如何理解latch

這期內(nèi)容當中小編將會給大家?guī)碛嘘P(guān)如何理解latch，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

1.串行化 概述 
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)本身是一個多用戶并發(fā)處理系統(tǒng)，在同一個時間點上，可能會有多個用戶同時操作數(shù)據(jù)庫, 多個用戶同時在相同的物理位置上寫數(shù)據(jù)時，不能發(fā)生互相覆蓋的情況,這叫做串行化，串行化會降低系統(tǒng)的并發(fā)性，但這對于保護數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不被破壞來說則是必需的。在Oracle數(shù)據(jù)庫中，通過閂鎖（latch）和鎖定（lock）來解決這兩個問題。
閂鎖和鎖定既有相同點又有不同點。相同點在于它們都是用于實現(xiàn)串行化的資源。而不同點則在于閂鎖（Latch）是一個低級別、輕量級的鎖，獲得和釋放的速度很快，以類似于信號燈的方式實現(xiàn)。而鎖定（Lock）則可能持續(xù)的時間很長，通過使用隊列，按照先進先出的方式實現(xiàn)。也可以簡單地理解為閂鎖是微觀領(lǐng)域的，而鎖定則是宏觀領(lǐng)域的。
注意 ：latch是用于保護SGA區(qū)中共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種串行化鎖定機制。它不僅僅用于buffer cache, 還用于shared pool以及l(fā)og buffer等。 

2.Latch 概述

Oracle數(shù)據(jù)庫使用閂鎖（latch）來管理SGA內(nèi)存的分配和釋放.Latch是用于保護SGA區(qū)中共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種串行化鎖定機制。Latch的實現(xiàn)是與操作系統(tǒng)相關(guān)的，尤其和一個進程是否需要等待一個latch、需要等待多長時間有關(guān)。
Latch是一種能夠極快地被獲取和釋放的鎖，它通常用于保護描述buffer cache中block的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

3.SPIN與休眠

(1).SPIN 

spin 就是一個進程獨占cpu time，直到運行的結(jié)束。這個期間其他進程不能獲得這個cpu的運行時間。對于單CPU來說沒有spin概念。
比如數(shù)據(jù)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spin，另外一個進程恰好要修改這個塊，他也要spin這個塊，此時他必須等待，當前一個進程釋放latch后才能spin住，然后修改，如果多個進程同時請求的話，他們之間將出現(xiàn)競爭，沒有一個入隊機制，一旦前面進程釋放所定，后面的進程就蜂擁而上，沒有先來后到的概念，并且這一切都發(fā)生的非?？?，因為Latch的特點是快而短暫。

(2).休眠
休眠意味著暫時的放棄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(tài)信息，比如堆棧，信號量等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后引入后續(xù)進程的狀態(tài)信息，處理完后再切換回原來的進程狀態(tài)，這個過程如果頻繁的發(fā)生在一個高事務(wù)，高并發(fā)進程的處理系統(tǒng)里面，將是個很昂貴的資源消耗，所以O(shè)racle選擇了spin，讓進程繼續(xù)占有CPU，運行一些空指令，之后繼續(xù)請求，繼續(xù)spin，直到達到_spin_count值，這時會放棄CPU，進行短暫的休眠，再繼續(xù)剛才的動作。初始狀態(tài)下，一個進程會睡眠0.01秒。然后醒過來，并再次嘗試獲得latch。 進程一旦進入睡眠狀態(tài)，則會拋出一個對應(yīng)的等待事件，并記錄在視圖v$session_wait里，說明當前該進程正在等待的latch的類型等信息。

4. Latch 的種類

(1).Willing-To-Wait

任何時候，只有一個進程可以訪問內(nèi)存中的某一個數(shù)據(jù)塊，如果進程因為別的進程正占用塊而無法獲得Latch時，他會對CPU進行一次spin(旋轉(zhuǎn))，時間非常的短暫，spin過后繼續(xù)獲取，不成功仍然spin，直到spin次數(shù)到達閥值限制(這個由隱含參數(shù)_spin_count指定)，此時進程會停止spin,進行短期的休眠，休眠過后會繼續(xù)剛才的動作，直到獲取塊上的Latch為止。

