锁存器和自旋锁（Latch&Spinlock）----理解Latch和Spinlock

要理解Latch和Spinlock，你需要知道它们真正的定义以及为什么SQL Server需要它们。

定义

Latch是SQL Server引擎使用的一个内部对象，它不是你能够直接影响得到的。如果你需要从一个特定的页获取数据，SQL Server需要获取一个Latch，对于这一点你别无选择，要获取哪种Latch，也是由SQL  Server引擎决定的。区别就是这不仅关系数据保护，还关系内存保护。即便你愿意容忍脏读，并相应地选择了你的锁策略，你对Latch也没那么奢侈。

Spinlock和Latch的概念类似，因为它也是轻量级同步原语，但它们稍有不同。主要的不同点是，如果一个线程获取Latch失败了，它会立即屈服，使CPU能够用于其他事情。如果一个线程获取Spinlock失败了，线程会开始循环（looping/spinning），重复地检查资源，带着资源立即可用的期望，然而，它不会永远spin，一会儿时间后，它会后退，向CPU上的其他进程屈服。下面将展示模拟的实例。

Latching实例

创建环境：

CREATE DATABASE LatchInAction;
GO
USE LatchInAction;
CREATE TABLE dbo.LatchTable
( COL1 INT
,COL2 INT
);
INSERT INTO dbo.LatchTable ( COL1, COL2 )
VALUES (1,100);

通过命令DBCC IND查看页相关的信息：

通过PagePID查看页的输出信息：

DBCC TRACEON(3604);
DBCC PAGE('LatchInAction',1,118,1);

输出结果中值得注意的信息有PAGE HEADER中m_slotCnt和m_freeData，DATA中的Slot 0及Length=15，OFFSET TABLE中的Offset 96。这告诉我们页里有一个单行（slot），即Slot 0， 它有15个字节长度，从位置96开始，位置111后面是空的（freedata）。无独有偶，111=96+15。现在通过两个Session分别各插入一笔数据：

/*TRANSACTION 1 SESSION 1*/
INSERT INTO LatchTable
VALUES (2,200);
/*TRANSACTION 2 SESSION 2*/
INSERT INTO LatchTable
VALUES (3,300);

两笔插入是并发的，同时被锁管理器接收。两者都不存在行，所以该行没有X锁。两个Session都收到一个页上的IX锁，彼此一致。通过DBCC PAGE再次查看，其输出如下：DBCC execution completed. If DBCC printed error messages, contact your system administrator.

PAGE: (1:118)

BUFFER:

BUF @0x0000000080126E40

bpage = 0x00000001E85CC000          bhash = 0x0000000000000000          bpageno = (1:118)
bdbid = 12                          breferences = 0                     bcputicks = 0
bsampleCount = 0                    bUse1 = 9861                        bstat = 0x10b
blog = 0x15a                        bnext = 0x0000000000000000         

PAGE HEADER:

Page @0x00000001E85CC000

m_pageId = (1:118)                  m_headerVersion = 1                 m_type = 1
m_typeFlagBits = 0x0                m_level = 0                         m_flagBits = 0x8000
m_objId (AllocUnitId.idObj) = 84    m_indexId (AllocUnitId.idInd) = 256
Metadata: AllocUnitId = 72057594043432960                               
Metadata: PartitionId = 72057594039042048                                Metadata: IndexId = 0
Metadata: ObjectId = 245575913      m_prevPage = (0:0)                  m_nextPage = (0:0)
pminlen = 12                        m_slotCnt = 3                       m_freeCnt = 8045
m_freeData = 141                    m_reservedCnt = 0                   m_lsn = (32:252:2)
m_xactReserved = 0                  m_xdesId = (0:0)                    m_ghostRecCnt = 0
m_tornBits = 1862860983             DB Frag ID = 1                     

Allocation Status

GAM (1:2) = ALLOCATED               SGAM (1:3) = ALLOCATED             
PFS (1:1) = 0x61 MIXED_EXT ALLOCATED  50_PCT_FULL                        DIFF (1:6) = CHANGED
ML (1:7) = NOT MIN_LOGGED          

DATA:

Slot 0, Offset 0x60, Length 15, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD        Record Attributes =  NULL_BITMAP    Record Size = 15

Memory Dump @0x000000000940A060

0000000000000000:   10000c00 01000000 64000000 020000             ........d......

Slot 1, Offset 0x6f, Length 15, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD        Record Attributes =  NULL_BITMAP    Record Size = 15

Memory Dump @0x000000000940A06F

0000000000000000:   10000c00 02000000 c8000000 020000             ...............

Slot 2, Offset 0x7e, Length 15, DumpStyle BYTE

Record Type = PRIMARY_RECORD        Record Attributes =  NULL_BITMAP    Record Size = 15

Memory Dump @0x000000000940A07E

0000000000000000:   10000c00 03000000 2c010000 020000             ........,......

OFFSET TABLE:

Row - Offset                       
2 (0x2) - 126 (0x7e)               
1 (0x1) - 111 (0x6f)               
0 (0x0) - 96 (0x60)                

DBCC execution completed. If DBCC printed error messages, contact your system administrator.

 当Transaction 1（2,200）到达内存页时，它获取一个latch，这是一个EX Latch。然而片刻之后，Transaction 2（2,300）也想要一个EX Latch，但不能得到。它必须等待Transaction 1完成，你可以在sys.dm_os_wait_stats看到等待。

Transaction 1需要保留EX Latch来完成写入行、更新页头和偏移（offset），在释放Latch之前，它不会等待事务的完成。锁保护事务的完整性，而Latch保护内存的完整性。一旦Transaction 1的Latch释放，3,300事务就会进入，并拥有EX Latch，插入数据行、更行页头及偏移。

没有Latching，数据会丢失；有了latching就不会。不管事务使用哪种隔离级别，SQL Server都会通过Latch保护数据。