sql server 任务调度与CPU
一. 概述
我们知道在操作系统看来， sql server产品与其它应用程序一样，没有特别对待。但内存，硬盘，cpu又是数据库系统最重要的核心资源，所以在sql server 2005及以后出现了SQLOS，这个组件是sqlserver和windows的中间层，用于CPU的任务调度，解决I/O的资源争用，协调内存管理等其它的资源协调工作。下面我来试着讲讲SQLOS下的Scheduler调度管理。
二. CPU 的配置
在Sql server 里点击数据库实例右键到属性，选择处理器进行配置。最大工作线程数的默认值是0 （注意这里配置的是worker它是对CPU的真正封装）。这使得SQL Server能够在启动时自动配置工作线程的数量。默认设置对于大多数系统是最好的。但是，根据您的系统配置，将最大工作线程数设置为一个特定的值有时会提高性能。当查询请求的实际数量小于最大工作线程数时，一个线程处理一个查询请求。但是，如果查询请求的实际数量超过最大线程量时，SQLServer会将Worker Threads线程池化，以便下一个可用的工作线程可以处理请求。
配置如下图所示:
也可以通过T-sql配置，下例通过sp_configure将max worker线程选项配置为900
USE AdventureWorks2012 ; GO EXEC sp_configure 'show advanced options', 1; GO RECONFIGURE ; GO EXEC sp_configure 'max worker threads', 900 ; GO RECONFIGURE;
Max Worker Threads服务器配置选项不考虑的线程， 像高可用、Service Broker、 Lock 管理等其它。如果配置的线程数量超过了，下面的查询将提供关于系统任务产生的额外线程信息
is_user_process = 0 表示系统任务，非用户任务。
SELECT s.session_id, r.command, r.status, r.wait_type, r.scheduler_id, w.worker_address, w.is_preemptive, w.state, t.task_state, t.session_id, t.exec_context_id, t.request_id FROM sys.dm_exec_sessions AS s INNER JOIN sys.dm_exec_requests AS r ON s.session_id = r.session_id INNER JOIN sys.dm_os_tasks AS t ON r.task_address = t.task_address INNER JOIN sys.dm_os_workers AS w ON t.worker_address = w.worker_address WHERE s.is_user_process = 0;
下面显示每个用户的活动会话数
SELECT login_name ,COUNT(session_id) AS session_count FROM sys.dm_exec_sessions WHERE status<>'sleeping' GROUP BY login_name;
下表显示了各种CPU和SQLServer组合的最大工作线程的自动配置数量。
|
Number of CPUs |
32-bit computer |
64-bit computer |
|
<= 4 processors |
256 |
512 |
|
8 processors |
288 |
576 |
|
16 processors |
352 |
704 |
|
32 processors |
480 |
960 |
|
64 processors |
736 |
1472 |
|
128 processors |
4224 |
4480 |
|
256 processors |
8320 |
8576 |
根据微软的建议：这个选项是一个高级选项，应该只由经验丰富的数据库管理员或经过认证的SQL Server专业人员更改。如果您怀疑存在性能问题，则可能不是工作线程的可用性。原因更像是I/O，这会导致工作线程等待。在更改最大工作线程设置之前，最好找到性能问题的根本原因。
二.调度原理
2.1 Scheduler任务调度
Sqlserver 的一个Scheduler对应操作系统上的一个逻辑CPU用于任务分配。调度分配从NUMA节点级别开始。基本算法是一个用于新连接的循环调度。当每个新的连接到达时，它被分配给基于循环的调度器。在相同的NUMA节点内，以最小的负载因子分配给调度器的新连接。
2.2 Worker
Worker又称为WorkerThread，每个Worker跟一个线程，是Sql server任务的执行单位。 多个Worker对应一个Scheduler，公式Workers=max worker threads/onlines scheduler。在一个Scheduler上，同一时间只能有一个Worker运行。例如4个处理器的64位操作系统，它的每个Scheduler的Worker是512/4=128。
2.3 Task
在Worker上运行的最小任务单元。最简单的Task就是一个简单的Batch，当一个会话发出一个请求时，Sql server会把这个请求拆分一个或多个任务(Tasks),然后关联对应个数的工作者线程(worker thread)。
例如下面是二个Task ,二个Task可能不是同一个Worker。二个Worker也可能不是同一个Scheduler.
