內存和CPU資源控制

數據庫系統的資源是指內存和CPU（處理器）資源，擁有資源的多寡，決定了數據查詢的性能。當一個SQL Server實例上，擁有多個獨立的工作負載（workload）時，使用資源管理器（Resource Governor），能夠實現系統資源在邏輯上的隔離，解決在一台SQL Server實例上，管理多用戶工作負載的需求。資源管理器允許數據庫管理員（DBA）通過編程設置資源池，配置資源池擁有資源的上限，資源池是每一個請求能夠使用的資源，這樣設置之后，強制系統在處理用戶發送的請求（Requsts）時所耗費的CPU 和 Memory資源的數量不能超過限制，在一定程度上，限制用戶能夠使用的資源數量，隔離了失控（runaway）的查詢對系統的影響。對於SQL Server 2012來說，用戶能夠基於工作負載，實現CPU資源的完全隔離，並能設置CPU資源使用量的硬上限（CAP Usage，Hard Limit）。在一個多用戶、高並發的SQL Server實例上，管理員使用Resource Governor，控制不同工作負載對內存和CPU資源的使用量，使不同的應用程序在資源的使用上相互隔離，使系統性能得到可預測性的控制和保證。

一，資源管理器的基本構成

Resource Governor的可編程部分由三部分組成：Resource Pool，Workload Group 和 Classifier Function，每個部分實現不同的功能。

1，資源池（Resource Pool）

在SQL Server實例中，資源隔離的基本單位是Resource Pool，正如其名，該對象是資源池，在創建Resource Pool時，指定該Pool擁有的CPU和Memory資源的數量范圍。在SQL Server 2012版本中，最多可以創建62個用戶自定義的Resource Pool。SQL Server內置了兩個Resource Pools：internal用於系統Task，用戶不能配置；default是默認的Resource Pool，用於任何沒有指定Resource Pool的Request；
2，負載分組（Workload Group）

Workload Group是邏輯上的實體，用於表示一個或多個工作負載。實際上，一個工作負載是SQL Server實例接收到的一個查詢請求（Request），通過Classifier Function將多個具有共同屬性的Requests划分到相同的Workload Group中。每一個Resource Pool服務於一個或多個工作負載分組，這就是說，這些工作負載分組能夠共享同一個Resource Pool中擁有的資源。

SQL Server內置兩個負載分組：internal和default，關聯到相應的internal和default資源池，internal負載分組用於系統Task，SQL Server將沒有被分類函數顯式指定負載分組的Request划分到default 分組中。

3，分類函數（Classifier Function）

分類函數根據指定的規則（Rule），例如，根據Login，應用程序名稱，數據庫名字等屬性，將接收的Request分配（路由）到不同的負載分組中，可以指定用戶定義的負載分組或default負載分組。

4，處理流程

Resource Governor各個部分相互配合，控制內存和CPU資源的使用：Classification將SQL Server實例接收到的Requests進行分類，划分到不同的負載組中，負載組與之關聯的Resource Pool中包含的CPU和內存資源來處理Request，Resource Governor的處理流程如下圖： 

 

Resource Pool 是SQL Server實例中物理資源的子集，由於位於同一個實例上的所有數據庫共享該實例的所有資源，因此，最好將Resource Pool的三個組成對象創建在master 數據庫中。

二，創建和使用資源管理器

資源管理器默認是關閉的，在使用之前，必須啟用。用戶可以通過SSMS啟用資源管理器，展開Management，選擇Resource Governor，右擊彈出快捷菜單，點擊“Enable”，啟用資源管理器：

或者，使用TSQL命令，  重新配置，啟用資源管理器：

ALTER RESOURCE GOVERNOR RECONFIGURE;
GO

1， 創建自定義的資源池（Resource Pool）

SQL Server 內置兩個資源池：internal和default，internal是系統內部使用的，default是默認的資源池，當一個查詢請求沒有指定資源池時，使用默認的資源池。為了管理用戶不同的工作負載，DBA需要根據業務需求創建自定義的資源池。在創建資源池時，需要注意，資源池的選項都是比例關系，所有資源的下限（MIN_MEMORY_PERCENT或MIN_CPU_PERCENT）的加和不能超過系統的物理資源總量，即不能超過100。

