一. 概述

我們知道在作業系統看來， sql server產品與其它應用程式一樣，沒有特別對待。但記憶體，硬碟，cpu又是資料庫系統最重要的核心資源，所以在sql server 2005及以後出現了SQLOS，這個元件是sqlserver和windows的中間層，用於CPU的任務排程，解決I/O的資源爭用，協調記憶體管理等其它的資源協調工作。下面我來試著講講SQLOS下的Scheduler排程管理。話不多說了，來一起看看詳細的介紹吧。

二. CPU 的配置

在Sql server 裡點選資料庫例項右鍵到屬性，選擇處理器進行配置。最大工作執行緒數的預設值是0 （注意這裡配置的是worker它是對CPU的真正封裝）。這使得SQL Server能夠在啟動時自動配置工作執行緒的數量。預設設定對於大多數系統是最好的。但是，根據您的系統配置，將最大工作執行緒數設定為一個特定的值有時會提高效能。當查詢請求的實際數量小於最大工作執行緒數時，一個執行緒處理一個查詢請求。但是，如果查詢請求的實際數量超過最大執行緒量時，SQLServer會將Worker Threads執行緒池化，以便下一個可用的工作執行緒可以處理請求。

配置如下圖所示:

也可以通過T-sql配置，下例通過sp_configure將max worker執行緒選項配置為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伺服器配置選項不考慮的執行緒， 像高可用、Service Broker、 Lock 管理等其它。如果配置的執行緒數量超過了，下面的查詢將提供關於系統任務產生的額外執行緒資訊

is_user_process = 0 表示系統任務，非使用者任務。

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;

下面顯示每個使用者的活動會話數

SELECT login_name,COUNT(session_id) AS session_count 
FROM sys.dm_exec_sessions 
WHERE status<>'sleeping'
GROUP BY login_name; 

下表顯示了各種CPU和SQLServer組合的最大工作執行緒的自動配置數量。

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

根據微軟的建議：這個選項是一個高階選項，應該只由經驗豐富的資料庫管理員或經過認證的SQL Server專業人員更改。如果您懷疑存在效能問題，則可能不是工作執行緒的可用性。原因更像是I/O，這會導致工作執行緒等待。在更改最大工作執行緒設定之前，最好找到效能問題的根本原因。

二.排程原理

2.1 Scheduler任務排程

Sqlserver 的一個Scheduler對應作業系統上的一個邏輯CPU用於任務分配。排程分配從NUMA節點級別開始。基本演算法是一個用於新連線的迴圈排程。當每個新的連線到達時，它被分配給基於迴圈的排程器。在相同的NUMA節點內，以最小的負載因子分配給排程器的新連線。

2.2 Worker

Worker又稱為WorkerThread，每個Worker跟一個執行緒，是Sql server任務的執行單位。 多個Worker對應一個Scheduler，公式Workers=max worker threads/onlines scheduler。在一個Scheduler上，同一時間只能有一個Worker執行。例如4個處理器的64位作業系統，它的每個Scheduler的Worker是512/4=128。

2.3 Task

在Worker上執行的最小任務單元。最簡單的Task就是一個簡單的Batch，當一個會話發出一個請求時，Sql server會把這個請求拆分一個或多個任務(Tasks),然後關聯對應個數的工作者執行緒(worker thread)。

例如下面是二個Task,二個Task可能不是同一個Worker。二個Worker也可能不是同一個Scheduler.

select @@servername
Go
select getdate()
GO

每個Task執行緒都有3個狀態:

• Running: 一個處理器在某個時間只能做一件事情，當一個執行緒正在一個處理器上執行時，這個執行緒的狀態就是running。
• Suspended: 沒有足夠資源時，當前執行緒放棄佔有處理器，變成掛起狀態。
• Runnable: 一個執行緒已完成了等待，但還沒有輪到它執行，就會變成runnable狀態，這種訊號等待(signal wait)

2.4 Yielding

Yelding就是所有邏輯scheduler上執行的Worker都是非搶佔式的,在 Scheduler上Worker由於資源等待,讓出給其它Worker就叫Yielding。

下面講述幾種發生的狀態：

　　1. 當Woker在Scheduler上運行了超過4ms,就做Yielding。

　　2. 每做64k的結果集的排序，就會做一次Yielding。

　　3. 做語句Complie編譯的過程中,這個過程比較佔CPU資源時，經常會有Yielding等。

2.5 排程關係圖如下：

2.5 Task在排程執行圖如下：

1. 當 Task 是Runnig時，它是Schedler的活動Worker。

2. 當 Task只等待CPU執行時，它被放入Schedler可執行的佇列中。

3. 當 Task 在等待某個資源時（比如鎖、磁碟輸入/輸出等）時，它處於“Suspended掛起狀態” 狀態。

4. 如果Task Scheduler掛起狀態完成了等待，那麼它就會被放到Scheduler 的Runnable佇列的末尾。

5. 如果執行執行緒自動Yidlding讓步，則將其放回Scheduler 的Runnable佇列的末尾。

6. 如果執行的執行緒需要等待某個資源，它將被調出Scheduler排程器並進入掛起狀態Waiter list。

7. 如果正在執行的執行緒完成它的工作，那麼Runnable佇列的頂部的第一個執行緒就變成了“執行”執行緒。

三. 使用dmv任務檢視

3.1. 通過sys.dm_os_sys_info 檢視scheduler與cpu的關係如下:

　SELECT cpu_count,max_workers_count,scheduler_count FROM sys.dm_os_sys_info

3.2 檢視最大Worker數　　

select max_workers_count from sys.dm_os_sys_info　　

3.3 檢視Task與Worker關係

--在每一個連線裡，我們可能會有很多batch,分解成多個task以支援如並行查詢
 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 檢視Scheduler

--scheduler_id<255 代表使用者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:關聯的cpu 。 CPU ID >=255 這類Scheduler都用於系統內部使用。比如說資源管理、DAC、備份還原操作等。

　　is_online: 0 排程器離線，1 線上。

　　current_tasks_count:當前任務數，狀態包括：(等待，執行，已完成)。

　　runnable_tasks_count:以分配任務，並在可執行佇列中等待被排程的任務數，使用率不高的情況下，這個值會是0。

　　current_workers_count:此scheduler關聯的執行緒數。包括處於空閒狀態的執行緒work。

　　active_workers_count:當前處理活動的執行緒數,它必須關聯任務task,包括running,runnable,suspend。

　　work_queue_count:佇列中的任務task等待數，如果不為0，意味著執行緒用盡的壓力。

講到這裡，後面講講CPUf過高的分析...

參考文獻：

　　Troubleshooting SQL Server Scheduling and Yielding

　　Microsoft SQL Server企業級平臺管理實踐

　　How It Works: SQL Server 2012 Database Engine Task Scheduling

總結

以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對我們的支援。