晶晶实验四_讨论闩 篇

因为闩的种类过多,以后分别在各自领域详细介绍.今天先总的介绍闩的概念.
6t:WcH ~f G7@0 ITPUB个人空间sei FbDt \
  闩不象锁,锁的结构非常复杂,在晶晶实验五中,我们就要讨论锁的结构.闩的实现相对与锁来说就非常简单了,大多数闩没ITPUB个人空间 on2`!a[.x+o2d
ITPUB个人空间(o4FA}l7oa-u7R
有等待者,持有者等等这些队列,且大部分闩没有共享,独占等模式.(当然有部分闩例外).闩是内存中的一些位,使用CPU的硬ITPUB个人空间+P.T!r\9zS
ITPUB个人空间 Y)OU,aBs5rm
指令(test and set 或swap)将其值设置为0或非0,表示是否被持有,他的实现代码极其简单,因此,闩的获取和释放都是非常
;]K6ICYHm0 ITPUB个人空间 h0Q.g
oo/W;D5P
快的.闩的持有过程也应该非常短暂.比如:有些闩是保护lock和 pin的释放获取过程,当lock 和pin 获取完毕,闩就可以释放
+M#V7p7GoZ#L4}3w0 ITPUB个人空间bn!g^HW,T
了,真正的操作在lock和 pin的保护下完成.闩不会伴随整个操作.
#i!JY pOs0
9f
J/v9kk#Omhq5r0   闩分三种 1,长闩;2,短闩;3,共享闩ITPUB个人空间L9hQ@6JUPO

1VdqiO'~{0   长闩:当请求闩而没有立即获得.请求闩的进程会被放进一个等待者队列.当闩的持有者释放时,会通知队列中第一个等待者
J,b @'x-S,V)l;B1y'q0 ITPUB个人空间6]Gc o:l@-h*O ]6o
.ITPUB个人空间pfh"R#`8C4y
ITPUB个人空间iSH5|!dWh}
  短闩:当请求闩而没有立即获得,多CPU下会先自旋,如果自旋仍然得不到闩会进入睡眠状态,N厘秒后醒来再次自旋,如果得ITPUB个人空间4c
U:F-@8Z;w
ITPUB个人空间L(aR]v.IR'mp
不到,再次睡眠...依次循环直到获得闩.睡眠的时间是1,4,4,8,8,16,16(单位厘秒)...每两次倍增.每睡眠一次都对应一次ITPUB个人空间1tKkX [LY z

