面试宝典:Oracle数据库cursor: pin S等待事件处理过程

以下是关于Oracle数据库中cursor: pin S等待事件的深度解析，涵盖产生机制、典型场景、根本原因及系统化排查方案：

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1. 等待事件本质

• cursor: pin S：
  会话尝试以共享模式（S - Shared）获取游标的Library Cache Pin时发生阻塞，需等待其他会话释放资源。
• 核心作用：
  保护游标执行计划等元数据在内存中的结构一致性，防止并发操作导致内存损坏。
• 与Mutex的区别：

  机制	粒度	主要用途	等待事件
  Library Cache Pin	游标对象级	保护游标内存结构完整性	cursor: pin S
  Mutex	游标子组件级	保护游标内部计数器/状态	cursor: mutex X/S

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2. 产生过程详解

graph TD
    A[会话执行SQL] --> B{游标是否已缓存？}
    B -- 是 --> C[申请共享Pin S]
    B -- 否 --> D[申请独占Pin X 创建游标]
    C --> E{是否存在冲突？}
    E -- 无冲突 --> F[获取Pin S执行SQL]
    E -- 冲突 --> G[进入cursor: pin S等待]
    G --> H[等待持有者释放]
    H -- X模式释放 --> F
    H -- 超时 --> I[ORA-04021错误]

1. 会话请求游标：
   执行SQL需访问已缓存的游标内存结构。
2. 申请Pin S锁：
   以共享模式申请Library Cache Pin。
3. 冲突检测：
   • 若其他会话正持有独占Pin（X）（如编译、失效操作）
   • 或存在X模式请求队列
4. 进入等待：
   会话挂起并记录cursor: pin S等待事件。
5. 释放后继续：
   X模式持有者释放后，等待会话获得S锁执行操作。

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3. 高频场景

对象结构变更

• DDL操作：

  ALTER TABLE sales ADD COLUMN discount NUMBER;  -- 导致依赖游标失效
  

• 统计信息更新：

  DBMS_STATS.GATHER_TABLE_STATS('SCOTT','EMP');  -- 触发游标重新解析
  

游标管理操作

• 硬解析风暴：
  未绑定变量 → 相同SQL不同文本 → 每次执行都申请Pin
• 游标重载：
  共享池内存不足 → 游标被刷出 → 下次执行需重建（需X锁）
• 子游标维护：
  绑定变量窥视导致子游标分裂 → 遍历游标链表需Pin保护

并发访问冲突

• 热点SQL：
  数百会话同时执行同一SQL（尤其游标失效后重建时）
• 批量操作：
  夜间批处理同时更新相同存储过程

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4. 根本原因分类

应用层问题

• 高频DDL操作：
  业务系统在高峰时段执行ALTER INDEX REBUILD
• 动态SQL泛滥：
  报表工具生成SELECT * FROM t WHERE id=123（未绑定变量）
• 游标刷新调用：
  开发代码误用DBMS_SHARED_POOL.PURGE

数据库配置

• 共享池过小：

  SHOW PARAMETER shared_pool_size; -- < 2GB 风险高
  

• 游标参数不当：
  session_cached_cursors=0（未利用会话缓存）
• 优化器设置：
  optimizer_dynamic_sampling=6（高动态采样增加解析负载）

系统资源瓶颈

• CPU过载：
  Pin操作依赖CPU原子指令，CPU队列加剧等待
• 内存抖动：
  共享池频繁换入换出（free memory < 10%）

Oracle内部机制

• Bug导致Pin泄露：
  • Bug 13498268：11.2.0.3中游标失效后Pin未释放
  • Bug 16442477：12.1中并行查询持X锁过久
• 子游标链表遍历：
  当子游标>1000时，链表操作持锁时间指数增长

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5. 深度排查流程

步骤1：系统级诊断

-- 确认等待事件强度
SELECT event, total_waits, time_waited_micro
FROM v$system_event 
WHERE event = 'cursor: pin S';

-- 关联解析负载
SELECT name, value 
FROM v$sysstat 
WHERE name IN ('parse count (hard)', 'parse time cpu');

• 严重性阈值：
  time_waited_micro > 60秒/分钟 + parse count (hard) > 500/秒

步骤2：定位阻塞源

-- 查找持有X锁的会话
SELECT 
    s.sid,
    s.serial#,
    s.sql_id,
    s.event,
    o.object_name,
    p.spid OS_pid
FROM v$session s
JOIN v$process p ON s.paddr = p.addr
JOIN dba_objects o ON s.row_wait_obj# = o.object_id
WHERE s.state = 'WAITING'
AND s.wait_class = 'Concurrency'
AND s.event LIKE 'cursor: pin%';

