05 oracle中lock和latch的用途

oracle中lock和latch的用途

 

本文向各位阐述Oracle的Latch机制，Latch，用金山词霸翻译是门插栓，闭锁，专业术语叫锁存器，我开始接触时就不大明白为什么不写Lock，不都是锁吗?只是翻译不同而以?研究过后才知道两者有很大的区别。

　　Oracle中锁的信息是数据块的一部分，是物理的，并不是逻辑上属于某个表或者某个行。Latch是Oracle提供的轻量级锁资源，他用于快速，短时间的锁定资源，防止多个并发进程同时修改访问某个共享资源，他只工作在内存中， 我们可以不大准确的说，内存中资源的锁叫latch，数据库对象(表，索引等)的锁叫Lock。比如数据缓存中的某个块要被读取，我们会获得这个块的 latch，这个过程叫做pin，另外一个进程恰好要修改这个块，他也要pin这个块，此时他必须等待，当前一个进程释放latch后才能pin住，然后 修改，如果多个进程同时请求的话，他们之间将出现竞争，没有一个入队机制，一旦前面进程释放所定，后面的进程就蜂拥而上，没有先来后到的概念，这个和 Lock是有本质区别的，这一切都发生的非常快，因为Latch的特点是快而短暂，当然这个只是大致过程，细节部分在后面讨论

　　先来看下Latch和Lock的区别，

　　1. Latch是对内存数据结构提供互斥访问的一种机制，而Lock是以不同的模式来套取共享资源对象，各个模式间存在着兼容或排斥，从这点看出，Latch 的访问，包括查询也是互斥的，任何时候，只能有一个进程能pin住内存的某一块，幸好这个过程是相当的短暂，否则系统性能将没的保障，现在从9I开始，允 许多个进程同时查询相同的内存块，但性能并没有想象中的好。

　　2. Latch只作用于内存中，他只能被当前实例访问，而L ock作用于数据库对象，在RAC体系中实例间允许Lock检测与访问

　　3. Latch是瞬间的占用，释放，Lock的释放需要等到事务正确的结束，他占用的时间长短由事务大小决定

　　4. Latch是非入队的，而Lock是入队的

　　5. Latch不存在死锁，而Lock中存在(死锁在Oracle中是非常少见的)

　　看看下面这个例子，你会感觉到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

　　这个进程不断的访问表上的同一个数据块，他先会物理读取数据块到数据缓冲区，然后在内存中不断的获取这个块的latch，现在只有单个进程，运 行的还好，10万次用了3秒多，但当我拉出4个窗口同时并发的运行这个语句时，问题就出现了，多个进程PIN同一个数据块，每个大概花了15秒，并且看到 他们一个一个的结束，到最后只剩一个时一闪就过去了，因为没人和他抢了，这个实验展现了Latch竞争的现象，对于9I提出的查询可以共享Latch在此 我表示了质疑。

产生Latch的原因主要是：

1、太多的会话访问相同的数据块导致热块的产生

2、共享池有太多的sql语句需要软解析，没有使用绑定变量

　　现在来看看进程获取Latch的详细过程，任何时候，只有一个进程可以访问内存中的某一个块(9I提出的Latch共享我不想考虑)，如果进程 因为别的进程正占用块而无法获得Latch时，他会对CPU进行一次spin(旋转)，时间非常的短暂，spin过后继续获取，不成功仍然spin，直到 spin次数到达阀值限制(这个由隐含参数_spin_count指定)，此时进程会停止spin,进行短期的休眠，休眠过后会继续刚才的动作，直到获取 块上的Latch为止。进程休眠的时间也是存在算法的，他会随着spin次数而递增，以厘秒为单位，如1，1，2，2，4，4，8，8，。。。休眠的阀值 限制由隐含参数_max_exponential_sleep控制，默认是2秒，如果当前进程已经占用了别的Latch，则他的休眠时间不会太长(过长会 引起别的进程的Latch等待)，此时的休眠最大时间有隐含参数_max_sleep_holding_latch决定，默认是4厘秒。这种时间限制的休 眠又称为短期等待，另外一种情况是长期等待锁存器(Latch Wait Posting)，此时等待进程请求Latch不成功，进入休眠，他会向锁存器等待链表(Latch Wait List)压入一条信号，表示获取Latch的请求，当占用进程释放Latch时会检查Latch Wait List，向请求的进程传递一个信号，激活休眠的进程。Latch Wait List是在SGA区维护的一个进程列表，他也需要Latch来保证其正常运行，默认情况下share pool latch和library cache latch是采用这个机制，如果将隐含参数_latch_wait_posting设置为2，则所有Latch都采用这种等待方式，使用这种方式能够比较 精确的唤醒某个等待的进程，但维护Latch Wait List需要系统资源，并且对Latch Wait List上Latch的竞争也可能出现瓶颈。

　　如果一个进程请求，旋转，休眠Latch用了很长时间，他会通知PMON进程，查看Latch的占用进程是否已经意外终止或死亡，如果是则PMON会清除释放占用的Latch资源。

　　现在大家可以明白，对Latch获取的流程了，请求-SPIN-休眠-请求-SPIN-休眠。。。占用，这里有人会问为什么要SPIN，为什么 不直接休眠等待?这里要明白休眠意味着什么，他意味着暂时的放弃CPU，进行上下文切换(context switch)，这样CPU要保存当前进程运行时的一些状态信息，比如堆栈，信号量等数据结构，然后引入后续进程的状态信息，处理完后再切换回原来的进程 状态，这个过程如果频繁的发生在一个高事务，高并发进程的处理系统里面，将是个很昂贵的资源消耗，所以他选择了spin，让进程继续占有CPU，运行一些 空指令，之后继续请求，继续spin，直到达到_spin_count值，这时会放弃CPU，进行短暂的休眠，再继续刚才的动作，Oracle软件就是这 么设计的，世界大师们的杰作，自然有他的道理，我就不在这上面再费文字了。

　　系统发生关于Latch的等待是没发避免的，因为这是Oracle的运作机制，当你看到很高的Latch get时并不意味着你的系统需要调整，有时候很高的get值背后只有很短的等待时间，我们调整的对象应该以消耗的时间来圈定，而不是看到一个很高的获取次 数值，当然，获取值异常的高出别的等待时间几十万倍时我们还是要关心的，Oracle关于Latch的等待非常繁多，主要的包括share pool,library cache,cache buffer chains,buffer busy wait，每一个的调整几乎都可以写几页纸，以后慢慢完成吧。