对数据页面头进行逆向（译）

在开发OrcaMDF 的时候第一个挑战就是解析数据页面头部，我们知道数据页面分两部分，96字节的页面头部和8096字节的数据行

大神 Paul Randal 写了一篇文章很好的描述了页头结构，然而，即使文章描述得很详细，但是我还是找不出任何关于页头存储的格式

每一个字段的数据类型和他们的顺序

我们可以使用DBCC PAGE命令，我填充一些随机数据进去数据页面，然后把页面dump出来

页面号是(1:101):

DBCC TRACEON (3604)DBCC PAGE (TextTest, 1, 101, 2)

结果分两部分，首先，我们获得DBCC PAGE已经格式化好的页面内容，dump出来的内容的第二部分是96字节的页面头

开始动手了，我们需要找出页面头部的这些数据值对应的数据类型是什么

为了简单，我们需要关注一些唯一值以便我们不会获取到某些存在含糊的数值

我们从m_freeCnt这个字段开始，我们看到m_freeCnt的值是4066，而数据行大小是8060，所以很明显，m_freeCnt的数据类型不可能是tinyint

m_freeCnt不太可能使用int类型，一种有依据的猜测是m_freeCnt有可能使用smallint类型，这让数据行足够容纳 0-8060 字节空间的数据

smallint：从-2^15(-32,768)到2^15-1(32,767)的整数数据 存储大小为 2 个字节，本人也觉得m_freeCnt这个字段的值不可能太大

现在，4066这个十进制数换成十六进制是0x0FE2. 字节交换，变成0xE20F，现在我们知道，我们已经匹配到m_freeCnt的数据类型了

另外，我们已经知道页头里面第一个字段的数据类型和位置

/*    Bytes    Content    -----    -------    00-27    ?    28-29    FreeCnt (smallint)    30-95    ?*/

继续我们的查找，我们看到m_freeData =3895，换算成十六进制是0x0F37 字节交换后0x370F 

我们发现m_freeCnt这个字段存储在m_freeCnt的后面

使用这个技巧，我们能匹配存储在页头的并且没有含糊的唯一数据值

不过 ，对于m_level这个字段，他跟m_xactReserved字段，m_reservedCnt字段，m_ghostRecCnt字段的值是一样的

我们怎麽知道0这个值哪个才属于m_level字段？ 并且我们怎麽找出他的数据类型呢？这有可能是tinyint 到bigint类型

我们请出Visual Studio，然后shutdown SQLSERVER

把mdf文件拖入VS，VS会打开hex编辑器，我们根据页面偏移算出页面位置

101 * 8192 = 827,392 

看着红色框给我们标出的字节内容，他已经标识出我们的页面头内容，并且确定了我们已经跳转到正确的位置

现在我们会填一些数值进去mdf文件里面然后保存文件，请不要胡乱在生产数据库上进行测试

前

后

现在我们启动SQLSERVER，然后再次运行DBCC PAGE命令

DBCC TRACEON (3604)DBCC PAGE (TextTest, 1, 101, 2)

可以注意到，现在页面头变成了这样

有几个数值变了，m_xactReserved 字段先前的数值是0，现在变成了30806，将这个数字转换成十六进制并进行字节交换得到0x5678

看一下页面头，现在我们已经识别出另外一个字段的值和数据类型（smallint）

我们更新一下我们页头表格

/*    Bytes    Content    -----    -------    00-27    ?    28-29    FreeCnt (smallint)    30-49    ?    50-51    XactReserved (smallint)    30-95    ?*/

沿着这种方法继续，把页头进行混乱修改，将修改后的页头和DBCC PAGE的输出进行关联，有可能找出这些字段的数据类型

如果你看到下面的消息，你就知道已经把页面头部搞混乱了

你应该觉得自豪的，没有人能修好你胡乱修改出来的错误

我已经编好了一个页头结构表

/*    Bytes    Content    -----    -------    00    HeaderVersion (tinyint)    01    Type (tinyint)    02    TypeFlagBits (tinyint)    03    Level (tinyint)    04-05    FlagBits (smallint)    06-07    IndexID (smallint)    08-11    PreviousPageID (int)    12-13    PreviousFileID (smallint)    14-15    Pminlen (smallint)    16-19    NextPageID (int)    20-21    NextPageFileID (smallint)    22-23    SlotCnt (smallint)    24-27    ObjectID (int)    28-29    FreeCnt (smallint)    30-31    FreeData (smallint)    32-35    PageID (int)    36-37    FileID (smallint)    38-39    ReservedCnt (smallint)    40-43    Lsn1 (int)    44-47    Lsn2 (int)    48-49    Lsn3 (smallint)    50-51    XactReserved (smallint)    52-55    XdesIDPart2 (int)    56-57    XdesIDPart1 (smallint)    58-59    GhostRecCnt (smallint)    60-95    ?*/

