如何采集SQL Server数据库服务器上的CPU的一些指标呢？我们知道一些监控工具（例如Zabbix）可以很简单、轻松的获取CPU利用率等指标，但是Zabbix需要在服务器上安装客户端，那么能否通过SQL账号，直接获取例如CPU利用率，SQL Server数据库实例CPU利用率（Instance CPU Utilization）、CPU Signal Waits这些指标呢？如下图所示：
在SQL Server中，其实有个没有文档的DMV视图sys.dm_os_ring_buffers，我们可以从这个DMV中获取服务器CPU利用率，数据库实例的CPU利用率，脚本如下
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--脚本名称 ： get_cpu_utilization_his.sql
--脚本作者 :
--创建日期 : 2017-05-28
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脚本功能 ： 查看SQL Server数据库实例服务器的CPU利用率信息
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注意事项 : 1: 默认情况下，从sys.dm_os_ring_buffers中只能获取最近的256分钟数据（间隔为1分钟），这个
DMV没有文档（undocumented）,所以要获取整个服务器的cpu利用率，必须定期采集数据才行。
2: cpu_ticks指定当前的 CPU 时钟周期计数。 CPU 时钟周期数是从处理器的 RDTSC 计数器获得的。它是一个仅增加的数字。 不可为 Null。ms_ticks指定自从计算机启动以来的毫秒数。 不可为 Null。
变量@ts_now可能存在毫秒级别的差异.
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此脚本支持SQL Server 2008、2012、2014、2016、2017
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更新记录 ： 2017-05-28 创建此脚本
2019-10-15 加入OS CPU Utilization(%)
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DECLARE @ts_now BIGINT;
SET @ts_now= ( SELECT cpu_ticks / ( cpu_ticks / ms_ticks )
FROM sys.dm_os_sys_info WITH ( NOLOCK )
);
SELECT
@@SERVERNAME AS [Server Name]
,DATEADD(ms, -1 * (@ts_now - [timestamp] ), GETDATE()) AS [Event Time]
,SQLProcessUtilization AS [SQL Server Process CPU Utilization(%)]
,100 - SystemIdle - SQLProcessUtilization AS [Other Process CPU Utilization(%)]
,100 - SystemIdle AS [OS CPU Utilization(%)]
,SystemIdle AS [System Idle Process(%)]
FROM ( SELECT record.value('(./Record/@id)[1]', 'int') AS record_id ,
record.value('(./Record/SchedulerMonitorEvent/SystemHealth/SystemIdle)[1]',
'int') AS [SystemIdle] ,
record.value('(./Record/SchedulerMonitorEvent/SystemHealth/ProcessUtilization)[1]',
'int') AS [SQLProcessUtilization] ,
[timestamp]
FROM ( SELECT [timestamp] ,
CONVERT(XML, record) AS [record]
FROM sys.dm_os_ring_buffers WITH ( NOLOCK )
WHERE ring_buffer_type = N'RING_BUFFER_SCHEDULER_MONITOR'
AND record LIKE N'%<SystemHealth>%'
) AS x
) AS y
ORDER BY record_id DESC
OPTION ( RECOMPILE );
sys.dm_os_ring_buffers是一个没有文档函数，里面仅仅保存了256分钟的CPU利用率数据，一分钟一条数据。但是也没有其它地方可以设置，延长保存更长时间的数据，所以如果要获取历史的CPU利用率等指标数据，只能通过Python或作业定期采集。下面是Python中要用到的表和脚本。
USE YourSQLDba;
GO
IF NOT EXISTS(SELECT 1 FROM sys.objects WHERE type='u' AND name='SERVER_CPU_INFO')
BEGIN
CREATE TABLE dbo.SERVER_CPU_INFO
(
[server_name] NVARCHAR(64),
[event_time] DATETIME,
[sqlserver_cpu_utilization] FLOAT NOT NULL,
[other_cpu_utilization] FLOAT NOT NULL,
[os_cpu_utilization] FLOAT NOT NULL,
[idle_cpu_utilization] FLOAT NOT NULL,
CONSTRAINT PK_SERVER_CPU_INFO PRIMARY KEY([server_name], [event_time])
);
END
GO
EXEC sys.sp_addextendedproperty @name = N'MS_Description',
