates to data under the cover
How In-Memory optimized objects look like on disk

Demos

Performance-Verbesserungen für OLAP-Workloads mit Nonclustered Columnstore Indexen
Clustered Columnstore Indexe
Performance-Verbesserungen für OLTP-Workloads mit memory-optimized Tabellen, Indexen und Code
Operative Analytik bei Zeilen-Speicherung vs. operative Analytik bei In-Memory unter verschiedenen Workload-Typen
Wie Columnstore-Indexe mit Updates bei Daten unter der Haube umgehen
Wie In-Memory optimierte Objekte auf der Disk aussehen

Sign-up here as long as seats are available! http://dataplatformgeeks.com/dps2017/pre-conference-seminars/

Hier anmelden, solange es noch freie Plätze gibt!

http://dataplatformgeeks.com/dps2017/pre-conference-seminars/

After the PreCon I will give 2 more sessions at DPS 2017:

Troubleshooting Availability Groups
and
SQL Server Security for Developers

Nach der PreCon werde ich 2 weitere Sessions bei der DPS 2017 geben:

Troubleshooting Verfügbarkeitsgruppen und
SQL Server Sicherheit für Entwickler

Also, I have been asked by KD, the founder of KDSSUG (Knowledged Dedicated SQL Server User Group) to present at their Event, “KDSSG MSSQL Tech Unite 2017” on August 20. Session topic TBD.

Außerdem wurde ich von KD, dem Gründer von KDSSUG (Knowledged Dedicated SQL Server User Group) gebeten, auf ihrem Event „KDSSG MSSQL Tech Unite 2017“ am 20. August zu sprechen. Das Thema wird noch festgelegt.

If Singapore is easier for you:

The weekend after, August 26 at SQLSaturday Singapore I will have a session on the new SQL Server 2017 which is due sometime this year: SQL Server 2017: Better HA & DR

Falls Singapur für euch einfacher sein sollte:

Am Wochenende darauf, am 26. August, werde ich auf der SQLSaturday Singapore eine Session zum neuen SQL-Server 2017, der irgendwann dieses Jahr erscheint, halten: SQL Server 2017: Better HA & DR

Next stops after that: SQLSaturday Denmark in Copenhagen October 7 with another full day PreCon Oct. 6th: “Practical Performance Monitoring & Troubleshooting”. Save the date and register soon as my previous events on that subject have quickly filled up.

Die nächsten Stationen, die folgen werden: SQLSaturday Denmark in Kopenhagen am 7. Oktober mit einer weiteren Ganztags-PreCon am 6. Okt.: “Practical Performance Monitoring & Troubleshooting”. Merkt euch den Termin vor und meldet euch bald an, da meinen vorangegangenen Events zu diesem Thema schnell voll waren.

The choice is yours ;-)

CU around

Andreas

Where is that Preemptive Wait coming from? Database Ownership and Performance: a journey through SQL Server internals with XEvents, Windbg and Wireshark

Andreas Wolter — Thu, 02 Feb 2017 23:17:00 +0000

(EN)
In this article I will bring together several techniques for troubleshooting a performance- and security-related “phenomenon” I recently noticed when doing some tests with Natively Compiled Stored Procedures.

(DE)
In diesem Artikel zeige ich einige Techniken zum Troubleshooten eines Performance- und sicherheitsrelevanten „Phänomens“, das mir kürzlich aufgefallen ist, als ich ein paar Tests mit Natively Compiled Stored Procedures durchführte.

Background:

In SQL Server 2014, Natively Compiled Stored Procedures did not support EXECUTE AS CALLER but EXECUTE AS “SpecificUser” was required. This user could be specified with “Username”, “Self” or simply “Owner” – in which case the owner of the procedure usually reverts to the schema owner, which mostly reverts to the Database Owner altogether.

Hintergrund: In SQL Server 2014 unterstützten Natively Compiled Stored Procedures EXECUTE AS CALLER nicht, sondern es war EXECUTE AS “SpecificUser” erforderlich. Dieser Nutzer konnte mit “Username”, “Self” oder einfach “Owner” spezifiziert werden – in dem Fall kehrt der Besitzer der Prozedurnormalerweise zum „schema owner“ zurück, was meistens ganz auf den Database Owner zurückkehrt.

The phenomenon I encountered was that I noticed some pretty strange long execution times when running a workload consisting of a very basic stored procedure that does nothing more than insert one row of data into a small, unspectacular table.

The insert itself should run in less than a second for 1000 rows, but I could see up to 5 seconds.
The body of the procedure looks like this:

Das Phänomen, dem ich begegnete, war, dass ich einige ziemlich seltsam lange Ausführungszeiten bemerkte, als ich eine Workload laufen ließ, die aus einer sehr einfachen Stored Procedure bestand, die nichts weiter tat, als eine Datenreihe in eine kleine, unspektakuläre Tabelle einzufügen.
Das Insert selbst sollte weniger als eine Sekunde für 1000 Zeilen laufen, doch ich konnte bis zu 5 Sekunden sehen.
Der Inhalt der Prozedur sieht so aus:

SET NOCOUNT ON;
SET XACT_ABORT ON;

INSERT UserSchema.TableName
(4 columns, int and char)
VALUES
(Parameters);

RETURN 0;

The analysis:

