云贝教育 |【技术文章】存储对象的LIBRARY CACHE LOCK/PIN实验(一)

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实验环境

操作系统：Red Hat Enterprise Linux release 8.8 (Ootpa)

数据库：oracle Version 19.3.0.0.0

一、存储对象的LOCK和PIN

在生产环境上，我们碰到的大部分library cache pin等待主要源头是存储过程。那该现象底层原理是什么？接下来通过实验来把这个等待链梳理清晰。

该实验的逻辑：

1、会话1执行某个运行时间很长的存储过程

2、会话2尝试编绎、修改、删除该存储过程

备注：以下操作在PDB下操作

dump library_cache 命令参考

1.1 创建存储过程

test_library_cache_lock_pin在内存中属于存储类型

1.2 dump库缓存

此时存储过程刚创建编绎完成，查看此时存储过程的dump信息。

1）查看存储过程的dump信息

接下来针对以上dump进行解析

2）解析dump信息

1.library cache对象信息

重点关注存储过程的library cache类型、句柄和堆上持有的锁类型。

• 存储过程只是编绎，并未执行，所以对象上的PIN和LOCK都是0
• 没有子游标信息

2.依赖信息

可以看到，存储过程有4个依赖对象

• DBMS_RANDOM
• STANDARD
• LIBRARY_CACHE_LOCK_PIN
• SYS_STUB_FOR_PURITY_ANALYSIS

3.底层调用的表信息

以表对象LIBRARY_CACHE_LOCK_PIN为例，查看 Handle=0x70b57c08的对象信息

· 表对象的类型Namespace=TABLE/PROCEDURE(01) Type=TABLE(02)

· 持有的锁LockMode=0 PinMode=0

4.存储过程的heap信息

可以看到存储过程包括

• heap0
• heap1
• heap2
• heap4
• heap7
• heap13

可以看到，存储过程没有heap6

1.3 调用存储过程

通过调用存储过程，看下执行存储过程中，调用的锁信息

1）在调用存储过程之前，调整一下存储过程内存，让它延时100000秒执行完成。

2）查看修改之后的存储过程对象信息

相比之前的dump，多了一个依赖对象信息。

3）调用该存储过程

看看执行存储过程的时候，对象上的pin和lock

1.执行语句的pin和lock

存储过程的类型也是游标，和SQL不一样，它属于存储对象

注：SQL类型是游标，属于瞬时对象，瞬时对象的LOCK锁只有0和N。

2.父游标heap0信息

可以看到父游标heap 0上的pins=0，表示heap上未加pin锁。

同时可以看到子游标句柄也在父游标heap 0中。这里的ChildTable,表示有几个子游标，这里id=0，表示只有一个子游标。

3.子游标信息

观察如下

• 子游标句柄上的申请的锁为LockMode=N PinMode=S，因为该游标正在执行，PIN是保护这个游标的OBJECT部分，也就是堆的部分。子游标的对象信息被保护，此时如果想修改这个对象，需要获取X模式的PIN锁，无法获取到
• 可以观察到，只有子游标下的HEAP0和HEAP6的Flags=I/-/P/A/-/-/-。这里P表示被PIN住。

4.通过依赖对象Handle=0x76a09550找到存储过程的信息

这里的对象信息就是存储过程调用的存储过程。

存储过程本身的 LockMode=N PinMode=S ，因为它在执行过程中需要申请的锁。

5.NamespaceDump 命名空间

Child Cursor：记录了子游标下的heap0和heap6的生成信息。Heap0=0x73c1f2f0 Heap6=0x6af3b320和DataBlocks中heap0、heap6的Pointer信息对应。

总结

创建创建过程，未执行

object name	LOCK	PIN
ORCLPDB1.SYS.TEST_LIBRARY_CACHE_LOCK_PIN	0	0

执行存储过程的时候

object name	LOCK	PIN
BEGIN test_library_cache_lock_pin; END;	N	S
ORCLPDB1.SYS.TEST_LIBRARY_CACHE_LOCK_PIN	N	S

二、library cache pin竞争

从上面的实验我们知道，存储过程在执行过程中，针对TEST_LIBRARY_CACHE_LOCK_PIN持有的LOCK=N,PIN=S。

2.1 设想生产环境场景

设想场景1：在另一个会话中执行删除存储过程的命令

设想场景2：修改存储过程定义

设想场景3：编绎存储过程

通过实验发现，会话1在执行存储过程的时候，如果另外一个会话针对存储过程执行DDL操作，例如修改、 删除或编绎，会等待library cache pin。

2.2 通过dump验证

执行存储过程BEGIN test_library_cache_lock_pin; END;

