Oracle中有關Latch的介紹
Latch是Oracle提供的輕量級鎖資源，用於快速，短時間的鎖定資源，防止多個併發進程同時修改訪問某個共享資源，他只工作在內存中，我們可以不大準確的說，內存中資源的鎖叫latch，數據庫對象(表，索引等)的鎖叫Lock。
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爲什麼不寫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，防止多個併發進程同時修改訪問某個共享資源，他只工作在內存中，我們可以不大準確的說，內存中資源的鎖叫latch，數據庫對象(表，索引等)的鎖叫Lock。比如數據緩存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，因爲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是對內存數據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享資源對象，各個模式間存在着兼容或排斥，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住內存的某一塊，幸好這個過程是相當的短暫，否則系統性能將沒的保障，現在從9I開始，允許多個進程同時查詢相同的內存塊，但性能並沒有想象中的好。
2. Latch只作用於內存中，他只能被當前實例訪問，而L ock作用於數據庫對象，在RAC體系中實例間允許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不存在死鎖，而Lock中存在(死鎖在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數據塊，他先會物理讀取數據塊到數據緩衝區，然後在內存中不斷的獲取這個塊的latch，現在只有單個進程，運行的還好，10萬次用了3秒多，但當我拉出4個窗口同時併發的運行這個語句時，問題就出現了，多個進程PIN同一個數據塊，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，因爲沒人和他搶了，這個實驗展現了Latch競爭的現象，對於9I提出的查詢可以共享Latch在此我表示了質疑。
現在來看看進程獲取Latch的詳細過程，任何時候，只有一個進程可以訪問內存中的某一個塊(9I提出的Latch共享我不想考慮)，如果進程因爲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過後繼續獲取，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，休眠過後會繼續剛纔的動作，直到獲取塊上的Latch爲止。進程休眠的時間也是存在算法的，他會隨着spin次數而遞增，以釐秒爲單位，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，默認是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，默認是4釐秒。這種時間限制的休眠又稱爲短期等待，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)壓入一條信號，表示獲取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信號，激活休眠的進程。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，默認情況下share pool latch和library cache latch是採用這個機制，如果將隱含參數_latch_wait_posting設置爲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獲取的流程了，請求-SPIN-休眠-請求-SPIN-休眠。。。佔用，這裏有人會問爲什麼要SPIN，爲什麼不直接休眠等待?這裏要明白休眠意味着什麼，他意味着暫時的放棄CPU，進行上下文切換(context switch)，這樣CPU要保存當前進程運行時的一些狀態信息，比如堆棧，信號量等數據結構，然後引入後續進程的狀態信息，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，高併發進程的處理系統裏面，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，再繼續剛纔的動作，Oracle軟件就是這麼設計的，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，因爲這是Oracle的運作機制，當你看到很高的Latch get時並不意味着你的系統需要調整，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獲取次數值，當然，獲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