sql server中的任务调度与CPU深入讲解是怎样的

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本篇文章为大家展示了 sql server 中的任务调度与 CPU 深入讲解是怎样的，内容简明扼要并且容易理解，绝对能使你眼前一亮，通过这篇文章的详细介绍希望你能有所收获。

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。话不多说了，来一起看看详细的介绍吧。

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 @@servernameGoselect 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 50select 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 SCHEDULERSELECT 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。

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