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深入SQL Server 日期和時間的內部儲存

阿新 • • 發佈：2022-03-15

在SQL Server的內部儲存中，日期和時間不是以字串的形式儲存的，而是使用整數來儲存的。使用特定的格式來區分日期部分和時間部分的偏移量，並通過基準日期和基準時間來還原真實的資料。

一，DateTime的內部儲存

SQL Server儲存引擎把DateTime型別儲存為2個int32型別，共8個位元組，第一個int32 整數（前4個位元組）儲存的是日期相對於基準日期（1900-01-01）的偏移量。基準日期是1900-01-01，當前4 位元組為0 時，表示的日期是1900 年1 月1 日。第二個int32整數（後4個位元組）儲存的是午夜（00:00:00.000）之後的時鐘滴答數，每個滴答為1⁄300秒，精確度為3.33毫秒（0.00333秒，3.33ms），因此，DateTime能夠表示的時間，可能會存在一個滴答的時間誤差。

DateTime的內部儲存格式，用十六進位制表示是：DDDDTTTT

  • DDDD：佔用2個位元組，表示對基準日期的偏移量
  • TTTT：佔用兩個位元組，表示對午夜之後的始終滴答數

舉個例子，對於如下的日期和時間，把DateTime型別轉換為大小為8個位元組的16進位制，每兩個數字對應1個位元組：

declare @dt datetime = '2015-05-07 10:05:23.187'
select convert(varbinary(8), @dt) as date_time_binary
--output 0x0000A49100A6463C

1，拆分出date和time

把時間的二進位制格式中的位元組拆分成兩部分：前4個位元組表示date，後4個位元組表示time，得出的結果如下：

declare @dt datetime = '2015-05-07 10:05:23.187'

select substring(convert(varbinary(8), @dt), 1, 4) as date_binary,
   cast(substring(convert(varbinary(8), @dt), 1, 4) as int) as date_int,
   substring(convert(varbinary(8), @dt), 5, 4) as time_binary,
   cast(substring(convert(varbinary(8), @dt), 5, 4
 
) as int) as time_int;

 2，通過偏移量還原日期和時間

通過基準時間和偏移量，把整數還原為原始的日期和時間：

declare @Time time='00:00:00.000'
declare @Date date='1900-01-01'

select dateadd(day, 42129, @Date) as originl_date
    , dateadd(ms,10896956*10/3, @Time) as original_time

二，DateTime2的內部儲存

DateTime2(n)資料型別儲存日期和時間，它是DateTime的升級版本，由於小數秒n的精度可以自主設定，其儲存大小（Storage Size）不固定，DateTime2(n)佔用的儲存空間和小數秒的精度之間的關係是：

  • DateTime2(n)內部儲存的第一個位元組儲存精度n，後續的位元組用於儲存日期和時間的值。
  • 當小數秒的精度 n < 3 時，總的儲存空間是1B（精度）+6 B（資料）；
  • 當小數秒的精度 n 是 3 - 4 時，總的儲存空間是1B（精度）+ 7B（資料）；
  • 當小數秒的精度 n 是 5 - 7 時，總的儲存空間是1B（精度）+ 8B（資料），最大的小數秒精度是7，預設值是7；

1，二進位制逆序

在探索DateTime2(n)的內部儲存之前，先了解一下位元組儲存的“小端”格式和“大端”格式：

  • 大端格式：是指資料的低位儲存在記憶體的高地址中，而資料的高位，儲存在記憶體的低地址中；
  • 小端格式：是指資料的低位儲存在記憶體的低地址中，而資料的高位儲存在記憶體的高地址中。

舉個例子，假如記憶體地址左邊是地位，右邊是高位，對於數字275，使用兩個位元組來儲存：

  • 如果採用大端格式：位元組序列是0x0113
  • 如果採用小端格式：位元組序列是0x1301

DateTime2(n)的內部儲存格式使用的是小端格式，這種格式適合CPU的運算。

2，DateTime2的儲存格式

DateTime2(n)的內部儲存格式是：

  • 第一位元組儲存的精度n，
  • 後三個位元組記錄從基準日期0001-01-01之後的多少天，採用小端格式。
  • 中間餘下的位元組記錄子夜之後經過的時間單位間隔（time unit interval，TUI）的數量，採用小端格式。

TUI是由精度來控制的，每一個TUI是10的n次方之一秒，也就是：

  • 對於 DateTime2(7)，TUI是100ns；
  • 對於 DateTime2(6)，TUI是1微秒（=1000ns）；
  • 對於 DateTime2(5)，TUI是10微秒；
  • 對於 DateTime2(4)，TUI是100微秒；
  • 對於 DateTime2(3)，TUI是1ms（1毫秒=1000微秒）；

