人人都是 DBA（III）SQL Server 调度器

在 SQL Server 中，当数据库启动后，SQL Server 会为每个物理 CPU（包括 Physical CPU 和 Hyperthreaded）创建一个对应的任务调度器（Scheduler），Scheduler 可以看作为逻辑 CPU（Logical CPU）。

根据 Affinity Mask 选项的配置，Scheduler 的状态被设置为 ONLINE 或 OFFLINE。使用下面的 SQL 来查询当前环境中 Scheduler 的状态。

SELECT is_online
    ,[status]
    ,COUNT(*) AS [count]
FROM sys.dm_os_schedulers
WHERE scheduler_id < 255
GROUP BY is_online
    ,[status];

默认的 Affinity Mask 是 0，也就是所有 Scheduler 均为 ONLINE。

SELECT *
FROM sys.configurations
WHERE [name] LIKE ‘%affinity%‘;

例如，如果把 Affinity Mask 设置为 3，即 00000011，则意味着只有 0 和 1 号 CPU 可以使用。

假设有 64 个 CPU，则常用的 Affinity Mask 值有：

• 255 -> 0xFF
• 65280 -> 0xFF00
• 16711680 -> 0xFF0000
• 4278190080 -> 0xFF000000
• 4294967040 -> 0xFFFFFF00
• -256 -> 0xFFFFFF00

下面的 VM 的配置为 4 * 8 = 32 Logical CPUs 情况。

设置 NumaNode0 上的 8 个 CPU 用于 I/O，其他 3 个节点用于 Processor。

Scheduler 负责根据需求创建和销毁 Worker，一个 Worker 即可是一个 Thread 也可以是一个 Fiber，可以通过 Max Worker Threads 和 Use Windows Fibers 配置项来进行设置。

Max Worker Threads 选项负责限制线程池（Threading Pool）中线程的最大数量。

SELECT *
FROM sys.configurations
WHERE [name] LIKE ‘%worker%‘;

默认值为 0，即允许 SQL Server 根据 CPU 和版本情况进行自动配置最大线程数量。

可以使用 sp_configure 来配置该选项。

EXEC sp_configure ‘show advanced options‘, 1;
GO
RECONFIGURE;
GO

EXEC sp_configure ‘max worker threads‘, 900;
GO
RECONFIGURE;
GO

使用如下 SQL 查询来查看当前数据库环境中的 Max Workers Count 和 Current Workers Count。

SELECT max_workers_count FROM sys.dm_os_sys_info;
SELECT SUM(current_workers_count) AS current_workers_count FROM sys.dm_os_schedulers;

Worker 直接使用 Scheduler，每个 Worker 只会关联到 1 个 Scheduler，Worker 不能从一个 Scheduler 转移到另一个 Scheduler 上。

Worker 处理的工作单元可以是一个 Request，也可以是一个 Task。比如批处理 Request 可能被分解成多个 Task。当 Scheduler 接收到新的 Request 或 Task 请求时，如果当前没有空闲 Worker（Idle Worker），则根据配置开始创建新的 Worker，而 Request 或 Task 将被绑定到该 Worker 上。

SELECT is_idle
    ,COUNT(*) AS [count]
FROM sys.dm_os_schedulers
WHERE scheduler_id < 255
    AND is_online = 1
GROUP BY is_idle;

sys.dm_os_schedulers 中的 scheduler_id < 255 则为常规查询，如果 scheduler_id >= 255 则为系统内调度。

如果 Worker 已经空闲了至少 15 分钟以上，或者 SQL Server 检测到有内存压力时，空闲的 Worker 可能被销毁。

• 在 32 位机上，1 个 Worker 至少占用 0.5M 的内存。
• 在 64 位机上，1 个 Worker 至少占用 2M 的内存。

所以，销毁空闲的 Worker 以释放内存可以立即改善系统对内存的迫切需求。

SQL Server 设计了非常高效的 Worker Pool，所以即使有大量的并发在访问数据库，可能 Worker Pool 的大小仍远小于配置的 Max Worker Threads 的值。但尽管如此，如果 Worker 中处理的 Task 发生了锁定或者等待 IO 完成等阻塞操作，Worker 即会被阻塞，Worker 不会其他任何请求直到阻塞条件解除。

SELECT AVG(current_workers_count) AS [avg_current_workers_count]
    ,AVG(active_workers_count) AS [avg_active_workers_count]
    ,MAX(current_workers_count) AS [max_current_workers_count]
    ,MAX(active_workers_count) AS [max_active_workers_count]
    ,SUM(current_workers_count) AS [total_current_workers_count]
    ,SUM(active_workers_count) AS [total_active_workers_count]
    ,SUM(pending_disk_io_count) AS [total_pending_disk_io_count]
FROM sys.dm_os_schedulers
WHERE scheduler_id < 255
    AND is_online = 1;

SQL Server 中的 Session 实际上只描述了建立连接后的通道，通过该通道可以发送 Request，通道也可以保持空闲。所以 Session 不会与特定的 Scheduler 进行绑定。

SELECT s.session_id
    ,r.command
    ,r.[status]
    ,r.wait_type
    ,r.scheduler_id
    ,w.is_preemptive
    ,t.task_state
    ,u.cpu_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
INNER JOIN sys.dm_os_schedulers AS u ON t.scheduler_id = u.scheduler_id
WHERE s.is_user_process = 0
ORDER BY r.scheduler_id;

当 Session 建立后，会将当前负载最低的 Scheduler 分配给该 Session。然后，当 Session 中有新的 Request 抵达时，SQL Server 会将最近处理过该 SPID 中 Request 的 Scheduler 作为推荐的调度器（Preferred Scheduler）优先调度。尽管如此，当 Session 中抵达的 Request 开始排队时，SQL Server 会计算每个 Scheduler 的 Load Factor，寻找负载最低的 Scheduler 来处理任务。

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