【問題描述】

　　我們可能會在數(shù)據(jù)庫的錯誤日志里，發(fā)現(xiàn)這么一條信息:

A time-out occurred while waiting for buffer latch -- type 4, bp 000000097BFDEDC0, page 1:19239, stat 0xc00009, database id: 5, allocation unit Id: 72057615247867904, task 0x0000000005E594C8 : 0, waittime 300, flags 0x1018, owning task 0x0000000000169DC8. Not continuing to wait. 

　　我們的問題是，這個錯誤到底是什么含義，在什么情況下會報上面的錯誤，以及如何解決？

　　【背景介紹】

　　Latch是SQL Server內(nèi)部用來同步資源訪問的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。和操作系統(tǒng)的Critical Section或ReaderWriterLock類似。Latch保護了那些想保護的資源，使得訪問同步有序。比方說，當(dāng)某個線程獲得某個資源的Latch的獨占使用權(quán)時候，別的線程如果也需要訪問這個Latch，則它必須等待。

　　從大的方面來講，有兩種Latch，一種叫Buffer Latch，另外一種叫I/O Latch。

　　我們先來簡短介紹一下I/O Latch。當(dāng)SQL Server從硬盤上讀取一個頁時，會先在內(nèi)存預(yù)留該頁的空間。并且在該預(yù)留空間的某一個位BUF_IO設(shè)為1。如果數(shù)據(jù)從硬盤讀寫完成，則該位設(shè)為0。從硬盤讀取頁的期間，其他也需要訪問該頁的線程當(dāng)然要等待，等待類型為PAGEIOLATCH_SH，直到讀寫完成，BUF_IO被設(shè)為0為止。因此，如果我們看到大量PAGEIOLATCH_SH等待，則基本可以斷定問題是出在磁盤性能上面。

　　另外一種Latch則稱為Buffer Latch，用來保護內(nèi)存里的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如Index, Data Pages, B樹中的Non-Leaf頁。當(dāng)進程需要讀取一個內(nèi)存里的數(shù)據(jù)頁時，該進程要先獲取該數(shù)據(jù)頁上的Buffer Latch。有各種類型的Latch，包括獨占Latch(PAGELATCH_EX)和共享Latch(PAGELATCH_SH)。

　　下面來演示，為什么我們需要Latch。如下圖所示，我們在頁面100上，已經(jīng)存放了兩條記錄。

　　如果沒有Latch鎖的話，某進程在頁面100上，插入如下數(shù)據(jù)：INSERT VALUES(3, 300)，其結(jié)果如下：

　　這時，另外一個進程要在頁面100上，插入如下數(shù)據(jù): INSERT VALUES(4, 400), 因為沒有Latch鎖，所以會覆蓋之前的數(shù)據(jù)。導(dǎo)致數(shù)據(jù)插入出問題。

　　正確的做法是，我們要在第一個線程進行操作時，加獨占Latch鎖。第二個線程必須要等待，直到第一個線程操作完成。如下圖所示:

　　開始第一條記錄插入，隨后修改m_freedata(值為141)以及Row的指針(值為126)，在此期間，第二條插入語句處于等待Latch狀態(tài)。第一條記錄插入完成后，釋放獨占Latch鎖。

　　第二條記錄開始插入，插入期間也會加獨占Latch鎖，以防止其他進程修改或讀取頁。完成后，也隨即釋放Latch鎖。最后結(jié)果如圖所示。由于有Latch鎖，所以數(shù)據(jù)的插入可以有序的進行。

　　【LATCH申請模式】

　　Latch在申請的時候有以下幾種模式，

• KP – Keep Latch 保證引用的結(jié)構(gòu)不能被破壞
• SH – Shared Latch 讀數(shù)據(jù)頁的時候需要
• UP – Update Latch 更改數(shù)據(jù)頁的時候需要
• EX – Exclusive Latch 獨占模式，主要用于寫數(shù)據(jù)頁的時候需要
• DT – Destroy Latch 在破壞引用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時所需要

　　下表顯示各種Latch申請的兼容模式：

　　Y表明是兼容的，如果兩個線程都去讀某頁，則他們都會去申請SH鎖，因為SH鎖是兼容的，則兩個線程都不會互相妨礙。而N表明是不兼容的，必須要等待。直到前面一個Latch被釋放為止。

　　【LATCH等待類型】

　　Latch的等待主要有三種。

1. Buffer (BUF) Latch 用來保護索引或數(shù)據(jù)頁，也包括PFS, GAM, SGAM和IAM數(shù)據(jù)頁，等待類型是PAGELATCH_*模式。
2. Non-buffer (Non-BUF) Latch 除了上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以外的其他內(nèi)存結(jié)構(gòu)，等待類型是LATCH_*模式。
3. IO Latch 保護數(shù)據(jù)從磁盤到頁面的讀寫過程，等待類型是PAGEIOLATCH_*模式。

　　我們可以查詢下面的語句了解一下具體的等待種類：

SELECT * FROM sys.dm_os_wait_stats WHERE wait_type like '%Latch%'

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