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優化SQL Server的內存占用之執行緩存

編輯:更多數據庫知識

首先說明一下SQL Server內存占用由哪幾部分組成。SQL Server占用的內存主要由三部分組成:數據緩存(Data Buffer)、執行緩存(Procedure Cache)、以及SQL Server引擎程序。SQL Server引擎程序所占用緩存一般相對變化不大,則我們進行內存調優的主要著眼點在數據緩存和執行緩存的控制上。本文主要介紹一下執行緩存的調優。數據緩存的調優將在另外的文章中介紹。

對於減少執行緩存的占用,主要可以通過使用參數化查詢減少內存占用。
1、使用參數化查詢減少執行緩存占用
我們通過如下例子來說明一下使用參數化查詢對緩存占用的影響。為方便試驗,我們使用了一台沒有其它負載的SQL Server進行如下實驗。
下面的腳本循環執行一個簡單的查詢,共執行10000次。

首先,我們清空一下SQL Server已經占用的緩存:
dbcc freeproccache

然後,執行腳本:
復制代碼 代碼如下:
DECLARE @t datetime
SET @t = getdate()
SET NOCOUNT ON
DECLARE @i INT, @count INT, @sql nvarchar(4000)

SET @i = 20000
WHILE @i <= 30000
BEGIN
SET @sql = 'SELECT @count=count(*) FROM P_Order WHERE MobileNo = ' + cast( @i as varchar(10) )
EXEC sp_executesql @sql ,N'@count INT OUTPUT', @count OUTPUT
SET @i = @i + 1
END
PRINT DATEDIFF( second, @t, current_timestamp )

輸出:
DBCC 執行完畢。如果 DBCC 輸出了錯誤信息,請與系統管理員聯系。
11

使用了11秒完成10000次查詢。
我們看一下SQL Server緩存中所占用的查詢計劃:
Select Count(*) CNT,sum(size_in_bytes) TotalSize
From sys.dm_exec_cached_plans

查詢結果:共有2628條執行計劃緩存在SQL Server中。它們所占用的緩存達到:
92172288字節 = 90012KB = 87 MB。

我們也可以使用dbcc memorystatus 命令來檢查SQL Server的執行緩存和數據緩存占用。
執行結果如下:

 

 

執行緩存占用了90088KB,有2629個查詢計劃在緩存裡,有1489頁空閒內存(每頁8KB)可以被數據緩存和其他請求所使用。

我們現在修改一下前面的腳本,然後重新執行一下dbcc freeproccache。再執行一遍修改後的腳本:
復制代碼 代碼如下:
DECLARE @t datetime
SET @t = getdate()
SET NOCOUNT ON
DECLARE @i INT, @count INT, @sql nvarchar(4000)

SET @i = 20000
WHILE @i <= 30000
BEGIN
SET @sql = 'select @count=count(*) FROM P_Order WHERE MobileNo = @i'
EXEC sp_executesql @sql, N'@count int output, @i int', @count OUTPUT, @i
SET @i = @i + 1
END
PRINT DATEDIFF( second, @t, current_timestamp )

輸出:
DBCC 執行完畢。如果 DBCC 輸出了錯誤信息,請與系統管理員聯系。
1
即這次只用1秒鐘即完成了10000次查詢。
我們再看一下sys.dm_exec_cached_plans中的查詢計劃:
Select Count(*) CNT,sum(size_in_bytes) TotalSize From sys.dm_exec_cached_plans

查詢結果:共有4條執行計劃被緩存。它們共占用內存: 172032字節 = 168KB。
如果執行dbcc memorystatus,則得到結果:

 

有12875頁空閒內存(每頁8KB)可以被數據緩存所使用。

到這裡,我們已經看到了一個反差相當明顯的結果。在現實中,這個例子中的前者,正是經常被使用的一種執行SQL腳本的方式(例如:在程序中通過合並字符串方式拼成一條SQL語句,然後通過ADO.NET或者ADO方式傳入SQL Server執行)。

解釋一下原因:
我們知道,SQL語句在執行前首先將被編譯並通過查詢優化引擎進行優化,從而得到優化後的執行計劃,然後按照執行計劃被執行。對於整體相似、僅僅是參數不同的SQL語句,SQL Server可以重用執行計劃。但對於不同的SQL語句,SQL Server並不能重復使用以前的執行計劃,而是需要重新編譯出一個新的執行計劃。同時,SQL Server在內存足夠使用的情況下,此時並不主動清除以前保存的查詢計劃(注:對於長時間不再使用的查詢計劃,SQL Server也會定期清理)。這樣,不同的SQL語句執行方式,就將會大大影響SQL Server中存儲的查詢計劃數目。如果限定了SQL Server最大可用內存,則過多無用的執行計劃占用,將導致SQL Server可用內存減少,從而在執行查詢時尤其是大的查詢時與磁盤發生更多的內存頁交換。如果沒有限定最大可用內存,則SQL Server由於可用內存減少,從而會占用更多內存。

對此,我們一般可以通過兩種方式實現參數化查詢:一是盡可能使用存儲過程執行SQL語句(這在現實中已經成為SQL Server DBA的一條原則),二是使用sp_executesql 方式執行單個SQL語句(注意不要像上面的第一個例子那樣使用sp_executesql)。

在現實的同一個軟件系統中,大量的負載類型往往是類似的,所區別的也只是每次傳入的具體參數值的不同。所以使用參數化查詢是必要和可能的。另外,通過這個例子我們也看到,由於使用了參數化查詢,不僅僅是優化了SQL Server內存占用,而且由於能夠重復使用前面被編譯的執行計劃,使後面的執行不需要再次編譯,最終執行10000次查詢總共只使用了1秒鐘時間。

2、檢查並分析SQL Server執行緩存中的執行計劃
通過上面的介紹,我們可以看到SQL緩存所占用的內存大小。也知道了SQL Server執行緩存中的內容主要是各種SQL語句的執行計劃。則要對緩存進行優化,就可以通過具體分析緩存中的執行計劃,看看哪些是有用的、哪些是無用的執行計劃來分析和定位問題。

通過查詢DMV: sys.dm_exec_cached_plans,可以了解數據庫中的緩存情況,包括被使用的次數、緩存類型、占用的內存大小等。
SELECT usecounts, cacheobjtype, objtype,size_in_bytes, plan_handle
FROM sys.dm_exec_cached_plans

 

通過緩存計劃的plan_handle可以查詢到該執行計劃詳細信息,包括所對應的SQL語句:

SELECT  TOP 100 usecounts,

    objtype,

    p.size_in_bytes,

    [sql].[text]

FROM sys.dm_exec_cached_plans p

OUTER APPLY sys.dm_exec_sql_text (p.plan_handle) sql

ORDER BY usecounts

 

我們可以選擇針對那些執行計劃占用較大內存、而被重用次數較少的SQL語句進行重點分析。看其調用方式是否合理。另外,也可以對執行計劃被重復使用次數較多的SQL語句進行分析,看其執行計劃是否已經經過優化。進一步,通過對查詢計劃的分析,還可以根據需要找到系統中最占用IO、CPU時間、執行次數最多的一些SQL語句,然後進行相應的調優分析。篇幅所限,這裡不對此進行過多介紹。讀者可以查閱聯機叢書中的:sys.dm_exec_query_plan內容得到相關幫助。

附:

1:關於DBCC MEMORY,可以查看微軟的知識庫: http://support.microsoft.com/kb/907877/EN-US

2:關於sys.dm_exec_cached_plans和sys.dm_exec_sql_text,請參閱聯機叢書。

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