SQL Server中文件和文件组到底是怎么联系起来的，弄清楚这关系挺重要的

要弄清楚SQL Server中文件和文件组的关系，我们可以用一个非常生活化的比喻来开始：把整个数据库想象成一个大公司,而文件和文件组就是这家公司的仓库管理系统。

公司（数据库）与仓库（文件组）

你成立了一家公司，这家公司就是你的“数据库”（Database），公司要运营，肯定需要仓库来存放货物（也就是你的数据，比如客户信息、订单记录等），刚开始公司规模小，你可能只建了一个大仓库，就叫它“主仓库”，这个“主仓库”就是SQL Server中默认创建的“主文件组”（PRIMARY FileGroup），几乎所有公司最重要的资产，比如营业执照、公章（相当于数据库的系统表），都会放在这个主仓库里，你初期的大部分货物（用户数据表）也可能先放在这里。

仓库（文件组）与库房（数据文件）

你的“主仓库”（主文件组）不能只是一个空壳概念，它必须是一个实实在在的建筑物，里面有空间来放货架，这个实实在在的建筑物，数据文件”（Data File），它是一个操作系统级别的物理文件，保存在服务器的硬盘上，扩展名通常是.mdf（主数据文件）或.ndf（次要数据文件）。

第一个关键关系是：文件组是逻辑容器，而数据文件是物理存储实体，一个文件组必须包含至少一个数据文件。 就像你的“主仓库”这个管理区域,必须至少包含一个物理的库房才能存放货物。

为什么要有文件组？多个库房的好处

公司业务发展迅猛，货物越来越多，你发现把所有货物都堆在一个巨大的库房里开始出现问题了：出货、入货的车辆都在一个门口排队，效率很低；而且万一这个唯一的库房失火或者屋顶漏雨,所有货物都面临风险。

这时，你就想到了文件组的核心价值,你可以采取两种策略：

1. 扩建原有仓库（对应向主文件组添加新的数据文件）：你在“主仓库”旁边再盖一座新的物理库房，但把它划归“主仓库”管理，这样，货物可以分散到两个或多个物理文件中存放，SQL Server可以同时向多个文件写入数据，提升了效率（这被称为负载分散），但这两个库房仍然属于同一个逻辑单位“主仓库”（PRIMARY文件组）。
2. 建立分仓库（对应创建新的文件组）：你决定建立一个专门的“档案仓库”（创建一个名为ARCHIVE_FG的新文件组）来存放很少查询的历史订单数据，你可以在这个“档案仓库”下新建一个或多个物理库房（数据文件），甚至可以把这些库房建在更便宜、速度慢一点的硬盘上以节省成本。

这就引出了第二个关键关系：文件组的核心作用是实现逻辑管理和物理存储的分离。 你作为数据库管理员（公司管理员），在大多数情况下，操作和思考的单元是文件组（仓库），而不是具体的文件（库房），当你对表进行备份时，可以按文件组来备份；当你需要将一些旧数据移动到慢速磁盘时，你不需要改动表结构，只需要创建一个位于慢速磁盘上的新文件组,然后将表或表的分区移动到该文件组即可。

文件和文件组的具体联系规则

根据微软官方文档（如SQL Server技术手册和Books Online）中的描述,文件和文件组的联系遵循以下具体规则：

• 归属关系：每个数据文件（.mdf或.ndf）都必须且只能属于一个文件组,一个文件不能同时属于两个文件组。
• 容器关系：一个文件组可以包含一个或多个数据文件，PRIMARY文件组必须至少包含主数据文件（.mdf）。
• 存储分配：当你在某个文件组上创建表或索引时，SQL Server会使用一种“按比例填充”的策略，将数据写入该文件组内的所有数据文件中，它会根据每个文件中剩余的自由空间比例来分配新数据，尽量让所有文件的数据量增长保持平衡，从而优化I/O性能。
• 默认文件组：每个数据库都有一个默认文件组，如果创建表或索引时不指定文件组，它就会被放在默认文件组中，初始情况下，PRIMARY是默认文件组，但管理员可以更改默认文件组到其他自定义文件组,这样可以避免意外地将用户数据表塞满主文件组。
• 日志文件独立：需要特别强调的是，事务日志文件（.ldf）完全不参与文件和文件组的体系，日志文件是独立的，它记录所有数据变更操作，用于恢复和数据一致性保障,文件和文件组的管理只针对数据部分。

总结一下核心联系

可以把文件和文件组的关系总结为：“文件组管逻辑，文件管物理”。

• 文件组（FileGroup） 是给数据库管理员（DBA）看的和管理用的逻辑单元，DBA通过文件组来分类管理数据（如：活跃数据组、历史归档组、索引组），并实施备份、恢复、性能优化等策略。
• 数据文件（Data File） 是给操作系统和硬盘看的物理存储单元,数据最终是以页的形式存储在这些实实在在的文件里。

理解这种关系之所以重要,是因为它直接关系到数据库的：

• 可管理性：可以灵活地将不同的数据库对象部署到不同的存储介质上。
• 性能：通过将繁忙的表和索引分散到多个位于不同物理磁盘的文件（和文件组）上，可以实现I/O负载均衡。
• 可用性：在大型数据库中，可以对单个文件组进行部分备份和还原，如果某个文件组所在的磁盘损坏，可以只还原该文件组，而其他文件组保持在线,缩短恢复时间。

当你规划一个大型或高性能要求的数据库时，绝不能再简单地使用一个默认的PRIMARY文件组和一个数据文件，而是需要根据数据的访问特性、重要性、增长预期来设计文件组策略，并为每个文件组配置适当数量和大小的物理文件，并将其放置于合适的磁盘阵列上,这正是文件和文件组关系知识的实际价值所在。