Since neither the query plan nor “Show Statistics ON” showed anything unusual, I took a step back and started a top-down-analysis with the Waits and Queues Methodology (which, if you are new in this area, has been a proven methodology for performance analysis for over a decade and is explained for SQL Server probably for the first time in detail here: SQL Server 2005 Performance Tuning using the Waits and Queues)
Using the new session-level waits-DMV in SQL Server 2016 (sys.dm_exec_session_wait_stats) I saw the following distribution of waits:

Die Analyse:

Da weder der Abfrageplan noch “Show Statistics ON“ irgendetwas Ungewöhnliches zeigten, ging ich einen Schritt zurück und begann eine Top-Down-Analyse mit der Waits and Queues Methode (die, wenn ihr in diesem Bereich neu seid, eine seit über einem Jahrzehnt bewährte Methode zur Performance-Analyse ist und für SQL Server wahrscheinlich zum ersten Mal im Detail hier erklärt wird: SQL Server 2005 Performance Tuning using the Waits and Queues)
Bei der Anwendung der neuen Session-Level Waits-DMV im SQL Server 2016 (sys.dm_exec_session_wait_stats) sah ich die folgende Waits-Verteilung:

SELECT dm_exec_session_wait_stats.wait_type
        , SUM(dm_exec_session_wait_stats.wait_time_ms) - SUM(dm_exec_session_wait_stats.signal_wait_time_ms) AS resource_wait_time_ms
        , SUM(dm_exec_session_wait_stats.signal_wait_time_ms) AS signal_wait_time_ms
        , SUM(dm_exec_session_wait_stats.wait_time_ms) AS wait_time_ms
        , MAX(dm_exec_session_wait_stats.max_wait_time_ms) AS max_wait_time_ms
        , SUM(dm_exec_session_wait_stats.waiting_tasks_count) AS waiting_tasks_count
FROM sys.dm_exec_session_wait_stats AS dm_exec_session_wait_stats
        INNER JOIN sys.dm_exec_sessions AS dm_exec_sessions
                ON dm_exec_session_wait_stats.session_id = dm_exec_sessions.session_id
WHERE dm_exec_sessions.program_name ='Sarpedon-WorkoadSimulation-InsertProcs'
GROUP BY dm_exec_session_wait_stats.wait_type
ORDER BY max_wait_time_ms DESC;

From this list, Latch-contention, blocking and some waiting for IO is to be expected with a very concurrent workload (50 threads trying to insert on the last page).
The wait-types marked red are the ones that caught my attention.
As Preemptive waits are a quite different beast, and I initially thought maybe there was some authentication issue with the client, I decided to take a look at the CMEMTHREAD.

Von dieser Liste sind Latch-contention, Blocking und einiges Warten auf IO bei einer sehr simultanen Workload zu erwarten (50 Threads, die versuchen, sich auf der letzten Page einzufügen).
Die rot-markierten Wait-Typen sind diejenigen, auf die ich aufmerksam wurde.
Da Preemptive Waits ein spezielles Biest sind, und ich anfangs dachte, dass es vielleicht ein Authentifikationsproblem beim Client gab, entschied ich mich, einen Blick auf den CMEMTHREAD zu werfen.

The CMEMTHREAD is an indicator that many threads are contending simultaneously for a thread-safe memory object.
Now since we are running a highly concurrent workload, I could just leave it at that, but remember: “Never make quick decisions by confusing symptom with cause”. Keep looking for the real cause. (A good article by Paul Randal on exactly this issue: “Avoiding Knee-Jerk Performance Troubleshooting”)

So, the question is, which memory object is so special here.

Der CMEMTHREAD ist ein Indikator dafür, dass viele Threads gleichzeitig um ein thread-safe Memory-Object konkurrieren.
Nun, da wir eine höchst konkurrierende Workload laufen haben, könnte ich es einfach darauf beruhen lassen, doch denkt dran: „Niemals schnelle Entscheidungen treffen, indem man das Symptom mit der Ursache verwechselt.“ Sucht weiter nach der wahren Ursache. (Hier ein guter Artikel von Paul Randal zu genau diesem Thema: “Avoiding Knee-Jerk Performance Troubleshooting”)

Also ist die Frage, welches Memory-Object hier so besonders ist.

Time for Extended Events

One of the niftiest features of extended events is, that you can get a full stack dump of just a single thread, using the Action “sqlserver.create_dump_single_thread”. ”. Similarly, using “package0.callstack” you can get a callstack of the last 16 frames.
You can analyze the outcome with Windbg. – Or, using Trace Flag 3656, you can even query the Extended Event targets directly with XQuery from within Management Studio and the callstack will be materialized, provided you have loaded the correct symbols. (Nothing you should do on a production Server!)
(An example how to do that can be found here: Resolving DTC Related Waits and Tuning Scalability of DTC)

With the dump opened in Windbg the following function calls inside the SQL Server engine can be seen:

Zeit für Extended Events

Eine der raffiniertesten Features von Extended Events ist, dass man einen vollständigen Stack Dump von einem einzelnen Pfad erhalten kann, wenn man die Action “sqlserver.create_dump_single_thread” verwendet.
Auf ähnliche Weise kann man einen Callstack der letzten 16 Frames erhalten, wenn man “package0.callstack” verwendet.
Man kann das Ergebnis mit Windbg analysieren – oder, wenn man Trace Flag 3656 verwendet, kann man sogar die Extended Event Targets direkt mit XQuery aus Management Studio heraus abfragen und der Callstack wird materialisiert. (Nichts, das man auf einem Produktions-Server machen sollte!)

