概述

本文介绍云数据库 RDS SQL Server 版在使用过程中,遇到CPU使用率过高甚至达到100%的解决方法。

详细信息

阿里云提醒您:

  • 如果您对实例或数据有修改、变更等风险操作,务必注意实例的容灾、容错能力,确保数据安全。
  • 如果您对实例(包括但不限于ECS、RDS)等进行配置与数据修改,建议提前创建快照或开启RDS日志备份等功能。
  • 如果您在阿里云平台授权或者提交过登录账号、密码等安全信息,建议您及时修改。

CPU使用率高的因素有很多,其中最常见的因素说明及解决方法如下。

实例的并行度设置不合理

排查步骤

线程并行处理任务时,由于每个线程处理的数据量不一致,会出现CXPACKET等待情况,CXPACKET等待发生比较多的话,就会造成CPU使用率高。可以通过SQL Server Management Studio的活动监视器或者如下所示语句(多次执行取差值),监控是否存在大量CXPACKET等待。

提示:CXPACKET指线程正在等待彼此完成并行处理。当SQL Server发现一条指令复杂时,会决定用多个线程并行来执行,由于某些并行线程已完成工作,在等待其它并行线程来同步,这种等待就叫CXPACKET。

WITH [Waits] AS (
SELECT [wait_type],
       [wait_time_ms] / 1000.0 AS [WaitS],
       ([wait_time_ms] - [signal_wait_time_ms]) / 1000.0 AS [ResourceS],
       [signal_wait_time_ms] / 1000.0 AS [SignalS],
       [waiting_tasks_count] AS [WaitCount],
       100.0 * [wait_time_ms] / SUM ([wait_time_ms]) OVER() AS [Percentage],
                                    ROW_NUMBER() OVER(
                                                      ORDER BY [wait_time_ms] DESC) AS [RowNum]
FROM sys.dm_os_wait_stats
WHERE [wait_type] NOT IN ( N'BROKER_EVENTHANDLER',
                            N'BROKER_RECEIVE_WAITFOR',
                             N'BROKER_TASK_STOP',
                              N'BROKER_TO_FLUSH',
                               N'BROKER_TRANSMITTER',
                                N'CHECKPOINT_QUEUE',
                                 N'CHKPT',
                                  N'CLR_AUTO_EVENT',
                                   N'CLR_MANUAL_EVENT',
                                    N'CLR_SEMAPHORE', -- Maybe uncomment these four if you have mirroring issues N'DBMIRROR_DBM_EVENT', N'DBMIRROR_EVENTS_QUEUE', N'DBMIRROR_WORKER_QUEUE', N'DBMIRRORING_CMD', N'DIRTY_PAGE_POLL', N'DISPATCHER_QUEUE_SEMAPHORE', N'EXECSYNC', N'FSAGENT', N'FT_IFTS_SCHEDULER_IDLE_WAIT', N'FT_IFTSHC_MUTEX', -- Maybe uncomment these six if you have AG issues N'HADR_CLUSAPI_CALL', N'HADR_FILESTREAM_IOMGR_IOCOMPLETION', N'HADR_LOGCAPTURE_WAIT', N'HADR_NOTIFICATION_DEQUEUE', N'HADR_TIMER_TASK', N'HADR_WORK_QUEUE', N'KSOURCE_WAKEUP', N'LAZYWRITER_SLEEP', N'LOGMGR_QUEUE', N'MEMORY_ALLOCATION_EXT', N'ONDEMAND_TASK_QUEUE', N'PREEMPTIVE_XE_GETTARGETSTATE', N'PWAIT_ALL_COMPONENTS_INITIALIZED', N'PWAIT_DIRECTLOGCONSUMER_GETNEXT', N'QDS_PERSIST_TASK_MAIN_LOOP_SLEEP', N'QDS_ASYNC_QUEUE', N'QDS_CLEANUP_STALE_QUERIES_TASK_MAIN_LOOP_SLEEP', N'QDS_SHUTDOWN_QUEUE', N'REDO_THREAD_PENDING_WORK', N'REQUEST_FOR_DEADLOCK_SEARCH', N'RESOURCE_QUEUE', N'SERVER_IDLE_CHECK', N'SLEEP_BPOOL_FLUSH', N'SLEEP_DBSTARTUP', N'SLEEP_DCOMSTARTUP', N'SLEEP_MASTERDBREADY', N'SLEEP_MASTERMDREADY', N'SLEEP_MASTERUPGRADED', N'SLEEP_MSDBSTARTUP', N'SLEEP_SYSTEMTASK', N'SLEEP_TASK', N'SLEEP_TEMPDBSTARTUP', N'SNI_HTTP_ACCEPT', N'SP_SERVER_DIAGNOSTICS_SLEEP', N'SQLTRACE_BUFFER_FLUSH', N'SQLTRACE_INCREMENTAL_FLUSH_SLEEP', N'SQLTRACE_WAIT_ENTRIES', N'WAIT_FOR_RESULTS', N'WAITFOR', N'WAITFOR_TASKSHUTDOWN', N'WAIT_XTP_RECOVERY', N'WAIT_XTP_HOST_WAIT', N'WAIT_XTP_OFFLINE_CKPT_NEW_LOG', N'WAIT_XTP_CKPT_CLOSE', N'XE_DISPATCHER_JOIN', N'XE_DISPATCHER_WAIT', N'XE_TIMER_EVENT') AND [waiting_tasks_count] > 0 )