#Fi%t?xs:f;n0 latch free等待事件.ITPUB个人空间*m(L8E"rN$I5V ]
    ITPUB个人空间:~1NZI S/?4W$l
自旋的伪码大概如下:ITPUB个人空间l.uId$f"`F\0i
    定义全局变量 latch=0
Bt!i+Zv tZ;OW0         读取(资源ID)ITPUB个人空间
e&v'u)hv _
        {
~org,v]{"S0            int bz=1:ITPUB个人空间x!H6l7P4|%@'G6i:x]u
            while(bz==1)ITPUB个人空间;C'g}F.d
             {ITPUB个人空间6s&hLc9y-Kis$V_X
                Swap(latch,bz); ITPUB个人空间0mQ5wt-Y+T%]
              }ITPUB个人空间p2g$^(b#dS q
           访问资源;ITPUB个人空间i#?:T}Q(zP*?-{)`
           latch=0;
d
PHNgA:h5|0         }    ITPUB个人空间L
C7}&ET F1~ _'Th]
  在X86系统中,Swap函数就是XCHG指令.他是一条CPU的硬指令,他的执行不会被打断.
8T$|l ~$g&e:{0   因为自旋的过程是一个忙测试循环,在此期间进程会一直占有CPU的时间片,通常还会使用指令禁止进程切换,单CPU下在自
:Po:V'M/GI%@-v5O*J0
rR UZnD/d#vf)fq0 旋期间,持有闩的进程不可能得到执行,也不可能释放他所持有的闩,所以在单CPU下自旋是没有意义的.
7G|]IdYJ%L:mo0 ITPUB个人空间/^2n6K9rWUi Y
  共享闩: 具文档中介绍，共享闩只有一个，就是Cache Buffer Chain闩(简称CBC闩)。
{&u~.H4]M!`,DR0 ITPUB个人空间O u5U ?#XM:r O1p!v
编写了个小脚本,反复读取某个表的同一个块.看此共享闩是否有争用:
A:~(p L4d0P"K0 create or replace procedure my_cursor is ITPUB个人空间4a'_z^z+R
  cursor aa is select id from jj_2 where rowid='AAAMvgAAHAAAAGwAAA';
CC;l1M.I;b|X0   x number(5);ITPUB个人空间 gO NJps
beginITPUB个人空间5n/|&u(QF!m
  for i in 1..300000 loop
0rg^g,V-l(v.Q0     open aa;
B&k~'V kZl9n0     fetch aa into x;ITPUB个人空间F(Aq(LP^[
    close aa;ITPUB个人空间V!C1S-A+p)q;WP
  end loop;  ITPUB个人空间/\3C0r5DFYMYH
end;
3l,l7Ez[;pT?0 /
2N_t\ca8fNvy0 在执行前先观察CBC闩的情况:
yUR~-B+g6_0 SQL> select sid,event,time_waited,time_waited_micro,total_timeouts,total_waits from v$session_event where
;P$D,i T's1f0 ITPUB个人空间M0u,S;BT{IPJ
(sid=190 or sid=203) and event='latch: cache buffers chains';
V V*x3M'NZx0 ITPUB个人空间d0f+l I,t#grO
       SID EVENT                          TIME_WAITED TIME_WAITED_MICRO TOTAL_TIMEOUTS TOTAL_WAITS
|i"x"T![d_/[0 ---------- ------------------------------ ----------- ----------------- -------------- -----------
d!g9Tb)sP;F*MN*e5N0        190 latch: cache buffers chains              0                39              0           4
B"t2S2P/wKL+L0        203 latch: cache buffers chains              0               391              0           9ITPUB个人空间.W,aH/wYsI-@ g ^
在一个会话中执行上面的脚本，查看V$session_event视图，可以发现没有新的相关CBC闩的等待，分别在两个会话中执行上
?-Ur6\o.H2x0 ITPUB个人空间-pn0AP.}
面的脚本，执行一次后，查看V$session_event中的等待事件:
%n RYJ;e8K0        SID EVENT                          TIME_WAITED TIME_WAITED_MICRO TOTAL_TIMEOUTS TOTAL_WAITSITPUB个人空间Sh4JEu6GR
---------- ------------------------------ ----------- ----------------- -------------- -----------
7Q2_VFn.rm5oU0        190 latch: cache buffers chains              0                39              0           4ITPUB个人空间Hd7PwQ @({\.g&@
       203 latch: cache buffers chains              0               574              0          13
R5zn~.L,pe0 再试一次:ITPUB个人空间8v|Gmw*T`N
       SID EVENT                          TIME_WAITED TIME_WAITED_MICRO TOTAL_TIMEOUTS TOTAL_WAITSITPUB个人空间_ar+r2{$C
---------- ------------------------------ ----------- ----------------- -------------- -----------ITPUB个人空间8_u&iZ@B
       190 latch: cache buffers chains              0                75              0           5ITPUB个人空间Dv
a.z:?$H9W'C&z
       203 latch: cache buffers chains              0               682              0          17
1uZmSDxGA0 发现第一次190号会话的CBC闩没有增加,而203号会话增加了,第二次执行后两个绘画都增加了。再进一步了解一下闩的相关ITPUB个人空间i#a5_Tzh
ITPUB个人空间 l:l"q$v+S;@
视图：ITPUB个人空间*|,I0Q-q9aD
SQL> select misses,gets,sleeps,spin_gets from v$latch where name='cache buffers chains';ITPUB个人空间6`4r!`!C2_\"GY
ITPUB个人空间D8Xt1li;bdnK&alx
原值：
8t7d!I;d*`0~0     MISSES       GETS     SLEEPS  SPIN_GETS
"Y?/r k{t6mY?u D$P@"L0 ---------- ---------- ---------- ----------
YKh[B5s\e/^0       1289   14632424         32       1260ITPUB个人空间F#` a#FXk7Xy

xH%_%g0TMUM0 只一个会话执行语句:ITPUB个人空间8K l{+m]0THr_
    MISSES       GETS     SLEEPS  SPIN_GETS
l@.???dy0n0 ---------- ---------- ---------- ----------
}G%w+w['?9n$W'O0       1289   15232803         32       1260ITPUB个人空间eunK7cYD
可以发现，MISSES没有增加。只是GEST增加了60多万次。ITPUB个人空间FK,l:pJ,D+Q7VA5s
ITPUB个人空间T:[y,k8J9o.z0N
两个会话都执行脚本:
(D"_(b }}7jSBb0
}ZI(J%t0     MISSES       GETS     SLEEPS  SPIN_GETS
zVM~6wNye5H Q0 ---------- ---------- ---------- ----------
VBm*f9\w0       1479   16433137         42       1441ITPUB个人空间+P1`$|]V$w

g!_
[xS0 只一个会话执行的时候MISSES 并没增加,两个都执行的时候有少量增加,增加了将近200次。两个会话，几乎同时60多万次的ITPUB个人空间&O&t^ Wn P