(Ein Beispiel dafür, wie das gemacht werden kann, ist hier: Resolving DTC Related Waits and Tuning Scalability of DTC)

Mit dem in Windbg geöffneten Dump können die folgenden Funktions-Calls in der SQL Server Engine gesehen werden:

The Stack dump rings a bell. Right before allocating the memory (CMemThread<CMemObj>::Alloc (red), several functions with very familiar names were called (orange):

Bei dem Stack Dump läuten doch einige Glocken. Kurz vor dem Zuteilen des Memory (CMemThread<CMemObj>::Alloc (rot) wurden mehrere Funktionen mit sehr bekannt klingenden Namen abgerufen (orange):

sqllang!CWindowsSecurityPrimaryInfo::GetNtGroupsViaAuthZ
sqllang!CreateLoginToken
sqllang!CreateLoginTokenForImpersonation

And those in turn must have been caused by the sqllang!CAutoExecuteAsContext::Set, sqllang!CMsqlExecContext::FExecute and so on (green).
At this point I pretty much knew where to look. But just to show you an example of how this can be done without even touching Windbg, here is an (accumulated and commented) result from the Extended Event callstack-Action:

Und diese wiederum müssen von sqllang!CAutoExecuteAsContext::Set, sqllang!CMsqlExecContext::FExecute verursacht worden sein, und so weiter (grün).
In diesem Moment wusste ich im Prinzip schon, wo ich suchen musste. Aber um euch ein Beispiel zu zeigen, wie man das auch machen kann, ganz ohne Windbg anzurühren, ist hier ein (gesammeltes und kommentiertes) Ergebnis der Extended Event Callstack-Action:

This callstack results from the PREEMPTIVE_OS_LOOKUPACCOUNTSID Wait-Type, which I noticed would happen exactly once per procedure call. When analyzing different callstacks together I could draw the conclusion that the following function calls lead to the respective Wait-Types:

Dieser Callstack resultiert vom PREEMPTIVE_OS_LOOKUPACCOUNTSID Wait-Type, was, wie ich bemerkte, genau einmal pro Procedure Call geschehen würde. Beim Analysieren verschiedener Callstacks zusammen konnte ich die Schlussfolgerung ziehen, dass die folgenden Funktions-Calls zu den jeweiligen Wait-Types führen:

sqllang.dll!LookupAccountNameInternal -> PREEMPTIVE_OS_LOOKUPACCOUNTSID
sqllang.dll!CWindowsSecurityPrimaryInfo::GetNtGroupsViaAuthZ -> PREEMPTIVE_OS_AUTHZINITIALIZERESOURCEMANAGER
sqllang.dll!CWindowsSecurityPrimaryInfo::Init -> PREEMPTIVE_OS_AUTHORIZATIONOPS

The Preemptive Waits read from the Extended Events file-target can be ordered in their occurrence (from top to bottom), leading to the following picture:

Die Preemptive Waits, aus dem Extended Events Datei-Ziel gelesen, können nach ihrem Auftreten sortiert werden (von oben nach unten), was folgendes Bild ergibt:

The here unreadable callstack for the call to AUTHORIZATIONOPS (undocumented) on the bottom.

Der hier unlesbare Callstack für den Call AUTHORIZATIONOPS (undokumentiert) unten.

First outcome:

From those calls one can deduct that not the client is authenticating at SQL Server, but actually the procedure call itself causes Windows API calls (LOOKUPACCOUNTSID, AUTHZINITIALIZERESOURCEMANAGER) for authentication purposes.
Now at the very latest it’s time to check the ownership-chain for the stored procedure.
So I checked the header of the proc, and indeed, just as I expected it contained a “WITH EXECUTE AS OWNER”.
That alone can’t be it, so the question is, who is the owner. I already suspected it and there it was: The database was owned by a LOCAL Windows account.
Now, that is rare, but it all makes sense now: For every execution of the procedure, the ownership had to be verified – and since it is a Windows-Account, it had to go out of SQL Server OS, using a Preemptive call to Windows, wait, and continue only after Windows returns control of this thread back to SQL Server.

Erstes Ergebnis:

Aus diesen Call lässt sich ableiten, dass es nicht der Client ist, der sich bei SQL Server authentifiziert, sondern dass es tatsächlich der Procedure Call selbst ist, der Windows API Calls (LOOKUPACCOUNTSID, AUTHZINITIALIZERESOURCEMANAGER) für Authentifizierungszwecke verursacht.
Spätestens jetzt ist es an der Zeit, die Besitzerkette für die Stored Procedure zu überprüfen. Also habe ich den Kopf der Prozedur geprüft, und tatsächlich, genau wie ich erwartet hatte, enthielt es ein “WITH EXECUTE AS OWNER”.
Das allein kann es nicht sein, also stellt sich die Frage, wer der Owner ist. Ich vermutete es bereits, und da war es: Die Datenbank gehörte zu einem LOKALEN Windows-Konto.
Nun, das ist eher selten, doch jetzt ergibt alles Sinn: Für jede Ausführung der Prozedur musste der Besitz verifiziert werden – und da es ein Windows-Konto ist, musste es raus aus SQL Server OS gehen, indem ein Preemptive Call an Windows verwendet wird, dann warten, und erst dann weitermachen, nachdem Windows die Kontrolle dieses Pfades an SQL Server zurückgegeben hatte.

