控制 Memory 和 CPU 资源的使用

数据库系统的资源是指内存和CPU（处理器）资源，拥有资源的多寡，决定了数据查询的性能。当一个SQL Server实例上，拥有多个独立的工作负载（workload）时，使用资源管理器（Resource Governor），能够实现系统资源在逻辑上的隔离，解决在一台SQL Server实例上，管理多用户工作负载的需求。资源管理器允许数据库管理员（DBA）通过编程设置资源池，配置资源池拥有资源的上限，资源池是每一个请求能够使用的资源，这样设置之后，强制系统在处理用户发送的请求（Requsts）时所耗费的CPU 和 Memory资源的数量不能超过限制，在一定程度上，限制用户能够使用的资源数量，隔离了失控（runaway）的查询对系统的影响。对于SQL Server 2012来说，用户能够基于工作负载，实现CPU资源的完全隔离，并能设置CPU资源使用量的硬上限（CAP Usage，Hard Limit）。在一个多用户、高并发的SQL Server实例上，管理员使用Resource Governor，控制不同工作负载对内存和CPU资源的使用量，使不同的应用程序在资源的使用上相互隔离，使系统性能得到可预测性的控制和保证。

一，资源管理器的基本构成

Resource Governor的可编程部分由三部分组成：Resource Pool，Workload Group 和 Classifier Function，每个部分实现不同的功能。

1，资源池（Resource Pool）

在SQL Server实例中，资源隔离的基本单位是Resource Pool，正如其名，该对象是资源池，在创建Resource Pool时，指定该Pool拥有的CPU和Memory资源的数量范围。在SQL Server 2012版本中，最多可以创建62个用户自定义的Resource Pool。SQL Server内置了两个Resource Pools：internal用于系统Task，用户不能配置；default是默认的Resource Pool，用于任何没有指定Resource Pool的Request；
2，负载分组（Workload Group）

Workload Group是逻辑上的实体，用于表示一个或多个工作负载。实际上，一个工作负载是SQL Server实例接收到的一个查询请求（Request），通过Classifier Function将多个具有共同属性的Requests划分到相同的Workload Group中。每一个Resource Pool服务于一个或多个工作负载分组，这就是说，这些工作负载分组能够共享同一个Resource Pool中拥有的资源。

SQL Server内置两个负载分组：internal和default，关联到相应的internal和default资源池，internal负载分组用于系统Task，SQL Server将没有被分类函数显式指定负载分组的Request划分到default 分组中。

3，分类函数（Classifier Function）

分类函数根据指定的规则（Rule），例如，根据Login，应用程序名称，数据库名字等属性，将接收的Request分配（路由）到不同的负载分组中，可以指定用户定义的负载分组或default负载分组。

4，处理流程

Resource Governor各个部分相互配合，控制内存和CPU资源的使用：Classification将SQL Server实例接收到的Requests进行分类，划分到不同的负载组中，负载组与之关联的Resource Pool中包含的CPU和内存资源来处理Request，Resource Governor的处理流程如下图：

Resource Pool 是SQL Server实例中物理资源的子集，由于位于同一个实例上的所有数据库共享该实例的所有资源，因此，最好将Resource Pool的三个组成对象创建在master 数据库中。

二，创建和使用资源管理器

资源管理器默认是关闭的，在使用之前，必须启用。用户可以通过SSMS启用资源管理器，展开Management，选择Resource Governor，右击弹出快捷菜单，点击“Enable”，启用资源管理器：

或者，使用TSQL命令，  重新配置，启用资源管理器：

ALTER RESOURCE GOVERNOR RECONFIGURE;
GO

1， 创建自定义的资源池（Resource Pool）

SQL Server 内置两个资源池：internal和default，internal是系统内部使用的，default是默认的资源池，当一个查询请求没有指定资源池时，使用默认的资源池。为了管理用户不同的工作负载，DBA需要根据业务需求创建自定义的资源池。在创建资源池时，需要注意，资源池的选项都是比例关系，所有资源的下限（MIN_MEMORY_PERCENT或MIN_CPU_PERCENT）的加和不能超过系统的物理资源总量，即不能超过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选项：设置资源池拥有CPU资源的硬上限，任何Workload Group使用的CPU数量不可能超过该上限，而资源池使用的CPU资源有可能超过 MAX_CPU_PERCENT 选项指定的比例。