為了便於運算，把DateTime2(n) 的位元組流逆序排列：前3個位元組表示的是天數，最後一個位元組表示的是精度，中間餘下的位元組表示的TUI的數量。例如，對於 DateTime2(7)按照位元組流逆序處理之後，儲存空間是9個位元組：前三個位元組是儲存的從基準日期0001-01-01之後的多少天，最後一位是精度n，中間的5個位元組表示從子夜開始有多少個TUI。

2，把DateTime2轉換為二進位制儲存

把DateTime2轉換為二進位制儲存，並作逆序處理，DateTime2(3)的精度為3，儲存空間是8個位元組，後三個位元組記錄從基準日期0001-01-01之後的多少天，前3個位元組表示從子夜開始有多少個TUI。

declare @dt datetime2(3)='2015-05-07 10:05:23.187'
declare @dt_bi varbinary(max)=convert(varbinary(max), @dt) 
select @dt_bi as date_time_binary
    ,convert(varbinary(max),reverse(@dt_bi)) as reverse_binary

把二進位制值拆分成DateTime2(3)的各個組成成分：

declare @dt datetime2(3)='2015-05-07 10:05:23.187'
declare @dt_bi varbinary(max)=convert(varbinary(max), @dt) 
declare @dt_bi_littleEnd varbinary(max)
select @dt_bi_littleEnd=convert(varbinary(max),reverse(@dt_bi))

select substring(convert(varbinary(8), @dt_bi_littleEnd), 1, 3) as date_binary,
   cast(substring(convert(varbinary(8), @dt_bi_littleEnd), 1, 3) as int) as date_int,
   substring(convert(varbinary(8), @dt_bi_littleEnd), 4, 4) as time_binary,
   cast(substring(convert(varbinary(8), @dt_bi_littleEnd), 4, 4) as int) as time_int,
   substring(convert(varbinary(8), @dt_bi_littleEnd), 8, 1) as precision_binary,
   cast(substring(convert(varbinary(8), @dt_bi_littleEnd), 8, 1) as int) as precision_int;

3，利用偏移量和基準還原原始值

有了偏移量，就可以在基準日期和時間之上加上偏移量來獲得原始值：

declare @Time time='00:00:00.000'
declare @Date date='0001-01-01'

select dateadd(day, 735724, @Date) as originl_date
    , dateadd(ms,36323187, @Time) as original_time

 

 

 

參考文件：

What is the SQL Server 2008 DateTime2 Internal Structure?

How to Get SQL Server Dates and Times Horribly Wrong

作者：悅光陰 出處：http://www.cnblogs.com/ljhdo/

在SQL Server的內部儲存中，日期和時間不是以字串的形式儲存的，而是使用整數來儲存的。使用特定的格式來區分日期部分和時間部分的偏移量，並通過基準日期和基準時間來還原真實的資料。

一，DateTime的內部儲存

SQL Server儲存引擎把DateTime型別儲存為2個int32型別，共8個位元組，第一個int32 整數（前4個位元組）儲存的是日期相對於基準日期（1900-01-01）的偏移量。基準日期是1900-01-01，當前4 位元組為0 時，表示的日期是1900 年1 月1 日。第二個int32整數（後4個位元組）儲存的是午夜（00:00:00.000）之後的時鐘滴答數，每個滴答為1⁄300秒，精確度為3.33毫秒（0.00333秒，3.33ms），因此，DateTime能夠表示的時間，可能會存在一個滴答的時間誤差。

DateTime的內部儲存格式，用十六進位制表示是：DDDDTTTT

  • DDDD：佔用2個位元組，表示對基準日期的偏移量
  • TTTT：佔用兩個位元組，表示對午夜之後的始終滴答數

舉個例子，對於如下的日期和時間，把DateTime型別轉換為大小為8個位元組的16進位制，每兩個數字對應1個位元組：

declare @dt datetime = '2015-05-07 10:05:23.187'
select convert(varbinary(8), @dt) as date_time_binary
--output 0x0000A49100A6463C

1，拆分出date和time

把時間的二進位制格式中的位元組拆分成兩部分：前4個位元組表示date，後4個位元組表示time，得出的結果如下：

declare @dt datetime = '2015-05-07 10:05:23.187'

select substring(convert(varbinary(8), @dt), 1, 4) as date_binary,
   cast(substring(convert(varbinary(8), @dt), 1, 4) as int) as date_int,
   substring(convert(varbinary(8), @dt), 5, 4) as time_binary,
   cast(substring(convert(varbinary(8), @dt), 5, 4) as int) as time_int;

 2，通過偏移量還原日期和時間

通過基準時間和偏移量，把整數還原為原始的日期和時間：

declare @Time time='00:00:00.000'
declare @Date date='1900-01-01'

select dateadd(day, 42129, @Date) as originl_date
    , dateadd(ms,10896956*10/3, @Time) as original_time