Testing the improvement options:

Now, obviously, I did not stop here but rather made some more tests. Based on the fact that there are 3 possible types of owner for objects within SQL Server, I compared the execution times (and waits) between those 3 possible
Database owner-types:

1. SQL Account

2. Windows DomainAccount

3. Local Windows Account

- I did also test with Admin vs. non-Admin and NTLM vs. Kerberos but saw no difference.

Testen der Verbesserungsmöglichkeiten:

Natürlich hörte ich nicht hier auf, sondern machte noch weitere Tests. Ausgehend von der Tatsache, dass es mögliche Typen von Owner für Objekte innerhalb SQL Server gibt, verglich ich die Ausführungszeiten (und Wartezeiten) zwischen diesen 3 möglichen Datenbank-Owner-Types:

SQL Account
Windows DomainAccount
Local Windows Account

- Ich testete auch mit Admin vs. non-Admin und NTLM vs. Kerberos, stellte jedoch keinen Unterschied fest.

So here is the result of the Performance-Comparison with different Database-/Procedure-Owners:

Hier ist also das Ergebnis des Performance-Vergleichs mit unterschiedlichen Datenbank-/Procedure-Owners:

Interpretation:

1) The obvious: Using a local Windows Account results in a huge performance-penalty for such a simple INSERT-statement

2) Using a Domain Account I could notice that every 10 minutes the next execution would be a bit slower.

Interpretation:

Das Offensichtliche: Die Verwendung eines lokalen Windows-Kontos führt zu eine riesigen Performance-Impakt für ein solch simples INSERT-Statement
Beim Verwenden eines Domain-Kontos konnte ich sehen, dass die nächste Ausführung alle 10 Minuten etwas langsamer war.

Further analysis

When checking the Wait-stats again, I could see that usually the Windows-Domain-Account had the following simple waits:

Weitere Analyse

Beim erneuten Überprüfen der Warte-Statistiken konnte ich feststellen, dass der Windows-Domain-Account meistens die folgenden einfachen Waits hatte:

Pretty ok and nothing to worry about. But the first call after 10 minutes would always result in the same wait-types as I observed for the local Windows Account, except that the wait-times are much much lower. (You can compare the below picture with the one from the beginning of the article.)

Ziemlich in Ordnung und nichts, worüber man sich Sorgen machen müsste. Doch der erste Call nach 10 Minuten ergab immer dieselben Wait-Typen, die ich für das lokale Windows-Konto beobachtete, außer dass die Wartezeiten um Vieles geringer sind. (Ihr könnt das Bild unten mit dem am Anfang des Artikels vergleichen.)

Behind the Scenes: Network Tracing

To explain the difference, I ran a Network Trace using Wireshark
And exactly every 10 minutes I saw some additional KERBEROS-traffic going to the Domain Controller. Below you see the opened data frame with the Request for a Ticket Granting Service Ticket (TGS-REQ).

Hinter den Kulissen: Network Tracing

Um den Unterschied zu erklären, führte ich ein Network Trace mit Wireshark aus.
Und genau alle 10 Minuten sah ich einigen zusätzlichen KERBEROS-Traffic zum Domain Controller fließen. Unten seht ihr den geöffneten Datenrahmen mit dem Request for a Ticket Granting Service Ticket (TGS-REQ).

Background infos:

As the User, on whose behalf the service requests the service ticket, is identified using the user name and user realm/domain (SQL\SQLDBOwner in my case), the padata type PA-FOR-USER is used, as you can see in the screenshot. You can even see the Checksum added for protection.

The S4U2self extension of the PA-DATA structure allows a service to obtain a service ticket to itself on behalf of a user. The user is identified to the KDC using the user's name and realm.

Hintergrundinformationen:

Wenn der Nutzer, für den der Service das Service-Ticket anfordert, unter Verwendung des Nutzernamens und user realm/Domäne (SQL\SQLDBOwner in meinem Fall) identifiziert wird, wird der Padata Type PA-FOR-USER verwendet, wie im Screenshot zu sehen. Man kann sogar die Checksum sehen, die zum Schutz hinzugefügt wurde.

Die S4U2self Extension der PA-DATA-Struktur erlaubt einem Service, ein Service-Ticket im Auftrag eines Nutzers für sich selbst zu beziehen. Der Nutzer wird gegenüber dem KCD identifiziert, unter Verwendung des Nutzernamen und Realm.

Luckily the DC answers right away with a TGS-REP, containing the PA-DATA-structure with ticket for the service that was named in the TGS-REQ from above:

Zum Glück antwortet der DC sofort mit einem TGS-REP, der die PA-DATA-Struktur mit einem Ticket für den oben im TGS-REQ genannten Service enthält:

There is plenty literature available if you want to learn more about the Kerberos Protocol-Elements. Here is a documentation from Microsoft:

Es gibt eine Menge an Literatur, falls ihr mehr über die Kerberos-Protokollelemente erfahren wollt. Hier ist eine Dokumentation von Microsoft:

Kerberos Protocol Extensions: Service for User and Constrained Delegation Protocol

The 10-minutes puzzle:

1) After doing some extensive testing, I conclude that the 10-minute interval after which a new Ticket Granting Service Ticket-Request is initiated must be a SQL Server specific enhancement for Domain Accounts to avoid making this round trip for every SID-validation. The 10 minutes are consistent and independent from other workload influencers. The cause behind is not documented.