我不确定页头的其他字节跟DBCC PAGE输出的字段对应关系，我测试过的所有页面这些字节似乎都存储为0

我认为这些应该都是为将来某种用途使用的保留字节。好了， 我们已经获得页头格式，读取每个字段就很简单了

HeaderVersion = header[0];Type = (PageType)header[1];TypeFlagBits = header[2];Level = header[3];FlagBits = BitConverter.ToInt16(header, 4);IndexID = BitConverter.ToInt16(header, 6);PreviousPage = new PagePointer(BitConverter.ToInt16(header, 12), BitConverter.ToInt32(header, 8));Pminlen = BitConverter.ToInt16(header, 14);NextPage = new PagePointer(BitConverter.ToInt16(header, 20), BitConverter.ToInt32(header, 16));SlotCnt = BitConverter.ToInt16(header, 22);ObjectID = BitConverter.ToInt32(header, 24);FreeCnt = BitConverter.ToInt16(header, 28);FreeData = BitConverter.ToInt16(header, 30);Pointer = new PagePointer(BitConverter.ToInt16(header, 36), BitConverter.ToInt32(header, 32));ReservedCnt = BitConverter.ToInt16(header, 38);Lsn = "(" + BitConverter.ToInt32(header, 40) + ":" + BitConverter.ToInt32(header, 44) + ":" + BitConverter.ToInt16(header, 48) + ")";XactReserved = BitConverter.ToInt16(header, 50);XdesID = "(" + BitConverter.ToInt16(header, 56) + ":" + BitConverter.ToInt32(header, 52) + ")";GhostRecCnt = BitConverter.ToInt16(header, 58);

大家可以看一下我写的pageheader类

using System;using System.Text;namespace OrcaMDF.Core.Engine.Pages{public class PageHeader{public short FreeCnt { get; private set; }public short FreeData { get; private set; }public short FlagBits { get; private set; }public string Lsn { get; private set; }public int ObjectID { get; private set; }public PageType Type { get; private set; }public short Pminlen { get; private set; }public short IndexID { get; private set; }public byte TypeFlagBits { get; private set; }public short SlotCnt { get; private set; }public string XdesID { get; private set; }public short XactReserved { get; private set; }public short ReservedCnt { get; private set; }public byte Level { get; private set; }public byte HeaderVersion { get; private set; }public short GhostRecCnt { get; private set; }public PagePointer NextPage { get; private set; }public PagePointer PreviousPage { get; private set; }public PagePointer Pointer { get; private set; }public PageHeader(byte[] header){if (header.Length != 96)throw new ArgumentException("Header length must be 96.");/*                Bytes    Content                -----    -------                00        HeaderVersion (tinyint)                01        Type (tinyint)                02        TypeFlagBits (tinyint)                03        Level (tinyint)                04-05    FlagBits (smallint)                06-07    IndexID (smallint)                08-11    PreviousPageID (int)                12-13    PreviousFileID (smallint)                14-15    Pminlen (smallint)                16-19    NextPageID (int)                20-21    NextPageFileID (smallint)                22-23    SlotCnt (smallint)                24-27    ObjectID (int)                28-29    FreeCnt (smallint)                30-31    FreeData (smallint)                32-35    PageID (int)                36-37    FileID (smallint)                38-39    ReservedCnt (smallint)                40-43    Lsn1 (int)                44-47    Lsn2 (int)                48-49    Lsn3 (smallint)                50-51    XactReserved (smallint)                52-55    XdesIDPart2 (int)                56-57    XdesIDPart1 (smallint)                58-59    GhostRecCnt (smallint)                60-63    Checksum/Tornbits (int)                64-95    ?            */HeaderVersion = header[0];Type = (PageType)header[1];TypeFlagBits = header[2];Level = header[3];FlagBits = BitConverter.ToInt16(header, 4);IndexID = BitConverter.ToInt16(header, 6);PreviousPage = new PagePointer(BitConverter.ToInt16(header, 12), BitConverter.ToInt32(header, 8));Pminlen = BitConverter.ToInt16(header, 14);NextPage = new PagePointer(BitConverter.ToInt16(header, 20), BitConverter.ToInt32(header, 16));SlotCnt = BitConverter.ToInt16(header, 22);ObjectID = BitConverter.ToInt32(header, 24);FreeCnt = BitConverter.ToInt16(header, 28);FreeData = BitConverter.ToInt16(header, 30);Pointer = new PagePointer(BitConverter.ToInt16(header, 36), BitConverter.ToInt32(header, 32));ReservedCnt = BitConverter.ToInt16(header, 38);Lsn = "(" + BitConverter.ToInt32(header, 40) + ":" + BitConverter.ToInt32(header, 44) + ":" + BitConverter.ToInt16(header, 48) + ")";XactReserved = BitConverter.ToInt16(header, 50);XdesID = "(" + BitConverter.ToInt16(header, 56) + ":" + BitConverter.ToInt32(header, 52) + ")";GhostRecCnt = BitConverter.ToInt16(header, 58);}public override string ToString(){var sb = new StringBuilder();sb.AppendLine("m_freeCnt:\t" + FreeCnt);sb.AppendLine("m_freeData:\t" + FreeData);sb.AppendLine("m_flagBits:\t0x" + FlagBits.ToString("x"));sb.AppendLine("m_lsn:\t\t" + Lsn);sb.AppendLine("m_objId:\t" + ObjectID);sb.AppendLine("m_pageId:\t(" + Pointer.FileID + ":" + Pointer.PageID + ")");sb.AppendLine("m_type:\t\t" + Type);sb.AppendLine("m_typeFlagBits:\t" + "0x" + TypeFlagBits.ToString("x"));sb.AppendLine("pminlen:\t" + Pminlen);sb.AppendLine("m_indexId:\t" + IndexID);sb.AppendLine("m_slotCnt:\t" + SlotCnt);sb.AppendLine("m_nextPage:\t" + NextPage);sb.AppendLine("m_prevPage:\t" + PreviousPage);sb.AppendLine("m_xactReserved:\t" + XactReserved);sb.AppendLine("m_xdesId:\t" + XdesID);sb.AppendLine("m_reservedCnt:\t" + ReservedCnt);sb.AppendLine("m_ghostRecCnt:\t" + GhostRecCnt);return sb.ToString();}}}