Buffer busy waits与latch: cache buffers chains

作者：知新_RL | 2024-08-08 13:30:55

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cache buffer chains与buffer busy wait等待的区别

一、简述
之前听到Hash会Hash 树, Hash 链， Hash 函数等等，在Oracle Buffer Cache里面，个人觉得应该理解 Hash表这个概念

Buffer Cache 中的HASH

Hash Table: https://en.wikipedia.org/wiki/Hash_table

Bucket: 要读取文件File1中的块Block100, 将文件号、块号通过Hash函数运算，得出一个Hash值bucketN。这个块在内存中（buffer)应该放在bucketN中

Cache Buffer Chain: 如果File2中的块Block200，将文件号、块号通过Hash函数运算得出的Hash值也是BucketN，就产生Hash collisions. Chain在这里是解决Hash 冲突的一种方式。将Buffer Header 地址连接在链表中，BucketN指向链表的表头。（双向链表），参见下图

dAWFbyz3pJusgoKCgsJdRbG7FfoBAyZIYhjdZ4YBQRJY+FKBwDts9N6HYR+ooPBNRNFuhX6gCVrAgtwSYaQhMEETPYGrkiQ5HU5Hl0OueTKkceSeZ06H08AO3v5GQeGbjqLdCv1gZs2AANh7dT4McNNw3rdrn0ajGVIcoYxcEmvfzn0PL3n43vxiUFD4DzKC3aEUFIZEMBisqqr6+OOP5Ta4wxgBSxgAFixYkJOT0ycJTUHhW4ai3QpfI3ie93g8X+WZlLOHlbxHhW89inYrKCgofPNQ3IIKCgoK3zz+H5Tq5Mjmy6wAAAAAAElFTkSuQmCC

搜索Buffer的步骤：

根据文件号，块号，计算出Hash值；根据Hash值找到Bucket；搜索Bucket的后的链表，找到目标BH, 并读取Buffer Address; 根据BA访问Buffer.

Latch: 保护内存的一种锁机制。

Cache Buffer Chain Latch(CBC latch): 保护data buffer的闩锁。访问链表的时候，需要申请获得这把锁。如果需要修改Buffer，也需要在CBC latch的保护下给Buffer加上Buffer Pin锁。一个CBC latch 保护多个Hash Bucket。

Buffer Pin: 需要对Buffer进行修改，则需要加Buffer pin独占锁；如果是逻辑读，则将Buffer Pin锁为共享模式。CBC latch 在Buffer Pin锁获取后释放。如果是修改Buffer则会以独占模式获得CBC latch.

bucket 和latch的数量可通过如下方式查看：

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SELECT *
FROM (SELECT I.KSPPINM NAME,
I.KSPPDESC DESCRIPTION,
CV.KSPPSTVL VALUE,
CV.KSPPSTDF ISDEFAULT,
DECODE(BITAND(CV.KSPPSTVF, 7),
1,
'MODIFIED',
4,
'SYSTEM_MOD',
'FALSE') ISMODIFIED,
DECODE(BITAND(CV.KSPPSTVF, 2), 2, 'TRUE', 'FALSE') ISADJUSTED
FROM SYS.X$KSPPI I, SYS.X$KSPPCV CV
WHERE I.INST_ID = USERENV('Instance')
AND CV.INST_ID = USERENV('Instance')
AND I.INDX = CV.INDX
AND I.KSPPINM LIKE '/_%' ESCAPE '/'
ORDER BY REPLACE(I.KSPPINM, '_', ''))
WHERE NAME in ('_db_block_hash_latches','_db_block_hash_buckets');

LPxXq8AzmQfxQ2mwOjCe3QGxzERNzlTdrz2JwUbr1YLbRVHuX316QUAAAAwavC2bQAAAACMnjxv287LIDsFAAAAwHjBk4IBAAAAMHogaAAAAAAwev4PFLFQ7yeg8pUAAAAASUVORK5CYII=

二、实验数据准备：

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CREATE TABLE TEST_BBW(ID NUMBER, NAME VARCHAR2(16));
INSERT INTO TEST_BBW SELECT LEVEL, DBMS_RANDOM.STRING('A',16) FROM DUAL CONNECT BY LEVEL <=40
0;
SELECT * FROM DBA_TABLESPACE_USAGE_METRICS;
SELECT DBMS_ROWID.ROWID_RELATIVE_FNO(ROWID) FNO,
DBMS_ROWID.ROWID_BLOCK_NUMBER(ROWID) BLKNO,
DBMS_ROWID.ROWID_ROW_NUMBER(ROWID) RNO,
A.*
FROM TEST_BBW A;

1. TEST_BBW数据分布情况。

2. 找1号文件，110882号块latch

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SELECT hladdr FROM x$bh WHERE file#=1 and dbablk=110882;

---查找哪些buffer共享此latch

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SELECT file#, dbablk, owner, object_name,object_type
FROM x$bh a, dba_objects b
where a.obj = b.data_object_id
and a.hladdr = '00007FF91B82F080';

EwmQvsXbzHjx+HLmJOyLnd1icXOQvZUVr5TJXJxIUhwzDzAE844fBvQRK9xTAMw3QOfjOVYRiGmcJagWEYhpnizYLE1j2GYZgZgNcKDMMwzBTWCgzDMMwU1goMwzDMlP8PhcB7Dc1EDQIAAAAASUVORK5CYII=

刚好有个tmp表的4号文件496498号块与1号文件110882号块共享CBC latch，但查询这个tmp表发现，数据里面最小的块是496499，那么这个496498只能是段头块。

。
3. 为了模拟段头块的频繁修改，采用先开启行移动，再对其进行段分配、段回收频繁操作。

session 1: 循环执行一个查询

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SELECT * FROM V$MYSTAT WHERE ROWNUM=1; --11
declare
v_num number;
begin
for i in 1 .. 1000000 loop
select id into v_num FROM TEST_BBW WHERE id=400;
end loop;
end;

session2: 尝试频繁更新段头块

SELECT * FROM V$MYSTAT WHERE ROWNUM=1;--199

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declare
v_num number;
v_sql1 varchar2(200) := 'alter table gn.TMP2016062412548345 allocate extent';
v_sql2 varchar2(200) := 'alter table gn.TMP2016062412548345 shrink space compact';
v_sql3 varchar2(200) := 'alter table gn.TMP2016062412548345 shrink space';
begin
for i in 1 .. 100000 loop
execute immediate v_sql1;
execute immediate v_sql2;
execute immediate v_sql3;
end loop;
end;