2) The much faster validation for the AD-Account is very fast thanks to some caching in Windows. (Thank you, Jack Richins from formerly SQL Security Team, for reminding me of this)

3) For the local Windows Account, there is no such performance improvement via caching which results in much slower response times.

Das 10-Minuten-Puzzle:

Nach ausgiebigem Testen schließe ich, dass das 10-Minuten-Intervall, nach dem ein neuer Ticket Granting Service Ticket Request eingeleitet wird, eine SQL-Server-spezifische Erweiterung für Domain-Accounts sein muss, um diese Rundreise nicht für jede SID-Validierung machen zu müssen. Die 10 Minuten sind konsistent und unabhängig von anderen Workload-Beeinflussern. Die Ursache dahinter ist nicht dokumentiert.
Die viel schnellere Validierung für das AD-Konto ist so schnell dank einigem Caching in Windows. (Danke, Jack Richins vom ehemaligen SQL Security Team, der mich daran erinnert hat)
Für das lokale Windows-Konto gibt es keine solche Performance-Verbesserung via Caching, was zu viel längeren Antwortzeiten führt.

Final results and learnings:

1) Using local users for SQL Server can create noticeable impact for short transactions. Yet another reason to stay away from local accounts.

2) For the SQL Account, naturally no Windows calls are necessary at all, but the performance-advantage compared to the AD-Account is marginal, even for high-speed scenarios.

3) Network latency matters even between SQL Server and DC. Not just for the initial Login-phase but even for ongoing validations from within SQL-statements.

4) I can stick to my recommendation for Database Ownerships (SQL Server Database Ownership: survey results & recommendations) :-)

Endergebnis und Gelerntes:

Die Verwendung von lokalen Nutzern für SQL Server kann deutliche Auswirkungen für kurze Transaktionen verursachen. Noch ein weiterer Grund dafür, sich von lokalen Konten fernzuhalten.
Für den SQL Account sind natürlich keine Windows-Calls notwendig, doch der Performance-Vorteil gegenüber dem AD-Account ist geringfügig, selbst für High-Speed-Scenarien.
Netzwerk-Latenz spielt selbst zwischen SQL Server und DC eine Rolle. Nicht nur für die anfängliche Login-Phase, sondern sogar für fortlaufende Validierungen innerhalb von SQL-Statements.
Ich kann meine Empfehlung für Datenbank-Ownerships aufrechterhalten (SQL Server Database Ownership: survey results & recommendations) :-)

I hope you found this an interesting read.

Ich hoffe, dies war eine interessante Lektüre für euch.

Andreas

PS: for the geeks among you:

The Stack Dump in Text format together with some comments:

P.S. Für die Geeks unter euch:

Der Stack Dump im Textformat mitsamt einigen Kommentaren:

Child-SP RetAddr Call Site

000000e9`2f0b79d8 00007ffe`f9e51118 ntdll!NtWaitForSingleObject+0xa

-> this function is actually deprecated (Hello, Microsoft?)

000000e9`2f0b79e0 00007ff7`04999fef KERNELBASE!WaitForSingleObjectEx+0x94
000000e9`2f0b7a80 00007ff7`04999d7d sqlservr!CDmpDump::DumpInternal+0x22f
000000e9`2f0b7b20 00007ff7`049a15b8 sqlservr!CDmpDump::DumpFilter+0xcd
000000e9`2f0b7c10 00007ffe`ef0ef2cb sqlservr!memset+0x1819
000000e9`2f0b7c40 00007ffe`fc98398d msvcr120!__C_specific_handler+0x93 [f:\dd\vctools\crt\crtw32\misc\amd64\chandler.c @ 162]
000000e9`2f0b7cb0 00007ffe`fc9493a7 ntdll!RtlpExecuteHandlerForException+0xd
000000e9`2f0b7ce0 00007ffe`fc948fbd ntdll!RtlDispatchException+0x197
000000e9`2f0b83b0 00007ffe`f9e58b9c ntdll!RtlRaiseException+0x18d
000000e9`2f0b8b70 00007ff7`04999c9c KERNELBASE!RaiseException+0x68
000000e9`2f0b8c50 00007ffe`f05602c6 sqlservr!CDmpDump::Dump+0x4c
000000e9`2f0b8c90 00007ffe`f105c411 sqllang!SQLDumperLibraryInvoke+0x1f6
000000e9`2f0b8cd0 00007ffe`f105ce94 sqllang!SQLLangDumperLibraryInvoke+0x161
000000e9`2f0b8d80 00007ffe`f102cd0b sqllang!CImageHelper::DoMiniDump+0x475
000000e9`2f0b8f90 00007ffe`f072e9c4 sqllang!stackTrace+0x9db
000000e9`2f0ba9b0 00007ffe`f072f6ae sqllang!XeSqlPkg::IsSystem+0x174
000000e9`2f0bab90 00007ffe`ef2e779a sqllang!XeSqlPkg::CreateDumpSingleThreadActionInvoke+0x1e

-> you can clearly see how this stack dump was created: XEvents

000000e9`2f0babc0 00007ffe`ef2a1b8e sqldk!XeSosPkg::wait_info_external::Publish+0x1a9

-> Now we will see our wait-type when we ask the DMVs or XEvents

000000e9`2f0bac20 00007ffe`ef2a63a4 sqldk!SOS_Scheduler::UpdateWaitTimeStats+0x596
000000e9`2f0bb530 00007ffe`f0d94fac sqldk!SOS_Task::PopWait+0xba
000000e9`2f0bb590 00007ffe`f0d9481e sqllang!CWindowsSecurityPrimaryInfo::GetNtGroupsViaAuthZ+0x75c