@value = N'服务器CPU利用率信息表', @level0type = N'SCHEMA', @level0name = N'dbo',
@level1type = N'TABLE', @level1name = N'SERVER_CPU_INFO';
GO
EXEC sys.sp_addextendedproperty @name = N'MS_Description', @value = N'服务器名称',
@level0type = N'SCHEMA', @level0name = N'dbo', @level1type = N'TABLE',
@level1name = N'SERVER_CPU_INFO', @level2type = N'COLUMN',
@level2name = N'server_name';
GO
EXEC sys.sp_addextendedproperty @name = N'MS_Description',
@value = N'事件发生日期时间', @level0type = N'SCHEMA', @level0name = N'dbo',
@level1type = N'TABLE', @level1name = N'SERVER_CPU_INFO',
@level2type = N'COLUMN', @level2name = N'event_time';
GO
EXEC sys.sp_addextendedproperty @name = N'MS_Description',
@value = N'SQL Server实例占用CPU百分比', @level0type = N'SCHEMA',
@level0name = N'dbo', @level1type = N'TABLE',
@level1name = N'SERVER_CPU_INFO', @level2type = N'COLUMN',
@level2name = N'sqlserver_cpu_utilization';
GO
EXEC sys.sp_addextendedproperty @name = N'MS_Description',
@value = N'服务器CPU利用率', @level0type = N'SCHEMA', @level0name = N'dbo',
@level1type = N'TABLE', @level1name = N'SERVER_CPU_INFO',
@level2type = N'COLUMN', @level2name = N'os_cpu_utilization';
GO
EXEC sys.sp_addextendedproperty @name = N'MS_Description',
@value = N'空闲CPU利用率', @level0type = N'SCHEMA', @level0name = N'dbo',
@level1type = N'TABLE', @level1name = N'SERVER_CPU_INFO',
@level2type = N'COLUMN', @level2name = N'idle_cpu_utilization';
GO
EXEC sys.sp_addextendedproperty @name = N'MS_Description', @value = N'其它进程利用率',
@level0type = N'SCHEMA', @level0name = N'dbo', @level1type = N'TABLE',
@level1name = N'SERVER_CPU_INFO', @level2type = N'COLUMN',
@level2name = N'other_cpu_utilization';
GO
MERGE INTO dbo.SERVER_CPU_INFO S
USING
(
SELECT
@@SERVERNAME AS [Server Name]
,DATEADD(ms, -1 * ( (SELECT cpu_ticks / ( cpu_ticks / ms_ticks ) FROM sys.dm_os_sys_info WITH ( NOLOCK ))
- [timestamp] ), GETDATE()) AS [Event Time]
,SQLProcessUtilization AS [SQL Server Process CPU Utilization(%)]
,100 - SystemIdle AS [OS CPU Utilization(%)]
,SystemIdle AS [System Idle Process(%)]
,100 - SystemIdle - SQLProcessUtilization AS [Other Process CPU Utilization(%)]
FROM ( SELECT record.value('(./Record/@id)[1]', 'int') AS record_id ,
record.value('(./Record/SchedulerMonitorEvent/SystemHealth/SystemIdle)[1]',
'int') AS [SystemIdle] ,
record.value('(./Record/SchedulerMonitorEvent/SystemHealth/ProcessUtilization)[1]',
'int') AS [SQLProcessUtilization] ,
[timestamp]
FROM ( SELECT [timestamp] ,
CONVERT(XML, record) AS [record]
FROM sys.dm_os_ring_buffers WITH ( NOLOCK )
WHERE ring_buffer_type = N'RING_BUFFER_SCHEDULER_MONITOR'
AND record LIKE N'%<SystemHealth>%'
) AS x
) AS y
) T
--ON (T.[Server Name] = S.server_name AND T.[Event Time] = s.event_time)
--注意：由于计算[Event Time]存在偏差，可能导致出现重复记录，只能将其转化精确到分.