(以下字段反映了 Willing-to-wait 類型請求)
GETS:成功地以 Willing-to-wait 請求類型請求一個 latch 的次數(shù)。
MISSES:初始以 Willing-to-wait 請求類型請求一個 latch 不成功的次數(shù)。

SLEEPS:初始以 Willing-to-wait 請求類型請求一個 latch 不成功后,進程等待獲取 latch的次數(shù)。

(2).Immediate

這種類型的latch比較少，對于這種類型的latch來說，都會有很多個可用的latch。當一個進程請求其中的一個latch時，會以no-wait模式開始請求。如果所請求的latch不可用，則進程不會等待，而是立刻請求另外一個latch。只有當所有的latch都不能獲得時，才會進入等待。

(以下字段反映了 Immediate 類型請求)
IMMEDIATE_GETS:以 Immediate 請求類型成功地獲得一個 latch 的次數(shù)。

IMMEDIATE_MISSES:以 Immediate 請求類型請求一個 latch 不成功的次數(shù)。

5.Latch 獲取過程

6.Latch 和 Lock的區(qū)別

- 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(nèi)存的某一塊

- latch只作用于內(nèi)存，只能被當前實例訪問，而Lock作用于數(shù)據(jù)庫對象

- Latch是瞬間的占用，釋放，Lock的釋放需要等到事務(wù)正確的結(jié)束，他占用的時間長短由事務(wù)大小決定

- Latch是非入隊的，而Lock是入隊的
- Latch不存在死鎖，而Lock中存在。 

7. Latch的cleanup

因異常而長時間不能釋放latch的session，pmon每隔3秒會進行清理。

8. Latch的級別

分為0~14 級別 ， 當進程占用一個latch時，只能再請求比它級別高的latch，如果要請求低級別的latch，則需要釋放當前l(fā)atch。

9. Latch的資源爭用

(1).SQL語句

 如果沒有使用綁定變量，很容易造成頻繁讀寫shared pool里的內(nèi)存塊，如果存在大量的SQL被反復分析，就會造成很大的Latch爭用和長時間的等待， 從而導致與解析SQL相關(guān)的共享池中的Latch爭用 。與 shared pool共享池相關(guān)的latch有Library Cache Latch 和Shared Pool Latch。如果數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)了上述latch的爭用，則有必要檢查下是否有正確使用綁定變量

(2).cache buffer chain

當一個會話需要去訪問一個內(nèi)存塊時，它首先要去一個像鏈表一樣的結(jié)構(gòu)中去搜索這個數(shù)據(jù)塊是否在內(nèi)存中，當會話訪問這個鏈表的時候需要獲得一個Latch，如果獲取失敗，將會產(chǎn)生Latch cache buffer chain 等待，導致這個等待的原因是訪問相同的數(shù)據(jù)塊的會話太多或者這個列表太長（如果讀到內(nèi)存中的數(shù)據(jù)太多，需要管理數(shù)據(jù)塊的hash列表就會很長，這樣會話掃描列表的時間就會增加，持有chache buffer chain latch的時間就會變長，其他會話獲得這個Latch的機會就會降低，等待就會增加）。

(3).Buffer busy waits

當一個會話需要訪問一個數(shù)據(jù)塊，而這個數(shù)據(jù)塊正在被另一個用戶從磁盤讀取到內(nèi)存中或者這個數(shù)據(jù)塊正在被另一個會話修改時，當前的會話就需要等待，就會產(chǎn)生一個buffer busy waits等待。
產(chǎn)生這些Latch爭用的直接原因是太多的會話去訪問相同的數(shù)據(jù)塊導致熱快問題，造成熱快的原因可能是數(shù)據(jù)庫設(shè)置導致或者重復執(zhí)行的SQL 頻繁訪問一些相同的數(shù)據(jù)塊導致。熱塊產(chǎn)生的原因不盡相同，按照數(shù)據(jù)塊的類型，可以分成以下幾種熱塊類型，不同熱塊類型處理的方式都是不同的：表數(shù)據(jù)塊、索引數(shù)據(jù)塊、索引根數(shù)據(jù)塊和文件頭數(shù)據(jù)塊。

上述就是小編為大家分享的如何理解latch了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進行理解。如果想知道更多相關(guān)知識，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。