-> this will lead to the Preemptive Wait: PREEMPTIVE_OS_AUTHZINITIALIZERESOURCEMANAGER

000000e9`2f0bb890 00007ffe`f0d956ed sqllang!CWindowsSecurityPrimaryInfo::Init+0x2ce
000000e9`2f0bba00 00007ffe`f041a88b sqllang!GetWindowsSecurityPrimaryInfo+0xbe
000000e9`2f0bba60 00007ffe`f041cadb sqllang!CreateLoginToken+0x2d7
000000e9`2f0bbc50 00007ffe`f041dca8 sqllang!CreateLoginTokenForImpersonation+0xcb2

-> an Impersonation is happening (EXECUTE AS)

000000e9`2f0bc400 00007ffe`f0358342 sqllang!CAutoExecuteAsContext::Set+0xe2d
000000e9`2f0bc680 00007ffe`f001245e sqllang!CSECExecAsRuntimeServices::_Set+0x424
000000e9`2f0bc900 00007ffe`f0012041 sqllang!CMsqlExecContext::FExecute+0x336
000000e9`2f0bcc30 00007ffe`f0d1d83d sqllang!CSQLSource::Execute+0x983
000000e9`2f0bcdd0 00007ffe`f0d1d241 sqllang!CStmtExecProc::XretLocalExec+0x26e
000000e9`2f0bce50 00007ffe`f0d19f98 sqllang!CStmtExecProc::XretExecExecute+0x481
000000e9`2f0bd600 00007ffe`f00119ca sqllang!CXStmtExecProc::XretExecute+0x38
000000e9`2f0bd640 00007ffe`f0012933 sqllang!CMsqlExecContext::ExecuteStmts<1,1>+0x40d
000000e9`2f0bd780 00007ffe`f0012041 sqllang!CMsqlExecContext::FExecute+0xa9e
000000e9`2f0bdab0 00007ffe`f0cd3f6d sqllang!CSQLSource::Execute+0x983
000000e9`2f0bdc50 00007ffe`f0ce0e6c sqllang!ExecuteSql+0x93d
000000e9`2f0be7d0 00007ffe`f0ce1549 sqllang!CSpecProc::ExecuteSpecial+0x15c
000000e9`2f0be8d0 00007ffe`f001a82b sqllang!CSpecProc::Execute+0x299
000000e9`2f0bea00 00007ffe`f0021542 sqllang!process_request+0xe61
000000e9`2f0befd0 00007ffe`f00210a3 sqllang!process_commands_internal+0x2df
000000e9`2f0bf050 00007ffe`ef2a5bfd sqllang!process_messages+0x253
000000e9`2f0bf260 00007ffe`ef2a58f5 sqldk!SOS_Task::Param::Execute+0x231
000000e9`2f0bf860 00007ffe`ef2a554d sqldk!SOS_Scheduler::RunTask+0xaa
000000e9`2f0bf8d0 00007ffe`ef2cd7c8 sqldk!SOS_Scheduler::ProcessTasks+0x3cd
000000e9`2f0bf9b0 00007ffe`ef2cdb10 sqldk!SchedulerManager::WorkerEntryPoint+0x2a1
000000e9`2f0bfa80 00007ffe`ef2cdcd7 sqldk!SystemThread::RunWorker+0x8f
000000e9`2f0bfab0 00007ffe`ef2cd9f8 sqldk!SystemThreadDispatcher::ProcessWorker+0x2de
000000e9`2f0bfb60 00007ffe`fc6e13d2 sqldk!SchedulerManager::ThreadEntryPoint+0x1d8
000000e9`2f0bfc10 00007ffe`fc9603c4 kernel32!BaseThreadInitThunk+0x22
000000e9`2f0bfc40 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x34

EOF

SQL Server 2016 SP1 removes the editions’ programming feature limits! Everything from Always Encrypted to XTP/In-memory for everybody!

Andreas Wolter — Wed, 16 Nov 2016 17:57:00 +0000

SQL Server 2016 SP1 entfernt Programmier-Feature-Limits der Editionen! Alles von Always Encrypted bis XTP: In-Memory für Alle!

Unglaubliche Neuigkeiten, anders kann man es gar nicht sagen:

Mit dem heute erschienenen Service Pack 1 für SQL Server 2016, macht Microsoft den programmiertechnischen Unterschieden zwischen den Editionen der relationalen Datenbankengine (LocalDB, Express, Standard, Web, Enterprise) ein Ende!

Ab heute kann JEDER, der bereits auf SQL Server 2016 arbeitet, In-Memory optimierte Tabellen erstellen, Tabellen partitionieren, Columnstore Indexe verwenden, etc. etc.

Und wenn das nicht reichen würde, bringt das SP1 auch für sich genommen viele weitere wertvolle neue Features wie „Database Clones“, „CREATE OR ALTER“-Syntax, viele neue Diagnose-Verbesserungen (Showplan, XEvents, DMVs, Errorlog), NUMA-Awareness für Analysis Services und weiteres (mehr Infos im offiziellen Announcement von Microsoft hier).

Wow, einfach wow… die Möglichkeiten, die dies für Kunden eröffnet sind unglaublich. Vorbei die Zeiten zwingend darauf aufzupassen, keine Enterprise Features wie Compression oder Datenbank-Level-Auditing auf Standard-Editionen zu deployen.
Endlich die Möglichkeit, auch kleine Systeme, die dennoch enorm Latenz-kritisch sind, mit In-Memory Objekten zu beschleunigen (Assembly-Line/Fließbandfertigungs-Szenarien).