CREATE RESOURCE POOL rp_20Percent
WITH 
(
     MIN_CPU_PERCENT = 0,
     MAX_CPU_PERCENT = 40,
     CAP_CPU_PERCENT = 40,
     AFFINITY SCHEDULER = auto,
     MIN_MEMORY_PERCENT = 0,
     MAX_MEMORY_PERCENT = 20
);

CAP_CPU_PERCENT選項：設置資源池擁有CPU資源的硬上限，任何Workload Group使用的CPU數量不可能超過該上限，而資源池使用的CPU資源有可能超過 MAX_CPU_PERCENT 選項指定的比例。

2，創建工作負載組（Workload Group）

創建工作負載分組，通過using子句關聯該分組能夠使用的資源池，一個工作負載分組只能關聯一個資源池，一個資源池可以服務一個或多個工作負載分組。

CREATE WORKLOAD GROUP wg_20Percent
WITH
(
    IMPORTANCE = MEDIUM,
    REQUEST_MAX_MEMORY_GRANT_PERCENT=20,
    REQUEST_MAX_CPU_TIME_SEC=0,
    REQUEST_MEMORY_GRANT_TIMEOUT_SEC=0,
    MAX_DOP=0,
    GROUP_MAX_REQUESTS=0
)
USING rp_20Percent;

IMPORTANCE選項：有三個可選值：Low，Medium和High，默認值是Medium，該選項用於指定該Workload Group在關聯的資源池（Resource Pool）中相對的重要性，由於同一個可以Resource Pool關聯多個Workload Group，當一個工作負載組（Workload Group）的Importance數值高於其他工作負載組（Workload Group）時，在競爭Resource Pool中的資源時，更容易獲勝。當前工作負載組的IMPORTANCE的選項不會使用其他資源池，也不會影響其他資源組中的工作負載。

REQUEST_MAX_MEMORY_GRANT_PERCENT：默認值是25，用於指定工作負載組能夠從資源組中申請到的最大授予內存（Grant Memory）資源，由於授予內存跟執行的SORT和HASH JOIN操作有關，如果設置REQUEST_MAX_MEMORY_GRANT_PERCENT為0，這意味着，SQL Server引擎將不允許執行排序和哈希鏈接操作。

MAX_DOP：用於指定並發查詢的最大並發度（Degree of Parallelism），默認值是0，表示使用全局配置（Global Setting）。

3，創建分類函數（Classifier Function）

分類函數根據特定的規則（Rule）把接收的request路由到不同的資源池中，用戶應該把分類函數創建在master數據庫中，這樣，函數的作用域就是整個SQL Server實例，分類函數的執行上下文是master 數據庫；如果分類函數返回NULL，default或不存在的工作負載組的名稱，那么查詢被路由導default資源池：

• If the user-defined function returns NULL, default, or the name of non-existent group the session is given the default workload group context. The session is also given the default context if the function fails for any reason.

• The function should be defined with server scope (master database).

例如，根據用戶名稱，將Request划分到wg_20Percent負載分組。默認情況下，任何沒有指定Workload Group的Request，都分發到Default資源池。在實際產品環境中，也可以使用APP_NAME()獲取應用程序名字，或者SUSER_NAME()獲取用戶的登陸（Login）名稱，根據應用程序或登陸名稱划分負載分組。

CREATE FUNCTION dbo.rgClassifierFunction_20Percent() 
RETURNS sysname
WITH SCHEMABINDING
AS
BEGIN
    DECLARE @Workload_Group_Name AS sysname
      IF (SUSER_NAME() = 'USER_READONLY')
          SET @workload_group_name = 'wg_20Percent'
    RETURN @workload_group_name
END;

常用於分類函數（Classifier Function）中的函數如下，這些函數的執行上下文是整個Server：

• APP_NAME()：返回當前Session所在的應用程序的名稱
• HOST_NAME()：返回主機名稱；
• SUSER_NAME()：返回登陸名；
• IS_SVROLEMEMBER()：當用戶是特定的服務器角色時，返回True；

注意：列表中函數執行的上下文和分類函數的上下文相同，如果分類函數被創建在master數據庫，那么分類函數的查詢的范圍是在master數據庫。

執行上下文是單個數據庫的函數是：

• IS_MEMBER('role | group')
•  IS_ROLEMEMBER ( 'role' [ , 'database_principal' ] )

函數：IS_MEMBER('role | group')，用於檢測當前的用戶（User）是否屬於當前數據庫的role或windows group。通常情況下，我們把分類函數創建在master系統數據庫中，這會導致函數的執行上下文是master數據庫，而不是用戶數據庫，而master數據庫中可能不存在windows group（數據庫用戶User），這會導致函數無法起到分類的作用：

IS_MEMBER doesn’t work here as it’ll be firing in the context of the master db, not the user database you’re interested in.

