文章出處

幾年前，我寫了篇關于閂鎖和為什么SQL Server需要它們的文章。在今天的文章里，我想進一步談下非緩存區閂鎖（Non-Buffer Latches），還有在索引查找操作期間，SQL Server如何使用它們。在這里你會學到稱為閂鎖耦合（Latch Coupling）的概念。

索引查找操作（Index Seek Operations）

正如你知道的，SQL Server使用掃描（Scan）和查找（Seek）操作在索引（聚集和非聚集索引）里訪問數據。這里的查找操作使用B樹的導航結構在葉子節點查找特定的記錄。下圖展示了這個概念。

在這個例子里，SQL Server讀取索引根頁，在層級下的索引頁，最后在葉子級別讀取數據頁。每次SQL Server在緩存池里訪問這個頁，這個頁需要獲得共享閂鎖（Shared Latch）。共享閂鎖是至關重要的，因為在內存里，它讓當下處理的頁只讀：

每個排它閂鎖（Exclusive Latch）和共享閂鎖不兼容。

因此請求一個排它閂鎖會阻塞，SQL Server會提示你有個PAGELATCH_EX等待類型。

現在我們來看下在查找操作期間，在索引頁上，SQL Server如何獲取和釋放這些閂鎖。下列代碼展示了對于一個特定的會話ID，可以捕獲latch_acquired和latch_released事件的擴展事件會話（根據實際情況修改會話ID）。

CREATE EVENT SESSION LatchTracking ON SERVER 
ADD EVENT sqlserver.latch_acquired
(
    ACTION
    (
        sqlserver.database_id,
        sqlserver.session_id,
        sqlserver.sql_text
    )
    WHERE
    (
        [package0].[equal_uint64]([sqlserver].[session_id],(54)) AND [class]=(28))
    ),
ADD EVENT sqlserver.latch_released
(
    ACTION
    (
        sqlserver.database_id,sqlserver.session_id,sqlserver.sql_text
    )
    WHERE
    (
        [package0].[equal_uint64]([sqlserver].[session_id],(54)) AND [class]=(28))
    )
ADD TARGET package0.event_file
(
    SET filename=N'c:\temp\LatchTracking.xel'
)
WITH
(
    MAX_MEMORY = 4096 KB,
    EVENT_RETENTION_MODE = ALLOW_SINGLE_EVENT_LOSS,
    MAX_DISPATCH_LATENCY = 30 SECONDS,
    MAX_EVENT_SIZE = 0 KB,
    MEMORY_PARTITION_MODE = NONE,
    TRACK_CAUSALITY = OFF,
    STARTUP_STATE = OFF
)
GO

注意：在“class”屬性上的篩選謂語限制了緩存閂鎖。它們的內部ID是28。是的，擴展事件是自表述的……

下一步，我現在用一個表來進行聚集索引查找操作，在那個表上我已經創建了聚集索引，在導航層級里包含三層（包含葉子層）。

閂鎖耦合實戰（Latch Coupling in Action）

擴展事件會話向你展示了，在聚集索引查找操作期間，對于整個會話需要那個緩存閂鎖（只要你修改的會話ID是正確的……）。當你查看輸出時，你會看到我們已經捕獲了6個事件：3個latch_acquired事件, 和3個latch_released事件。

但更有意思的事是SQL Server獲得和釋放這些閂鎖的順序。一般你期望SQL Server在頁上獲得閂鎖，并最后釋放這個閂鎖。但事實并非如此！

我們來詳細看下。首先SQL 在索引根頁（975號頁）上獲得了一個共享閂鎖。在SQL Server處理那個頁后，聚集索引查找操作在接下來的層級里，繼續讀取請求的頁，并在它上面獲取閂鎖（257號頁）。

注意在索引根頁上獲得的閂鎖還沒有釋放，它還保持獲取！

當在接下來的索引頁上成功獲取閂鎖后，在索引根頁上的閂鎖才會釋放。這個方法稱為閂鎖耦合（Latch Coupling）。這個必須的，因為SQL Server在B樹結構里，跟隨從一個頁到另一個頁的指針。

在頁處理期間，這個指針必須保持穩定。例如，在此期間不允許被另一個工作者線程（例如分頁操作）將此指針無效。因此SQL Server在（單線程）索引查找操作期間，同時把持2個閂鎖。下面這個圖片很好的演示了這個重要概念。

當SQL Server在下層的頁（頁號257）上成功獲取共享閂鎖后，在索引根頁（頁號975）上的共享閂鎖被釋放。當SQL Server在中間層處理了這個頁后，SQL Server在葉子層級的數據頁（頁號256）上獲得共享閂鎖，然后并在上層的頁（頁號257）上釋放共享閂鎖。當這個頁成功處理后，最后在頁號265上的共享閂鎖也被釋放。