Die In-Memory Revolution ist nun für alle da!

Bevor ihr fragt, was dann überhaupt noch die Editionsunterschiede sind:

Was bleibt und bleiben wird, ist, dass die größeren Editionen einfach mehr Hardware unterstützen. Die Limits von 16 Cores und 128 GB RAM für die Standard Edition und noch weniger für Express bleiben bestehen. Das ist und bleibt entscheidend.

Aber definitiv muss ich mir einen neuen Spruch ausdenken: Früher pflegte ich immer zu sagen: „Um zu entscheiden, ob ein Feature Enterprise ist, reicht, zu wissen, ob es ‘cool‘ (z.B. Database Snapshot) oder ‘schnell‘ (z.B. Columnstore) ist.“

These are just sublime news, there is no other way to put it:

With the Service Pack 1 for SQL Server 2016 released today, Microsoft puts an end to the differences in the relational database Engine in terms of programmability features between the editions (LocalDB, Express, Standard, Web, Enterprise)!

As of today, EVERYONE who is already working on SQL Server 2016 can create In-Memory optimized tables, partitioned tables, use Columnstore Indexes and so forth.

And as if that weren’t enough, the SP1 itself also includes many more valuable features such as “Database Clones,” “CREATE OR ALTER”-syntax, many new diagnosis improvements (Showplan, XEvents, DMVs, Errorlog), NUMA-Awareness for Analysis Services and more (read more in the official announcement of Microsoft here).

Wow, just wow… the possibilities thus offered to customers are unbelievable. Gone are the days when you had to make sure not to deploy any Enterprise features such as Compression or Database level auditing on Standard Editions.
Finally, there is the option to accelerate even small systems, which are still extremely latency-critical, with memory objects (assembly-line scenarios).

The In-Memory Revolution is now available to everybody!

Before you ask how, then, the editions will differ:

What will remain in place is that the larger editions simply support more hardware. The limits of 16 Cores and 128 GB RAM for the standard edition and even less for Express will remain the same. That is and remains key.

But I definitely need to think of a new line: In the past, I always used to say: “In order to decide whether a feature is Enterprise it suffices to know if it’s ‘cool’ (e.g. Database Snapshot) or ‘quick’ (e.g. Columnstore).”

Ab heute gilt: die Größe macht den Unterschied.

Bevor mich jemand falsch zitiert: es gibt durchaus noch Features, die der Enterprise-Edition vorbehalten bleiben. Die Betonung bei der Gleichziehung liegt auf Programmier-Features. Reine HA-Features wie z.B. multiple Secondaries, bestimmte Sicherheitsfeatures wie TDE oder Engine-interne Performance Optimierungen wie „Advanced Read-Ahead“, Star Join-Optimierung usw. bleiben der Enterprise Edition vorbehalten. Manches bleibt auch technisch beschränkt. So hat man für Change Data Capture unter der Express-Edition ja keinen SQL Agent.
Und natürlich macht ein Columnstore Index eh kaum Sinn, wenn eine Tabelle nicht mal 1 Million Zeilen enthält…

Aber das sollte die Freue nicht schmälern.

Und hier geht es zum Download des Microsoft® SQL Server® 2016 Service Pack 1 (SP1):

As of today, the following applies: it is the size that makes the difference.

But before someone gets me wrong: There are definitely still features that remain exclusive to the Enterprise edition. The emphasis on the getting equal is on the programming features. Mere HA features such as multiple secondaries, and certain security features such as TDE or engine-internal performance optimizations like “Advanced Read-Ahead”, Star Join-Optimization etc. remain exclusive to the Enterprise edition. Some of it also remains limited in technical terms. For Change Data Capture, for example, you do not have an SQL Agent in the Express edition.
And of course, a Columnstore Index hardly makes sense if a table does not even contain 1 million rows.

But that shouldn’t cut down on the joy.

Here, you can download the Microsoft® SQL Server® 2016 Service Pack 1 (SP1):

www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=54276

Und hier noch ein paar weitere Links zu den Neuerungen mit dem Service Pack 1:

And here some more links about the changes with Service Pack 1:

What’s new in SQL Server 2016 SP1 for Reporting Services

SQL Server 2016 SP1 editions

Microsoft Changes Feature Support Between Editions in SQL Server 2016 Service Pack 1 (Article by my good fellow Victor Isakov, MCM and MCA from Australia with nice background details)

Viel Spaß mit dem SP1 und beim Ausprobieren der neu verfügbaren Features.

Und wenn Sie jetzt meinen, dass Sie nicht nur lesen wollen, sondern sich tiefergehendes Wissen aneignen oder endlich auf die aktuelle SQL Server Version upgraden wollen, helfen wir von Sarpedon Quality Lab® Ihnen gerne.

Have fun with the SP1 and trying the newly available features.

And if you now feel like reading isn’t enough but you would like to acquire in-depth knowledge or finally upgrade to the current SQL Server Version, you are in good hands with Sarpedon Quality Lab®.

Andreas Wolter

Index-Cheat-Sheet. The complete Index-compatibility Matrix for SQL Server

Andreas Wolter — Mon, 01 Aug 2016 08:35:00 +0000

(DE)
Mit dem Aufkommen der Columnstore Technologie und auch der In-Memory Technologie in SQL Server 2014 sind insgesamt 4 neue Indextypen zu den althergebrachten page-basierten hinzugekommen.

