SQL SERVER的LATCH

昨天聊了下SQLSERVER的spinlock，当时我认为spinlock是与Oracle LATCH相对应的结构，事实上碎片化的阅读会带来一些知识掌握的不准确。Oracle的LATCH是通过spin来实现锁的获取的，spin是LATCH获取轻量级锁的一种方式。而在SQLSERVER中，LATCH和spinlock被设计成两种轻量级锁，分别用于不同的场景。Oracle有shared pool，library cache等结构，可以用shared pool闩锁来保护整个共享池，共享池中新增的一些乱七八糟的数据结构可以通过shared pool闩锁以及mutex来实现串行化访问保护。

SQLSERVER中并无此类机制，因此对于一些重度访问的内存结构，设计了LATCH来保护，而其他的一些数据结构，使用spinlock。在SQLSERVER中，总是使用spinlock来保护那些访问十分快速的内存结构。

LATCH是 SQL Server 的SQL引擎用来保证内存结构的一致性的轻量级原子操作用来保护索引、数据页和内部结构等结构，例如 B 树中的非叶页。LATCH仅存在于SQL引擎内部。SQL Server 使用缓冲LATCH来保护缓冲池中的页面，并使用 I/O LATCH来保护尚未加载到缓冲池中的页面。每当向 SQL Server 缓冲池中的页面写入或读取数据时，工作线程必须首先获取该页面的缓冲LATCH。有多种缓冲LATCH类型可用于访问缓冲池中的页面，包括独占LATCH (PAGELATCH_EX) 和共享LATCH(PAGELATCH_SH)。

当 SQL Server访问一个尚未加载到缓冲池中的页面时，将通过一个异步 I/O操作将该页面加载到缓冲池中。如果 SQL Server 需要等待 I/O 子系统响应，它将根据请求类型等待独占 (PAGEIOLATCH_EX) 或共享 (PAGEIOLATCH_SH) I/O LATCH；这样做是为了防止另一个工作线程使用不兼容的LATCH将同一页面加载到缓冲池中。LATCH还用于保护对缓冲池页面以外的内部存储器结构的访问；这些被称为非缓冲LATCH。

PAGELATCH的争用在多 CPU 系统十分常见。当多个线程同时尝试获取相同内存结构的不兼容LATCH时，就会发生LATCH争用。闩锁是一种内部并发控制机制，SQL 引擎会自动确定何时使用它们。因为闩锁的行为是确定性的，数据库SCHEMA的设计，表、索引等的设计会影响闩锁争用。

非缓存页的闩锁名称为LATCH_XX，其中“_XX”后缀表示了闩锁的模式（PAGEIOLATCH/PAGELATCH也使用后缀表示模式）。SQL Server 的闩锁模式可以总结如下：

1. KP——保持LATCH，确保引用的结构不会被破坏。当线程想要查看缓冲区结构时使用。因为 KP LATCH兼容除销毁（DT）之外的所有LATCH，因此 KP 闩锁被认为是“轻量级”的，这意味着使用它时对性能的影响最小。由于 KP 闩锁与 DT 闩锁不兼容，它会阻止任何其他线程破坏引用的结构。KP 闩锁将防止它引用的结构被lazywriter 进程破坏（脏块写盘并释放缓冲）；