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Oracle中如何解决LATCH:CACHE BUFFERS LRU CHAIN

news 来源：原创 2025/7/16 6:53:23

简单来讲，Oracle为了高效管理BUFFER CACHE主要使用以下2种LRU列：
LRU列，又叫替换列（replacement list），其中又分为主列和辅助列。
主列：已使用的缓冲区列，分为HOT和COLD区域。HOT区域中存放着使用频率高的数据块，COLD区域存放使用频率较低的数据块。Oracle用TCH表示该区域内数据块的使用频繁程度。
辅助列：空闲缓冲区列。数据库重启之后，所有的缓冲区头开始时都是在辅助列中管理的。或者在LRU-W上的脏数据写进制数据文件之后，Oracle会将相关的缓冲区头直接挂载至辅助列上。辅助列上的缓冲区头表示可以直接被其他数据块使用。
LRU-W列，又叫写入列（LRU-Write list），脏数据列。脏缓冲区头由DBWR进程从LRU列移动至LRU-W列中（有时DBWR进程因为太忙而不能执行这种移动）。寻找空闲缓冲区的服务器进程在LRU列表上扫描时，如果遇到了脏缓冲区头，就将脏缓冲头从LRU列表中移动至LRU-W列表中。LRU-W列中又分为主列和辅助列。
主列：已修改的缓冲区列。
辅助列：当前正通过DBWR进程写入的缓冲区列。
提示除了LRU列和LRUW列，还有LRU-XO列、LRU-XR列、LRU-P列。在性能优化时，最容易引起性能问题的是LRU列和LRU-W列，所以一般情况下并不需要关心LRU-XO列、LRU-XR列、LRU-P列，所以本章也不打算深入讲解这3列。
LRU列和LRW-W列总是成对（pair）的出现，称之为WORKING SET。为了提高性能，Oracle使用多个WORKING SET，由CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH保护。基于性能上的考虑，服务器进程在检索空闲缓冲区时，首先会检索LRU列的辅助列，当辅助列没有剩余缓冲区时，才会检索LRU主列中的COLD区域。
另外需要指出的是LRU列中HOT和COLD区域只是针对nK BUFFER POOL的，KEEP POOL和RECYCLE POOL中没有HOT和COLD区域之分。KEEP POOL比较适合存放使用频繁读取的小表，RECYCLE POOL比较适合存放使用频率较低的大表。数据块在nK BUFFER POOL中的存放位置受以下隐含参数的影响：
隐含参数_db_percent_hot_default，默认值为50。表示SINGLE BLOCK I/O（如唯一键索引读）读取的数据块进入BUFFER CACHE之后，会将其放置在nK BUFFER POOL中LRU列的中间，即“热”端的尾部。MULTI BLOCK I/O（如对大表进行全表扫描）时，服务器进程会将大量的数据块读至BUFFER CACHE中，为了减轻对LRU列表中数据块（热块）的冲击，Oracle会将大表全表扫描的数据块存放至LRU列表的尾部，存放在LRU列表尾部的数据块可以尽快地被交换出BUFFER CACHE。
隐含参数_db_percent_hot_keep和_db_percent_hot_recycle，默认值为0。表示数据块进入到KEEP POOL和RECYCLE POOL时放在LRU列的尾端。
前面提到，Oracle为了提高性能会使用多个WORKING SET，并由CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH保护。每一个CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH对应一个WORKING SET，接下来将相对深入地探讨一下CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH。
可以通过以下方法获取当前系统中CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH的数量：
查询隐含参数_db_block_lru_latches。
通过查询V$LATCH_CHILDREN获得。如下所示：

SQL> select count(*) from v$latch_children2  where name='cache buffers lru chain';

Oracle默认创建的CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH的数量跟CPU的个数和DB_WRITER_PROCESSES参数有关。若DBWR数小于4，则创建4CPU_COUNT个CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH，若DBWR数大于4，则创建DB_WRITER_PROCESSESCPU_COUNT个CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH。从以上算法可以看出，CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH的数量总是大于DBWR数量，即WORKING SET的数量总是大于DBWR的数量。不同的WORKING SET可以出现在不同类型的BUFFER POOL中，每个BUFFER POOL独立使用自己的CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH
由于一个数据库实例可以配置8种不同类型的BUFFER POOL（DEFAULT、2KB、4KB、8KB、16KB、32KB、KEEP、RECYCLE BUFFER POOL）,因此CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH的数量至少为8个。可以通过以下查询获得各个BUFFER POOL中CACHE BUFFERS LAU CHAIN LATCH的使用情况：
SQL> select d.blk_size,c.child#,p.bp_name,c.gets,c.sleeps
2 from x $k c b w d s d, v$ latch_children c, x$kcbwbpd p
3 where d.set_latch=c.addr
4 and d.set_id between p.bp_lo_sid and p.bp_hi_sid
5 order by c.child#;

BLK_SIZE CHILD# BP_NAME GETS SLEEPS

  8192          1 KEEP                        459          08192          2 KEEP                        459          08192          3 RECYCLE                     459          08192          4 RECYCLE                     459          08192          5 DEFAULT                  410618          28192          6 DEFAULT                  402282          02048          7 DEFAULT                     459          02048          8 DEFAULT                     459          04096          9 DEFAULT                     459          04096         10 DEFAULT                     459          08192         11 DEFAULT                     459          08192         12 DEFAULT                     459          016384         13 DEFAULT                     459          016384         14 DEFAULT                     459          032768         15 DEFAULT                     459          032768         16 DEFAULT                     459          0

16 rows selected.
从上面的查询结果可以看出，目前系统存在16个CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH，但只使用了2个。以下2种情况下必须要获得CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH：
数据块读进BUFFER CACHE之前需要获得CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH查找空闲缓冲区。
DBWR进程为了获得脏数据块列表，扫描LRU-W列之前需要获得CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH。此外将空闲缓冲区移动至LRU辅助列，也需要获得CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH。
当许多进程同时检索LRU列或者LRU-W列时，则容易出现LATCH: CACHE BUFFERS LRU CHAIN等待事件。一般来讲，CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH争用最主要的原因是低效的SQL导致前台进程过多地请求空闲缓冲区引起的。与发生LATCH:CACHE BUFFERS CHAINS等待事件类似，不能简单地通过调整隐含参数_db_block_lru_latches来解决LATCH: CACHE BUFFERS LRU CHAIN等待事件。
在这里，读者需要仔细体会CACHE BUFFERS CHAINS LATCH和CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH之间的区别：
多个会话并发访问相同的表或者索引时，则发生CACHE BUFFERS CHAINS LATCH争用的概率较高，因为相同表或索引的数据块多集中于几条相同的HASH CHAIN中。
多个会话并发访问不同的表或者索引时，则发生CACHE BUFFERS LRU CHAIN LATCH争用的概率较高，因为不同的数据块都存放在BUFFER CACHE中的概率较低，当发生物理读时需要更多地扫描LRU列和LRU-W列。

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