二，DateTime2的內部儲存

DateTime2(n)資料型別儲存日期和時間，它是DateTime的升級版本，由於小數秒n的精度可以自主設定，其儲存大小（Storage Size）不固定，DateTime2(n)佔用的儲存空間和小數秒的精度之間的關係是：

  • DateTime2(n)內部儲存的第一個位元組儲存精度n，後續的位元組用於儲存日期和時間的值。
  • 當小數秒的精度 n < 3 時，總的儲存空間是1B（精度）+6 B（資料）；
  • 當小數秒的精度 n 是 3 - 4 時，總的儲存空間是1B（精度）+ 7B（資料）；
  • 當小數秒的精度 n 是 5 - 7 時，總的儲存空間是1B（精度）+ 8B（資料），最大的小數秒精度是7，預設值是7；

1，二進位制逆序

在探索DateTime2(n)的內部儲存之前，先了解一下位元組儲存的“小端”格式和“大端”格式：

  • 大端格式：是指資料的低位儲存在記憶體的高地址中，而資料的高位，儲存在記憶體的低地址中；
  • 小端格式：是指資料的低位儲存在記憶體的低地址中，而資料的高位儲存在記憶體的高地址中。

舉個例子，假如記憶體地址左邊是地位，右邊是高位，對於數字275，使用兩個位元組來儲存：

  • 如果採用大端格式：位元組序列是0x0113
  • 如果採用小端格式：位元組序列是0x1301

DateTime2(n)的內部儲存格式使用的是小端格式，這種格式適合CPU的運算。

2，DateTime2的儲存格式

DateTime2(n)的內部儲存格式是：

  • 第一位元組儲存的精度n，
  • 後三個位元組記錄從基準日期0001-01-01之後的多少天，採用小端格式。
  • 中間餘下的位元組記錄子夜之後經過的時間單位間隔（time unit interval，TUI）的數量，採用小端格式。

TUI是由精度來控制的，每一個TUI是10的n次方之一秒，也就是：

  • 對於 DateTime2(7)，TUI是100ns；
  • 對於 DateTime2(6)，TUI是1微秒（=1000ns）；
  • 對於 DateTime2(5)，TUI是10微秒；
  • 對於 DateTime2(4)，TUI是100微秒；
  • 對於 DateTime2(3)，TUI是1ms（1毫秒=1000微秒）；

為了便於運算，把DateTime2(n) 的位元組流逆序排列：前3個位元組表示的是天數，最後一個位元組表示的是精度，中間餘下的位元組表示的TUI的數量。例如，對於 DateTime2(7)按照位元組流逆序處理之後，儲存空間是9個位元組：前三個位元組是儲存的從基準日期0001-01-01之後的多少天，最後一位是精度n，中間的5個位元組表示從子夜開始有多少個TUI。

2，把DateTime2轉換為二進位制儲存

把DateTime2轉換為二進位制儲存，並作逆序處理，DateTime2(3)的精度為3，儲存空間是8個位元組，後三個位元組記錄從基準日期0001-01-01之後的多少天，前3個位元組表示從子夜開始有多少個TUI。

declare @dt datetime2(3)='2015-05-07 10:05:23.187'
declare @dt_bi varbinary(max)=convert(varbinary(max), @dt) 
select @dt_bi as date_time_binary
    ,convert(varbinary(max),reverse(@dt_bi)) as reverse_binary

把二進位制值拆分成DateTime2(3)的各個組成成分：

declare @dt datetime2(3)='2015-05-07 10:05:23.187'
declare @dt_bi varbinary(max)=convert(varbinary(max), @dt) 
declare @dt_bi_littleEnd varbinary(max)
select @dt_bi_littleEnd=convert(varbinary(max),reverse(@dt_bi))

select substring(convert(varbinary(8), @dt_bi_littleEnd), 1, 3) as date_binary,
   cast(substring(convert(varbinary(8), @dt_bi_littleEnd), 1, 3) as int) as date_int,
   substring(convert(varbinary(8), @dt_bi_littleEnd), 4, 4) as time_binary,
   cast(substring(convert(varbinary(8), @dt_bi_littleEnd), 4, 4) as int) as time_int,
   substring(convert(varbinary(8), @dt_bi_littleEnd), 8, 1) as precision_binary,
   cast(substring(convert(varbinary(8), @dt_bi_littleEnd), 8, 1) as int) as precision_int;

3，利用偏移量和基準還原原始值

有了偏移量，就可以在基準日期和時間之上加上偏移量來獲得原始值：

declare @Time time='00:00:00.000'
declare @Date date='0001-01-01'

select dateadd(day, 735724, @Date) as originl_date
    , dateadd(ms,36323187, @Time) as original_time

 

 

 

參考文件：

What is the SQL Server 2008 DateTime2 Internal Structure?

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