根据WaitType诊断故障

Posted 2020-09-02 悦光阴

在查询执行时，等待次数和等待时间在一定程度上指示查询的瓶颈，甚至非常有助于对系统进行诊断。偶尔一次的异常等待，不足以表明系统存在瓶颈，但是，SQL Server实例经常出现特定的等待类型，并且等待时间趋于增加，这就说明，系统存在压力，或内存，或IO等，根据WaitType对系统进行监控和诊断，还能对查询进行性能调优，例如，Lock等待表明查询存在数据竞争，PageIOLatch等待表明IO响应缓慢，PageLatch等待表明文件的布局需要改进等。

一，资源信号（RESOURCE SEMAPHORE）

1，RESOURCE_SEMAPHORE 等待类型表示一个Workder等待SQL Server给予其申请的内存，以便执行Hash和Sort操作。

Used to indicate a worker is waiting to be allowed to perform an operation requiring "query memory" such as hashes and sorts .
High wait times indicate too many queries are running concurrently that require query memory. Operations requiring query memory are hashes and sorts. Use DMVs such as dm_exec_query_resource_semaphores and dm_exec_query_memory_grants

当出现 RESOURCE_SEMAPHORE 等待时，这说明查询语句请求的内存没有得到满足，就是说，该查询语句在执行Task前，需要一定量的内存资源，如果SQL Server当前的内存不足，不能分配查询语句请求的内存，将导致查询语句处于等待内存资源的状态。在SQL Server存储引擎中，排序（Sort）操作和哈希（Hash）操作是非常消耗内存资源的两个操作，优化相应的查询语句，以减少这两个操作，可以缓解SQL Server的内存压力，但在SQL Server实例中，经常出现RESOURCE_SEMAPHORE 等待，这说明SQL Server存在内存压力。

在数据库中有一个选项，Min Memory Per Query，该选项表示SQL Server为每个查询分配的最小内存，这意味着，当一个查询需要额外的内存资源，该查询获取的内存大小，很大部分是由该选项决定的，只有为每个查询授予一定的内存之后，该查询语句才会真正开始执行。

2，发送RESOURCE SEMAPHORE用于授予请求内存（Requested Memory）

当SQL Server实例收到用户的查询请求时，SQL Server优化器首先创建编译计划（Complied Plan），根据编译计划再创建执行计划（Execution Plan）。当SQL Server优化器创建编译计划时，它需要计算查询在执行时需要消耗的内存，用于执行查询的内存分为必需内存（Required Memory）和额外内存（Additional Memory）。必需内存是指SQL Server实例执行Sort或Hash操作时必须分配的最小内存，如果没有分配必需内存，查询请求不会执行。额外内存是查询用于存储临时的中间数据的内存，如果SQL Server没有足够的内存，查询将临时数据存储在硬盘中，这会降低查询性能。

SQL Server 要授予每个查询多少内存，查询才能真正开始执行呢？

• Step1，计算需要的内存（Needed Memory）：SQL Server计算每个查询需要多少内存才能执行，这通常是必需内存和额外内存之和，当查询请求以并发方式执行时，需要的内存公式是：（RequiredMemory*DOP）+额外内存。
• Step2，计算请求的内存（Requested Memory）：SQL Server检查每个查询请求需要的内存数量是否超出系统的限制，SQL Server减少额外内存的数量，以致于不会超出系统的上限，这个最终的内存数量是查询语句得以执行的请求内存。
• Step3，为查询分配请求内存：SQL Server实例发送资源信号（RESOURCE SEMAPHORE），为查询（Query）授予/分配请求的物理内存。

当资源信号发送之后，如果SQL Server实例不能被授予查询的请求内存，那么查询将处于RESOURCE_SEMAPHORE 等待状态。SQL Server维护一个先入先出（ first-come-first-served）的等待队列，当新的查询处于RESOURCE_SEMAPHORE 等待状态，SQL Server将该查询放入队列的末尾。一旦SQL Server实例找到足够的空闲内存，那么SQL Server取出RESOURCE_SEMAPHORE 等待队列顶端的第一个查询，立即授予其请求的内存；该查询获得请求内存之后，开始执行查询任务；如果SQL Server实例长时间有查询处于RESOURCE_SEMAPHORE等待状态，说明SQL Server 面临内存压力。

二，调度队列信号

DISPATCHER_QUEUE_SEMAPHORE，发生当一个进程（Thread）等待处理更多的Work时，该等待是说，一个Thread处于空闲状态，等待调度去工作。如果等待时间增加，说明调度器（Dispatcher）非常空闲；该WaitType不会成为竞争资源，而将其他事务阻塞，在做Wait统计分析，可以过滤掉。

三，异步网络IO

ASYNC_NETWORK_IO等待类型，是指SQL Server 产生的结果集需要经过网络（Network）传递到客户端（Client），网络不能及时将结果集传输到Client，导致结果集仍然驻留在SQL Server的会话（Session）中，这意味着，ASYNC_NETWORK_IO 等待状态出现在SQL Server已经把数据准备好，但是网络发送速度跟不上，导致SQLServer返回的数据集仍然驻留在Session中，出现这种等待一般不是数据库的问题，调整数据库配置不会有大的帮助，网络层的瓶颈当然是一个可能的原因，对此要考虑是否真有必要返回那么多数据？所以，检查应用程序是否有必要向SQL Server申请这么大的结果集。

四，硬盘IO相关的等待

1，PageIOLatch

当缓存在buffer pool 的data page 和disk 上数据文件里的data page 进行交互时，为了保证不会有多个用户同时 read/write 内存中的buffer（a data page in memory），需要对buffer 加上PageIOLatch。PageIOLatch 是和 IO 有关，或从disk将Data page读取到内存，或从内存将Data page写入到disk。

PageIOLatch主要分为两大类：PageIOLatch_SH和PageIOLatch_EX

PageIOLatch_SH：发生在将一个Data Page从Disk 读取到内存 buffer pool 中时。当用户需要访问一个Data Page，而这个Data Page不在内存中时，Sql server 需要将 Data page 从Disk 读取到内存中，这说明内存不够大，或内存紧张，导致没有将Data Page始终缓存在内存中，SQL Server 需要过多地Page Read（从Disk读取Data page到内存 buffer pool）操作。这种情况说明内存是bottleneck。

PageIOLatch_EX：发生在用户对内存中的Data page进行了修改，SQL Server需要写回Disk，意味着disk的写入速度慢。

2，PageLatch

PageLatch 是对内存中的buffer（a data page in memory）加锁，用于同步内存 buffer Pool中的Data Page数据修改操作。当一个task需要修改 buffer时，必须申请PageLatch_EX。只有得到这个Latch，才能修改buffer里的内存。

由于buffer的修改都是在memory中完成的，所以每次修改的时间都应该非常短，而PageLatch只是在修改的过程中才会短暂出现。如果出现PageLatch等待，说明大量的并发语句在修改table，而修改操作同时集中在同一个page，或者数量不多的几个page上，这些Page 称作Hot Page。出现Hot Page 是由于数据过于集中导致，将数据分布在不同的Files上，能够减少PageLatch Wait。

3，WriteLog

和Disk的写速度有关，说明任务当前正在等待将日志记录写入日志文件，出现这个等待状态，意味着Disk的写入速度是bottleneck。

 

参考文档：

DISPATCHER_QUEUE_SEMAPHORE

Troubleshooting SQL Server RESOURCE_SEMAPHORE Waittype Memory Issues

Wait statistics, or please tell me where it hurts