Oracle中有關Latch的介紹

 

　　本文向各位闡述Oracle的Latch機制，Latch，用金山詞霸翻譯是門插栓，閉鎖，專業術語叫鎖存器，我開始接觸時就不大明白為什麼不寫Lock，不都是鎖嗎?只是翻譯不同而以?研究過後才知道兩者有很大的區別。

　　Latch是Oracle提供的輕量級鎖資源，他用於快速，短時間的鎖定資源，防止多個並發進程同時修改訪問某個共用資源，他只工作在記憶體中，我們可以不大準確的說，記憶體中資源的鎖叫latch，資料庫物件(表，索引等)的鎖叫Lock。比如資料緩衝中的某個塊要被讀取，我們會獲得這個塊的latch，這個過程叫做pin，另外一個進程恰好要修改這個塊，他也要pin這個塊，此時他必須等待，當前一個進程釋放latch後才能pin住，然後修改，如果多個進程同時請求的話，他們之間將出現競爭，沒有一個入隊機制，一旦前面進程釋放所定，後面的進程就蜂擁而上，沒有先來後到的概念，這個和Lock是有本質區別的，這一切都發生的非常快，因為Latch的特點是快而短暫，當然這個只是大致過程，細節部分在後面討論

　　先來看下Latch和Lock的區別

　　1. Latch是對記憶體資料結構提供互斥訪問的一種機制，而Lock是以不同的模式來套取共用資源對象，各個模式間存在著相容或排斥，從這點看出，Latch的訪問，包括查詢也是互斥的，任何時候，只能有一個進程能pin住記憶體的某一塊，幸好這個過程是相當的短暫，否則系統效能將沒的保障，現在從9I開始，允許多個進程同時查詢相同的記憶體塊，但效能並沒有想象中的好。

　　2. Latch只作用於記憶體中，他只能被當前執行個體訪問，而L ock作用於資料庫物件，在RAC體系中執行個體間允許Lock檢測與訪問

　　3. Latch是瞬間的佔用，釋放，Lock的釋放需要等到事務正確的結束，他佔用的時間長短由事務大小決定

　　4. Latch是非入隊的，而Lock是入隊的

　　5. Latch不存在死結，而Lock中存在(死結在Oracle中是非常少見的)

　　看看下面這個例子，你會感覺到Latch的存在　

      SQL> CREATE TABLE MYTEST AS SELECT OBJECT_NAME FROM USER_OBJECTS WHERE ROWNUM <= 4;
　　Table created
　　SQL> SET TIMING ON
　　SQL>
　　   DECLARE lv_name VARCHAR2(25) := '';
　   BEGIN
　   　FOR i IN 1..100000 LOOP
　       　SELECT OBJECT_NAME INTO lv_name FROM MYTEST WHERE ROWNUM = 1;
　　   END LOOP;
　　 END;
　　/
　　PL/SQL procedure successfully completed
　　Executed in 3.359 seconds

　　這個進程不斷的訪問表上的同一個資料區塊，他先會物理讀取資料區塊到資料緩衝區，然後在記憶體中不斷的擷取這個塊的latch，現在只有單個進程，啟動並執行還好，10萬次用了3秒多，但當我拉出4個視窗同時並發的運行這個語句時，問題就出現了，多個進程PIN同一個資料區塊，每個大概花了15秒，並且看到他們一個一個的結束，到最後只剩一個時一閃就過去了，因為沒人和他搶了，這個實驗展現了Latch競爭的現象，對於9I提出的查詢可以共用Latch在此我表示了質疑。

　　現在來看看進程擷取Latch的詳細過程，任何時候，只有一個進程可以訪問記憶體中的某一個塊(9I提出的Latch共用我不想考慮)，如果進程因為別的進程正佔用塊而無法獲得Latch時，他會對CPU進行一次spin(旋轉)，時間非常的短暫，spin過後繼續擷取，不成功仍然spin，直到spin次數到達閥值限制(這個由隱含參數_spin_count指定)，此時進程會停止spin,進行短期的休眠，休眠過後會繼續剛才的動作，直到擷取塊上的Latch為止。進程休眠的時間也是存在演算法的，他會隨著spin次數而遞增，以厘秒為單位，如1，1，2，2，4，4，8，8，。。。休眠的閥值限制由隱含參數_max_exponential_sleep控制，預設是2秒，如果當前進程已經佔用了別的Latch，則他的休眠時間不會太長(過長會引起別的進程的Latch等待)，此時的休眠最大時間有隱含參數_max_sleep_holding_latch決定，預設是4厘秒。這種時間限制的休眠又稱為短期等待，另外一種情況是長期等待鎖存器(Latch Wait Posting)，此時等待進程請求Latch不成功，進入休眠，他會向鎖存器等待鏈表(Latch Wait List)壓入一條訊號，表示擷取Latch的請求，當佔用進程釋放Latch時會檢查Latch Wait List，向請求的進程傳遞一個訊號，啟用休眠的進程。Latch Wait List是在SGA區維護的一個進程列表，他也需要Latch來保證其正常運行，預設情況下share pool latch和library cache latch是採用這個機制，如果將隱含參數_latch_wait_posting設定為2，則所有Latch都採用這種等待方式，使用這種方式能夠比較精確的喚醒某個等待的進程，但維護Latch Wait List需要系統資源，並且對Latch Wait List上Latch的競爭也可能出現瓶頸。

　　如果一個進程請求，旋轉，休眠Latch用了很長時間，他會通知PMON進程，查看Latch的佔用進程是否已經意外終止或死亡，如果是則PMON會清除釋放佔用的Latch資源。

　　現在大家可以明白，對Latch擷取的流程了，請求-SPIN-休眠-請求-SPIN-休眠。。。佔用，這裡有人會問為什麼要SPIN，為什麼不直接休眠等待?這裡要明白休眠意味著什麼，他意味著暫時的放棄CPU，進行環境切換(context switch)，這樣CPU要儲存當前進程運行時的一些狀態資訊，比如堆棧，訊號量等資料結構，然後引入後續進程的狀態資訊，處理完後再切換回原來的進程狀態，這個過程如果頻繁的發生在一個高事務，高並發進程的處理系統裡面，將是個很昂貴的資源消耗，所以他選擇了spin，讓進程繼續佔有CPU，運行一些空指令，之後繼續請求，繼續spin，直到達到_spin_count值，這時會放棄CPU，進行短暫的休眠，再繼續剛才的動作，Oracle軟體就是這麼設計的，世界大師們的傑作，自然有他的道理，我就不在這上面再費文字了。

　　系統發生關於Latch的等待是沒發避免的，因為這是Oracle的運作機制，當你看到很高的Latch get時並不意味著你的系統需要調整，有時候很高的get值背後只有很短的等待時間，我們調整的對象應該以消耗的時間來圈定，而不是看到一個很高的擷取次數值，當然，擷取值異常的高出別的等待時間幾十萬倍時我們還是要關心的，Oracle關於Latch的等待非常繁多，主要的包括share pool,library cache,cache buffer chains,buffer busy wait，每一個的調整幾乎都可以寫幾頁紙，以後慢慢完成吧。