-`!_&WM Q+@,K]8I+K0 进行CBC请求，只有近200次的MISSES，因此这里CBC闩只是有限共享。
:Lg hv&K.M7[0
^&j#N4c6ZC5B0    父闩; 子闩;ITPUB个人空间ET)F)g6|0gtk&wP
ITPUB个人空间D].]h9G%E
   有些闩只能有一个,但有些闩可以有众多的子闩,这是为什么呢?只要是闩所保护的资源是成组出现的,且互相之间互不影
;aD0pN0^?0 ITPUB个人空间0I"Xf5Y2FI+f5t
响,那么就可以拥有众多子闩,例如:Cache Buffer Chain闩(简称CBC闩).他主要是保护buffer cache 中 hash表的hash链,因ITPUB个人空间 t:q`pQYm
ITPUB个人空间NC)eQ0?(a
为hash链不止一条,且各个HASH链没什么影响,所以可以为每个HASH链都准备一个闩,这样CBC闩就拥有了众多的子闩,在8I中ITPUB个人空间(^(c$N%lS6W
ITPUB个人空间9X? i6R'c.I*Ma/y'_9my
就是这样的,但9I改变了算法,减少了每个HASH链中buffer head的数量.因此,9I中一个CBC子闩会对应多条HASH链,象CBC这样
$J2W^6Om0
4hp b4sot%t)|0 有众多子闩的闩就可以称为非独立闩.或组闩.还有一种情况,并非所保护的资源是成组出现但也有多个子闩,如: redo copy
i.\ [T8|d n+G){%d
n0
:mq@k(J-aS0 闩,子闩的个数,oracle默认为CPU个数的两倍,oracle是为了限制同时向log buffer复制日志缓存的进程的数量. 从而限制取
*qp[1h!R(Z.a0 ITPUB个人空间 {(LHEn9l-_:z-f
得此闩进程的数量.因此,此闩也是非独立闩,但子闩数量不多.
^ u J6?8^-f} D K0
iF
}LqnU0   相关视图：
dD5[J Q%v'i0    观察闩的情况是用v$latch 和v$latch_children两个视图, v$latch视图基本上是v$latch_children分组求合的结果.以ITPUB个人空间_0O8N)hvL8~
ITPUB个人空间8S
X6o6\[ {"^ a#@7]H
前见坛友问过此视图的列意义,在此简单说明几列:ITPUB个人空间 W ^'Tf2bVz}p
   gets       以愿意等待模式请求闩,并获得的次数.ITPUB个人空间1ii O Mcm,D3l
   misses     以愿意等待模式请求闩,自旋或睡眠后获得的次数.
jV yB,mH8f#ZF[9W0    sleeps     以愿意等待模式请求闩,睡眠的次数.ITPUB个人空间 y!ik[Uwq4y
   spin_gets  第一次自旋即成功获得闩的次数.ITPUB个人空间(UXi&yp(cW:M
   sleep1     睡眠一次后获得闩的次数
*g:_/zo
c"`#i2L,_0    sleep2     睡眠两次后获得闩的次数ITPUB个人空间5DM%Q.B ^8C
S
   sleep3     睡眠三次后获得闩的次数
5|{4c6f5[E0    sleep4     睡眠四次以上获得闩的次数ITPUB个人空间 G+u{!?i2I h
sleeps 和 sleep1,2,3,4的关系:
$Y8`
@#H1I&@0 sleeps=sleep1*1+sleep2*2+sleep*3+sleep4*N...ITPUB个人空间'c}6f4^8zj)J
在多CPU环境中每次睡眠醒来都要自旋,假如:第三次睡眠后醒来,自旋获得闩了,spin_gets不再增加.他只反映第一次自旋即ITPUB个人空间c Y v-\ G
^j]
获得闩的次数.sleep3加1.sleeps加3.文档中有个相关自旋的公式:  sleeps/(misses-spin_gets) 这个公式的结果反映了几
e
tx\L-r2V:]0 ITPUB个人空间nc/J&c*X/`-Uo
次睡眠才会获得闩,这个值是个平均值.大家可以根据这个值的高低来判断自旋的效率.ITPUB个人空间P;mxNg+W/T\-h
   自旋到底有什么样的作用呢?? 自旋可以减少进程切换所带来的负担,如果一个进程刚刚获得CPU时间片,但是只因为无法
u:PA(XIf0
t9`B7vv~0 获得闩而让出了时间片,浪费了刚刚到手的时间片,如果有很多进程都是因为无法理解获得闩而被切换走时间片,众多的进程ITPUB个人空间*k wp`-]
ITPUB个人空间)by3M&\@,Za2`t
切换操作也会带来一些系统的负担.ITPUB个人空间rz7l:r8x0b1H6P[i%i
   补充一下进程的切换,它到底有多大的负担呢??我们都知道每个进程是运行在他的上下文中,从A进程切换到B进程,主要完
zsR(l*L-nG SA0 ITPUB个人空间,~)B6yM@R} p
成的任务就是把A进程的上下文保存起来,而把B进程的上下文调出,进程切换的主要负担就是上下文的切换,上下文到底有多
*EM_^A
J G0 ITPUB个人空间^ FXS3m:j@}V
少内容呢??参考LINUX的原码,在arch/i386/kernel/entry.S中,我们可以看到上下文主要是指CPU中的所有寄存器,保护A进程
vbU\8|BGa{0
:U;{4T+_
|e'Qu0 的上下文就是当A进程运行时,把所有的CPU中寄存器的当前值压入堆栈.在32位系统中也就是100个字节左右,简单点说,上下
K)^&a| u0
)@.Ddv9b0@O MU"Ox| s0 文切换的负担就是将CPU中的寄存器的值转入内存。