2，创建工作负载组（Workload Group）

创建工作负载分组，通过using子句关联该分组能够使用的资源池，一个工作负载分组只能关联一个资源池，一个资源池可以服务一个或多个工作负载分组。

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选项：有三个可选值：Low，Medium和High，默认值是Medium，该选项用于指定该Workload Group在关联的资源池（Resource Pool）中相对的重要性，由于同一个可以Resource Pool关联多个Workload Group，当一个工作负载组（Workload Group）的Importance数值高于其他工作负载组（Workload Group）时，在竞争Resource Pool中的资源时，更容易获胜。当前工作负载组的IMPORTANCE的选项不会使用其他资源池，也不会影响其他资源组中的工作负载。

REQUEST_MAX_MEMORY_GRANT_PERCENT：默认值是25，用于指定工作负载组能够从资源组中申请到的最大授予内存（Grant Memory）资源，由于授予内存跟执行的SORT和HASH JOIN操作有关，如果设置REQUEST_MAX_MEMORY_GRANT_PERCENT为0，这意味着，SQL Server引擎将不允许执行排序和哈希链接操作。

MAX_DOP：用于指定并发查询的最大并发度（Degree of Parallelism），默认值是0，表示使用全局配置（Global Setting）。

3，创建分类函数（Classifier Function）

分类函数根据特定的规则（Rule）把接收的request路由到不同的资源池中，用户应该把分类函数创建在master数据库中，这样，函数的作用域就是整个SQL Server实例，分类函数的执行上下文是master 数据库；如果分类函数返回NULL，default或不存在的工作负载组的名称，那么查询被路由导default资源池：

• 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，根据用户名称，将Request划分到wg_20Percent负载分组。默认情况下，任何没有指定Workload Group的Request，都分发到Default资源池。在实际产品环境中，也可以使用APP_NAME()获取应用程序名字，或者SUSER_NAME()获取用户的登陆（Login）名称，根据应用程序或登陆名称划分负载分组。

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;

常用于分类函数（Classifier Function）中的函数如下，这些函数的执行上下文是整个Server：

• APP_NAME()：返回当前Session所在的应用程序的名称
• HOST_NAME()：返回主机名称；
• SUSER_NAME()：返回登陆名；
• IS_SVROLEMEMBER()：当用户是特定的服务器角色时，返回True；

注意：列表中函数执行的上下文和分类函数的上下文相同，如果分类函数被创建在master数据库，那么分类函数的查询的范围是在master数据库。

执行上下文是单个数据库的函数是：

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

函数：IS_MEMBER('role | group')，用于检测当前的用户（User）是否属于当前数据库的role或windows group。通常情况下，我们把分类函数创建在master系统数据库中，这会导致函数的执行上下文是master数据库，而不是用户数据库，而master数据库中可能不存在windows group（数据库用户User），这会导致函数无法起到分类的作用：

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.

为了解决这个问题，必须在master数据库中创建相应的windows group（数据库用户User）。

4，启动资源管理器（Resource Governor）

为了启动资源管理器(Resource Governor)，首先配置资源管理器使用的分类函数，把资源管理器和分类函数关联起来；然后，重新配置资源管理器，启动Resource Governor。启动之后，SQL Server引擎使用分类函数对把SQL Server实例接收的查询请求（Requests），分配到不同的负载分组中。

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

5，修改分类函数

修改分类函数，需要先禁用资源管理器，然后解除分类函数和资源管理器的关联关系，然后修改分类函数，把资源管理器和分类函数重新绑定：

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，查看资源管理器

通过以下三个视图查看资源管理器的元数据：

sys.resource_governor_configuration
sys.resource_governor_workload_groups
sys.resource_governor_resource_pools

通过以下三个DMV查看资源管理器的统计数据：

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，用于表示当前session或request处于的工作负载分组。

MSDN示例脚本：

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

参考文档：

Resource Governor

Resource Governor in SQL Server 2012

使用sql server 2008 资源调控器限制指定用户查询所使用CPU资源

CREATE RESOURCE POOL (Transact-SQL)

CREATE WORKLOAD GROUP (Transact-SQL)

ALTER RESOURCE GOVERNOR (Transact-SQL)