select @@servername Go select getdate() GO
每个Task线程都有3个状态:
Running: 一个处理器在某个时间只能做一件事情，当一个线程正在一个处理器上运行时，这个线程的状态就是running。
Suspended: 没有足够资源时，当前线程放弃占有处理器，变成挂起状态。
Runnable: 一个线程已完成了等待，但还没有轮到它运行，就会变成runnable状态，这种信号等待(signal wait)
2.4 Yielding
Yelding就是所有逻辑scheduler上运行的Worker都是非抢占式的, 在 Scheduler上Worker由于资源等待,让出给其它Worker就叫Yielding。
下面讲述几种发生的状态：
1. 当Woker在Scheduler上运行了超过4ms,就做Yielding。
2. 每做64k的结果集的排序，就会做一次Yielding。
3. 做语句Complie编译的过程中,这个过程比较占CPU资源时，经常会有Yielding等。
2.5 调度关系图如下：
2.5 Task在调度运行图如下：
1. 当 Task 是Runnig时，它是Schedler的活动Worker。
2. 当 Task只等待CPU运行时，它被放入Schedler可运行的队列中。
3. 当 Task 在等待某个资源时（比如锁、磁盘输入/输出等）时，它处于“Suspended挂起状态” 状态。
4. 如果Task Scheduler挂起状态完成了等待，那么它就会被放到Scheduler 的Runnable队列的末尾。
5. 如果运行线程自动Yidlding让步，则将其放回Scheduler 的Runnable队列的末尾。
6. 如果运行的线程需要等待某个资源，它将被调出Scheduler调度器并进入挂起状态Waiter list。
7. 如果正在运行的线程完成它的工作，那么Runnable队列的顶部的第一个线程就变成了“运行”线程。
三. 使用dmv任务查看
3.1. 通过sys.dm_os_sys_info 查看scheduler与cpu的关系如下:
SELECT cpu_count,max_workers_count,scheduler_count FROM sys.dm_os_sys_info
3.2 查看最大Worker数
select max_workers_count from sys.dm_os_sys_info
3.3 查看Task与Worker关系
--在每一个连接里，我们可能会有很多batch,分解成多个task以支持如并行查询 select task_address,task_state,scheduler_id,session_id,worker_address from sys.dm_os_tasks where session_id>50 select state,last_wait_type,tasks_processed_count,task_address, worker_address, scheduler_address from sys.dm_os_workers where worker_address =0x00000000043621A0
3.4 查看Scheduler
--scheduler_id<255 代表用户CPU,相反代表SYSTEM SCHEDULER SELECT scheduler_id, cpu_id, is_online, current_tasks_count, runnable_tasks_count, current_workers_count, active_workers_count, work_queue_count FROM sys.dm_os_schedulers WHERE scheduler_id < 255
cpu_id:关联的cpu 。 CPU ID >=255 这类Scheduler都用于系统内部使用。比如说资源管理、DAC、备份还原操作等。
is_online: 0 调度器离线，1 在线。
current_tasks_count:当前任务数，状态包括：(等待，运行，已完成)。
runnable_tasks_count:以分配任务，并在可运行队列中等待被调度的任务数，使用率不高的情况下，这个值会是0。
current_workers_count:此scheduler关联的线程数。包括处于空闲状态的线程work。
active_workers_count:当前处理活动的线程数,它必须关联任务task,包括running,runnable,suspend。
work_queue_count:队列中的任务task等待数，如果不为0，意味着线程用尽的压力。
讲到这里，后面讲讲CPUf过高的分析...
参考文献：
Troubleshooting SQL Server Scheduling and Yielding
Microsoft SQL Server企业级平台管理实践
How It Works: SQL Server 2012 Database Engine Task Scheduling