步骤3：分析热点对象

-- 检查Library Cache争用
SELECT 
    namespace,
    gets,
    gethits,
    pins,
    pinhits,
    reloads,
    invalidations
FROM v$librarycache
WHERE namespace IN ('SQL AREA','TABLE/PROCEDURE');

• 关键指标：
  reloads > 0（重载） + invalidations > 0（失效） → 高风险

步骤4：追溯问题SQL

-- 使用ASH历史数据
SELECT 
    sql_id, 
    COUNT(*) AS waits,
    MAX(sample_time) AS last_wait
FROM v$active_session_history
WHERE event = 'cursor: pin S'
AND sample_time > SYSDATE - 10/1440
GROUP BY sql_id
ORDER BY waits DESC;

-- 关联SQL文本
SELECT sql_id, sql_text 
FROM v$sql 
WHERE sql_id IN ('&hot_sql1','&hot_sql2');

步骤5：游标健康检查

-- 检查游标失效记录
SELECT 
    sql_id,
    invalidations,
    load_time,
    last_active_time
FROM v$sql
WHERE invalidations > 0
ORDER BY last_active_time DESC;

-- 分析子游标扩散
SELECT 
    sql_id, 
    COUNT(*) child_cursors
FROM v$sql_shared_cursor
GROUP BY sql_id
HAVING COUNT(*) > 50
ORDER BY 2 DESC;

步骤6：系统资源分析

-- CPU压力
SELECT 
    metric_name,
    value
FROM v$sysmetric
WHERE metric_name IN ('CPU Usage Per Sec','Run Queue Per Sec');

-- 共享池内存
SELECT 
    pool,
    ROUND(bytes/1024/1024) size_mb,
    ROUND(bytes_free/1024/1024) free_mb
FROM v$sgastat
WHERE pool = 'shared pool';

步骤7：内部诊断工具

-- 开启Pin追踪 (需Oracle Support指导)
ALTER SESSION SET events 'trace[library_cache] disk high';

-- 检查已知Bug
SELECT comments 
FROM dba_registry_sqlpatch 
WHERE patch_id IN ('13498268','16442477');

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6. 根治方案

紧急处置

-- 终止阻塞会话
ALTER SYSTEM KILL SESSION 'sid,serial#' IMMEDIATE;

-- 清除问题游标
BEGIN
  DBMS_SHARED_POOL.PURGE('&address,&hash_value','C');
END;

应用层优化

• DDL执行窗口：
  禁止高峰时段执行TRUNCATE/ANALYZE
• 强制绑定变量：

  ALTER SYSTEM SET cursor_sharing = FORCE;  -- 应急方案
  

• 过程化代码重构：

  -- 原动态SQL
  EXECUTE IMMEDIATE 'SELECT * FROM '||table_name;
  
  -- 改为静态调用
  CREATE PROCEDURE get_data(p_tab VARCHAR2) AS
  BEGIN
    IF p_tab='EMP' THEN SELECT * FROM emp; 
    ELSIF ... 
  END;
  

数据库调优

-- 共享池扩容
ALTER SYSTEM SET shared_pool_size=4G SCOPE=SPFILE;

-- 游标缓存优化
ALTER SYSTEM SET session_cached_cursors=200; 

-- 子游标控制 (11g+)
ALTER SYSTEM SET "_cursor_features_enabled"=1024;  -- 禁用ACS
ALTER SYSTEM SET "_cursor_obsolete_threshold"=50; -- 限制子游标数

补丁与升级

1. 关键补丁：
   • Bug 13498268：安装Database Patch Set Update
   • Bug 16442477：应用12.1.0.2.5+补丁
2. 版本升级：
   • 19c引入游标生命周期改进

     ALTER SYSTEM SET "_optimizer_invalidation_period"=1800;  -- 失效周期延长
     

核心解决原则：
cursor: pin S的根治 = 减少对象变更（DDL/统计信息） + 降低硬解析（绑定变量） + 共享池稳定（内存充足）。
临时清除游标仅缓解症状，应用架构优化才是根本之道。

通过此方案可彻底解决Library Cache Pin争用，恢复数据库并发处理能力。

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