执行语句的信息ORCLPDB1.SYS.TEST_LIBRARY_CACHE_LOCK_PIN

2.3 在执行compile之后，查看dump信息

这里我们看编绎命令的句柄

子游标句柄上的锁

#这里可以看LockMode=N PinMode=X，因为是修改操作，所以compile在子游标句柄上申请X模式的PIN琐，N模式的LOCK琐。PIN住的目的是为了获得句柄上的独占锁，为后面修改做准备。

2.4 存储对象上的dump

2.5 对象上的琐

存储过程对象上能申请到LockMode=X ，表示complie语句已经获得TEST_LIBRARY_CACHE_LOCK_PIN上模式X的LOCK锁。为什么能获取到？因为执行compile之前对象上的LockMode=N，N锁不阻塞X锁获取。

PinMode=S，表示此时execute语句是分析阶段，所以需要获取共享pin锁。那如果compile进入执行阶段，需要获取x模式的pin锁,与execute阶段锁冲突，所以无法获取X模式的pin锁。

这也是为什么compile会话只等待libary cache pin，而不等待libarary cache lock的原因。

如果此时在表上执行DDL，会报资源ORA-00054

修改DDL锁参数

发现此时的锁已经不是library cache上的，而是enq表锁，阻塞源是正在执行的存储过程，该存储过程调用了表,而表上的操作是dml，如果是dql还会报错吗？

实验证明，依然报错

三、分析验证

通过等待事件可以确认产生等待的对象，那如何确认等待链关系？

3.1 hangalayze

生成日志

1) 查看等待链关系

PL/SQL lock timer堵塞了library cache pin，那哪个会话是源头，哪个会话是受害者？

看下被堵塞会话session id: 426（等待libraray cache pin）的调用关系

序号	函数	定义	作用
0	ssthrdmain	operating system dependent system main for every thread in a threaded oracle
1	opimai_real	oracle program interface main real oracle start point
2	sou2o	main oracle executable entry point. reads environment var ORACLE_SPAWNED_PROCESS.
3	opidrv	oracle program interface route current request driver, entry side into two task interface
4	piodr	oracle program interface oracle code request driver, route the current request
5	opiino	oracle program interface initialize opi
6	opitsk	oracle program interface two task function dispatcher
7	ttcpip	two task common pipe read/write	1-7都是操作系统层调用
8	kpoal8	kernel programmatic interface oracle V8 bundled execution
9	kpooprx	kernel programmatic interface oracle open, parse, and optionally execute	准备执行
10	opiosq0	oracle program interface prepare to parse a sql command 0	解析
11	opiexe	oracle program interface execute	执行
12	kkpcrt	kernel compile compilation create	创建编绎存储过程任务
13	(kkdl)GetCodeObject	kernel compile dictionary lookup ??	查找编绎需要的数据字典
14	(kkdllk)0	kernel compile dictionary lookup lock an object ??	给对象加锁(编绎需要在存储过程上加X模式LOCK锁)
15	kglpin	kernel generic library cache management pin heaps and load data pieces of an object ??	句柄上X模式LOCK锁加成功，进一步需要PIN住对象上的heap
16	kglpnal	kernel generic library cache management pin allocate	申请X模式的pin琐
17	kslwaitctx	kernel service latching and post-wait wait for n centi-seconds or until posted wait context; wait until timeout	申请失败，进入post-wait等待状态
18	ksliwat	kernel service latching and post-wait inner wait function; setup a wait that times out	继续等待，直到超时
19	skgpwwait	operating system dependent kernel generic post/wait wait	继续等待
20	semtimedop	SYSCALL: semaphore timed operation
21	sspuser	operating system dependent system process management handle SIGUSR2 for Oracle
22	ksdxcb	kernel service debug internal errors ksdx callback for sosd layer signal handler
23	ksdxfstk	kernel service debug internal errors dump abridged os stack
24	ksedsts	kernel service error debug dump the call stack short stack

继续查看等待链关系

LEAF是阻塞源头，NLEAF是被阻塞者

2) 对比动态性能视图结果

SID=426

1.查看历史等待情况

v$session_event

session id: 426中wait history中排名前3等待一致

2.查看会话当前等待情况

v$session

或

v$session_Wait

与waiting for 'library cache pin' with wait info信息一致

3.查看等待事件的P1,P2,P3

查看等待事件详情

P1RAW=00000000769C3C80，就是存储过程的handle地址

P3RAW=00011D5500010003

00011D55表示ojbect_id

0001表示namespace,从dump中得知01对应的Namespace=TABLE/PROCEDURE(01)

003表示pinmode，3表示x模式的pin锁

00011D55转换十进制73045，对象TEST_LIBRARY_CACHE_LOCK_PIN的OBJECT_ID

四、总结

通过以上实验，我们对存储对象相关操作产生的library cache pin有了很清晰的认识，那如果是library cache lock相关竞争，又该如何模拟验证？接下来的实验暂时留给读者，期待我们下一篇文章。