Wo es früher nur die Auswahl an „Clustered oder Non-Clustered“ (Deutsch auch „gruppiert oder nicht-gruppiert“) gab, gibt es mittlerweile auch Clustered Columnstore, Non-Clustered Columnstore, Nonclustered Hash und Nonclustered Range-Indexe.

Und seit SQL Server 2016 sind diese Indextypen untereinander noch weiter kombinierbar.
Vereinfacht ausgedrückt lassen sich nun sowohl die Page-basierten Indexe als auch die Memory-optimierten Tabellen mit Columnstore Indexen kombinieren.
Page(„Disk“)-basiert + Memory-optimiert funktioniert jedoch nicht.

(EN)
With the emergence of the Columnstore technology and the In-Memory technology in SQL Server 2014, a total of 4 new index types have been added to the conventional page-based types.

When previously there had only been the choice of “Clustered or Non-Clustered,” now there are also Clustered Columnstore, Non-Clustered Columnstore, Nonclustered Hash und Nonclustered Range-Indexes.

And since SQL Server 2016, these index types can be further combined. Simply put, now it is possible to combine both page-based indexes and memory-optimized tables with Columnstore indexes.
However, Page (“Disk”)-based + Memory-optimized does not work.

Um auf schnelle Weise sehen zu können, welche Kombination an Indexen möglich ist, habe ich eine Matrix erstellt, welche die Kombinationsmöglichkeiten darstellt.
Angereichert mit Zusatzinformationen kann man den „Index-Spickzettel“ in Form einer pdf herunterladen. Und so sieht er dann aus:

In order to quickly determine which combination in indexes is possible, I created a matrix that illustrates the combination options.

Completed with additional information, you can download the “index cheat sheet” as a PDF document. This is how it looks:

Download

Herunterladen kann man es hier bei Technet:

Download

You can download it here at Technet:

gallery.technet.microsoft.com/Index-Cheat-Sheet-The-8378ac1b

Insgesamt sind gibt es also mittlerweile 4 verschiedene Basis-Strukturen:

Heaps
Clustered Indexe page-basiert
Clustered Columnstore Indexe und
sogenannte varHeaps, die Struktur der memory-optimierten Tabellen.

In total, there are now 4 different basic structures:

Heaps
Clustered page-based indexes
Clustered Columnstore indexes and
so-called varHeaps, the structure of memory-optimized tables

- Nicht enthalten sind: Indexed Views, XML-Indexe und Räumliche (Spatial) Indexe, sowie die Implikationen bei Sparse-Columns.
Prinzipiell basieren auch diese alle noch auf den page-basierten b-Tree Indexen, sind durch die teilweise auf der CLR basierenden Datentypen jedoch wesentlich eingeschränkter.

- Unique Indexe habe ich nicht gesondert betrachtet, da sich diese für meine Betrachtung nicht anders als ihre Nicht-Unique Pedanten verhalten.

- Not included are: Indexed Views, XML-Indexes and spatial indexes, as well as the implications in Sparse-Columns.

Generally, the latter are all still based on the page-based b-Tree indexes, but are significantly more restricted due to the data types partially based on CLR.

- I did not consider Unique Indexes separately as for the purpose of my consideration they do not behave differently to the way their non-unique counterparts do.

Zusätzlich habe ich noch einige Grundregeln und Höchstgrenzen mit aufgenommen.

Dem aufmerksamen Leser wird dabei vielleicht auffallen, dass die maximale Anzahl der Index-Spalten in SQL Server 2016 von 16 auf 32 angehoben worden ist. – Bitte seht das aber nicht als Einladung an, diese Limit auch nur Ansatzweise auszunutzen!

In addition, I have included a few basic rules and maximum limits.

The attentive reader may notice that the maximum number of index columns in SQL Server 2016 has increased from 16 to 32. – But please do not regard it as an invitation to even attempt to exploit these limits!

Ich hoffe diese Übersichten sind eine hilfreiche Erinnerungsstütze nicht nur für Einsteiger, sondern auch für solche, die sich nicht immer an jede Regel erinnern können. Zum Weiterlesen sind auch einige Links auf BOL hinterlegt.

I hope these overviews are a helpful mnemonic device not only for beginners but also for those who don’t always remember every single rule. Links for further readings at BOL are also listed.

Hinweis: Die Übersicht basiert auf dem aktuellen Stand der Technik: SQL Server 2016.

Bereits gegenüber SQL Server 2014 gibt es wesentliche Unterschiede, und viel mehr noch zu 2012.
Kurz zusammengefasst gab es in der Version 2012 noch keine Memory-optimierten Tabellen und Clustered Columnstore Indexe. Diese kamen erst 2014 in den SQL Server. Und erst im 2016er gibt es die Kombinationsmöglichkeiten.

Folgende Artikel gab es zu diesen Themen bereits von mir:

Note: This overview is based on the current technical state: SQL Server 2016.

There are already significant differences to SQL Server 2014, and even more to 2012.
In a nutshell, in the 2012 version, there had not been any memory-optimized tables or Clustered Columnstore indexes. They only made it into the SQL Server in 2014. And only with the 2016 SQL Server there are the combination possibilities.

The following articles on these topics I have published before:

Happy Indexing

Andreas