為了解決這個問題，必須在master數據庫中創建相應的windows group（數據庫用戶User）。

4，啟動資源管理器（Resource Governor）

為了啟動資源管理器(Resource Governor)，首先配置資源管理器使用的分類函數，把資源管理器和分類函數關聯起來；然后，重新配置資源管理器，啟動Resource Governor。啟動之后，SQL Server引擎使用分類函數對把SQL Server實例接收的查詢請求（Requests），分配到不同的負載分組中。

ALTER RESOURCE GOVERNOR 
WITH (CLASSIFIER_FUNCTION=dbo.rgClassifierFunction_20Percent);
GO
ALTER RESOURCE GOVERNOR
RECONFIGURE;
GO

5，修改分類函數

修改分類函數，需要先禁用資源管理器，然后解除分類函數和資源管理器的關聯關系，然后修改分類函數，把資源管理器和分類函數重新綁定：

ALTER RESOURCE GOVERNOR
DISABLE;
GO
ALTER RESOURCE GOVERNOR 
WITH (CLASSIFIER_FUNCTION=NULL);
GO

ALTER FUNCTION dbo.rgClassifierFunction_20Percent() 
RETURNS sysname
WITH SCHEMABINDING
AS
BEGIN
    ....
END;
GO

ALTER RESOURCE GOVERNOR 
WITH (CLASSIFIER_FUNCTION=dbo.rgClassifierFunction_20Percent);
GO
ALTER RESOURCE GOVERNOR
RECONFIGURE;
GO

三，查看資源管理器

通過以下三個視圖查看資源管理器的元數據：

sys.resource_governor_configuration
sys.resource_governor_workload_groups
sys.resource_governor_resource_pools

通過以下三個DMV查看資源管理器的統計數據：

sys.dm_resource_governor_configuration
sys.dm_resource_governor_workload_groups
sys.dm_resource_governor_resource_pools

DMV sys.dm_exec_requests 和 sys.dm_exec_sessions 中包含group_id字段，用於表示當前session或request處於的工作負載分組。

 

MSDN示例腳本：

CREATE FUNCTION dbo.rgclassifier_v1() 
RETURNS sysname 
WITH SCHEMABINDING
AS
BEGIN
-- Declare the variable to hold the value returned in sysname.
    DECLARE @grp_name AS sysname
-- If the user login is 'sa', map the connection to the groupAdmin  workload group. 
    IF (SUSER_NAME() = 'sa')
        SET @grp_name = 'groupAdmin'
-- Use application information to map the connection to the groupAdhoc workload group.
    ELSE IF (APP_NAME() LIKE '%MANAGEMENT STUDIO%')
        OR (APP_NAME() LIKE '%QUERY ANALYZER%')
            SET @grp_name = 'groupAdhoc'
-- If the application is for reporting, map the connection to the groupReports workload group.
    ELSE IF (APP_NAME() LIKE '%REPORT SERVER%')
        SET @grp_name = 'groupReports'
-- If the connection does not map to any of the previous groups, put the connection into the default workload group.
    ELSE
        SET @grp_name = 'default'
    RETURN @grp_name
END;
GO

-- Register the classifier user-defined function and update the 
-- the in-memory configuration.
ALTER RESOURCE GOVERNOR 
WITH (CLASSIFIER_FUNCTION=dbo.rgclassifier_v1);
GO
ALTER RESOURCE GOVERNOR RECONFIGURE;
GO

 

參考文檔：

Resource Governor

Resource Governor in SQL Server 2012

使用sql server 2008 資源調控器限制指定用戶查詢所使用CPU資源

CREATE RESOURCE POOL (Transact-SQL)

CREATE WORKLOAD GROUP (Transact-SQL)

ALTER RESOURCE GOVERNOR (Transact-SQL)