  SELECT MAX ([W1].[wait_type]) AS [WaitType],
             CAST (MAX ([W1].[WaitS]) AS DECIMAL (16, 2)) AS [Wait_S],
                  CAST (MAX ([W1].[ResourceS]) AS DECIMAL (16, 2)) AS [Resource_S],
                       CAST (MAX ([W1].[SignalS]) AS DECIMAL (16, 2)) AS [Signal_S],
                            MAX ([W1].[WaitCount]) AS [WaitCount],
                                CAST (MAX ([W1].[Percentage]) AS DECIMAL (5, 2)) AS [Percentage],
                                     CAST ((MAX ([W1].[WaitS]) / MAX ([W1].[WaitCount])) AS DECIMAL (16, 4)) AS [AvgWait_S],
                                          CAST ((MAX ([W1].[ResourceS]) / MAX ([W1].[WaitCount])) AS DECIMAL (16, 4)) AS [AvgRes_S],
                                               CAST ((MAX ([W1].[SignalS]) / MAX ([W1].[WaitCount])) AS DECIMAL (16, 4)) AS [AvgSig_S]
  FROM [Waits] AS [W1]
  INNER JOIN [Waits] AS [W2] ON [W2].[RowNum] <= [W1].[RowNum]
GROUP BY [W1].[RowNum]
HAVING SUM ([W2].[Percentage]) - MAX([W1].[Percentage]) < 95;

处理步骤

  • 从语句级别进行设置。
    1. 执行以下SQL语句,通过查询语句寻找消耗CPU的语句。
      SELECT TOP 50 [Avg. MultiCore/CPU time(sec)] = qs.total_worker_time / 1000000 / qs.execution_count,
                    [Total MultiCore/CPU time(sec)] = qs.total_worker_time / 1000000,
                    [Avg. Elapsed Time(sec)] = qs.total_elapsed_time / 1000000 / qs.execution_count,
                    [Total Elapsed Time(sec)] = qs.total_elapsed_time / 1000000,
                    qs.execution_count,
                    [Avg. I/O] = (total_logical_reads + total_logical_writes) / qs.execution_count,
                    [Total I/O] = total_logical_reads + total_logical_writes,
                    Query = SUBSTRING(qt.[text], (qs.statement_start_offset / 2) + 1, ((CASE qs.statement_end_offset
                                                                                            WHEN -1 THEN DATALENGTH(qt.[text])
                                                                                            ELSE qs.statement_end_offset
                                                                                        END - qs.statement_start_offset) / 2) + 1),
                    Batch = qt.[text],
                    [DB] = DB_NAME(qt.[dbid]),
                    qs.last_execution_time,
                    qp.query_plan
      FROM sys.dm_exec_query_stats AS qs CROSS APPLY sys.dm_exec_sql_text(qs.[sql_handle]) AS qt CROSS APPLY sys.dm_exec_query_plan(qs.plan_handle) AS qp
      where qs.execution_count > 5 --more than 5 occurences ORDER BY [Total MultiCore/CPU time(sec)] DESC;
    2. 对于RDS SQL Server 2008 R2实例,可以在控制台查看慢日志统计,查找消耗CPU的语句。
      控制台慢日志统计
    3. 找到语句之后,查看其执行计划,对于并行度较高的语句,可以在语句级别使用hint查询,限制语句并行度,示例如下。
      SELECT column1,column2 
          FROM table1 o INNER JOIN table2 d ON (o.d_id = d.d_id) 
          OPTION (maxdop 1);
  • 从实例级别进行设置。
    1. 执行以下SQL语句,查看当前实例的MAXDOP值。
      select * from sys.configurations where name like '%max%';
      查询maxdop
    2. 执行以下SQL语句,在实例级别设置该参数,对所有查询均生效。
      sp_rds_configure 'max degree of parallelism',1;

      对于RDS SQL Server 2008 R2实例,可以在RDS管理控制台的参数设置中进行手动设置,需提交参数生效。

应用负载高

现象

没有出现慢查询(或者慢查询不是问题的主要原因),QPS和CPU使用率曲线变化吻合。常见于应用优化过的在线事务交易系统(比如订单系统)、高读取率的热门Web网站应用等。

特征

实例的QPS高,查询比较简单、执行效率高、优化余地小。

处理方法

建议从应用架构、实例规格等方面来解决。

  • 升级实例规格,增加CPU资源。
  • 尽量优化查询,减少查询的执行成本(逻辑IO,执行需要访问的表数据行数),提高应用可扩展性。

查询语句的读写过高

现象

存在慢查询,QPS和CPU使用率曲线变化不吻合,检查消耗CPU的语句,存在I/O较大的语句。

特征

实例的QPS不高,查询执行效率低、执行需要扫描大量表中数据、优化余地大。

处理方法

  • 对于大表查询,检查是否有合适的索引。检查实际执行计划,针对全表扫描操作进行优化,执行计划中也会给出缺失索引的建议。
    缺失索引检查
  • 通过CloudDBA检查性能问题。

更多信息

避免出现CPU使用100%的一般原则如下:

  • 设置CPU使用率告警,实例CPU使用率保证一定的冗余度。
  • 应用设计和开发过程中,要考虑查询的优化,遵守SQL优化的一般优化原则,降低查询的逻辑 I/O,提高应用可扩展性。
  • 新功能、新模块上线前,要使用生产环境数据进行压力测试。
  • 经常使用CloudDBA查看实例各项性能,及时发现问题。

适用于

  • 云数据库RDS SQL Server版