深入SQL Server 日期和時間的內部儲存
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