ON (T.[Server Name] = S.server_name AND CONVERT(VARCHAR(16),T.[Event Time],120) = CONVERT(VARCHAR(16),s.event_time,120))
WHEN NOT MATCHED THEN
INSERT (
[server_name]
,[event_time]
,[sqlserver_cpu_utilization]
,[os_cpu_utilization]
,[idle_cpu_utilization]
,[other_cpu_utilization]
)
VALUES ( T.[Server Name]
,CONVERT(VARCHAR(19),T.[Event Time],120)
,T.[SQL Server Process CPU Utilization(%)]
,T.[OS CPU Utilization(%)]
,T.[System Idle Process(%)]
,T.[Other Process CPU Utilization(%)]
);
有时候项目经理会跟你说，我们数据库服务器CPU压力大不大，存不存在CPU资源瓶颈？你怎么判断呢？我们不能仅仅根据服务器CPU的利用率来判断，毕竟业务高峰期间，服务器CPU利用率本来可能就比较高，一般而言，我们还需要通过指标“Signal Wait Percent”来判定CPU是否存在瓶颈，通过这个指标判断CPU的瓶颈是否影响了数据库性能。在了解这个指标前，我们先要了解“CPU signal wait time”这个指标。这个指标是啥呢？它指进程或线程从发出信号到开始运行的时间差，在等待运行队列中时间开销，是单纯的CPU等待。
而指标“Signal Wait Percent”它描述了指令等待CPU资源的时间占总时间的百分比。如果“Signal Wait Percent”较高的话，这可能表明CPU已被过度使用，从而迫使SQL Server进程进入任务等待。如果超过20%，说明CPU资源紧张，存在瓶颈。
Signal Wait Percent
The signal wait percentage shows the percentage of overall time that sessions are waiting for a CPU to become available. Anything over 20% would indicate that there is a possible CPU resource bottleneck.
获取“Signal Wait Percent”的脚本如下
SELECT CAST(100.0 * SUM(signal_wait_time_ms) / SUM(wait_time_ms) AS NUMERIC(20,
2)) AS [signal wait percent(%)] ,
CAST(100.0 * SUM(wait_time_ms - signal_wait_time_ms)
/ SUM(wait_time_ms) AS NUMERIC(20, 2)) AS [resource waits(%)]
FROM sys.dm_os_wait_stats
OPTION ( RECOMPILE );
注意，signal_wait_time_ms这些值是从服务器的最后一次重新启动后开始计算或累加的，由于是一个累加值，所以，上面计算的[signal wait percent(%)]的值是一个平均值，一段时间内可能不会有变化，它不适合计算某个时间点或时间段之间的“Signal Wait Percent”，可以有下面两种方法解决：
-
1：使用以下方法将其重置后，然后计算“Signal Wait Percent”。不推荐使用这种方法。因为这类操作可能会影响其他数据采集或监控指标。
DBCC SQLPERF (‘sys.dm_os_wait_stats’, CLEAR);
-
2：间隔（一分钟）采集一次指标signal_wait_time_ms 和wait_time_ms的值，然后用后面一次的值减去上面一次的值，从而可以计算一分钟内的“Signal Wait Percent”。
另外，如果一个SQL Server实例下，有多个用户数据库，那么有没有方法统计那个用户数据库消耗了服务器CPU资源的比例呢？统计那个用户数据库消耗的CPU资源最多。当然这个只是大概统计，不是非常精准。
WITH DB_CPU_Stats
AS ( SELECT pa.DatabaseID ,
DB_NAME(pa.DatabaseID) AS [Database Name] ,
SUM(qs.total_worker_time / 1000) AS [CPU_Time_Ms]
FROM sys.dm_exec_query_stats AS qs WITH ( NOLOCK )
CROSS APPLY ( SELECT CONVERT(INT, value) AS [DatabaseID]
FROM sys.dm_exec_plan_attributes(qs.plan_handle)
WHERE attribute = N'dbid'
) AS pa
GROUP BY DatabaseID
)
SELECT ROW_NUMBER() OVER ( ORDER BY [CPU_Time_Ms] DESC ) AS [CPU Rank] ,
[Database Name] ,
[CPU_Time_Ms] AS [CPU Time (ms)] ,
CAST([CPU_Time_Ms] * 1.0 / SUM([CPU_Time_Ms]) OVER ( ) * 100.0 AS DECIMAL(5,
2)) AS [CPU Percent(%)]
FROM DB_CPU_Stats
WHERE DatabaseID <> 1
ORDER BY [CPU Rank]
OPTION ( RECOMPILE );
总结：
这里我们介绍了如何通过SQL Server的一些DMV视图获取服务器CPU的各项指标数据的一些方法，它的优点是不用在服务器上安装客户端（Agent）工具，一个SQL账号即可采集收集CPU各项指标数据。不足也比较明显，例如，采集频率无法定制。其实像Solarwinds的Database Performance Analyzer等工具就是用这种方式采集CPU各项指标。各有利弊。了解了这些知识点，你也可以在自己的监控工具中加入这些功能，完善、增加一些监控功能。
原文始发于微信公众号（DBA闲思杂想录）：如何监控SQL Server服务器CPU的各项指标
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