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簡略引見SQL Server中的自旋鎖

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為何我們須要自旋鎖？
用闩鎖同步多個線程間數據構造拜訪，在每一個同享數據構造前都放置一個闩鎖沒成心義的。闩鎖與此慎密聯系關系：當你不克不及取得闩鎖（由於其別人曾經有一個不兼容的闩鎖拿到），查詢就會強迫期待，並進入掛起（SUSPENDED）狀況。查詢在掛起狀況期待直到可以拿到闩鎖，然後就會進入可履行（RUNNABLE）狀況。關於查詢履行只需沒有可用的CPU，查詢就一向在可履行（RUNNABLE）狀況。一旦CPU有余暇，查詢會進入運轉（RUNNING）狀況，最初勝利獲得到闩鎖，用它來掩護拜訪的同享數據構造。下圖展現了SQLOS對調和線程調劑完成的狀況機。

由於太多聯系關系的闩鎖，對“勞碌”數據構造應用闩鎖掩護沒成心義。是以SQL Server完成所謂自旋鎖（Spinlocks）。自旋鎖就像一個闩鎖，存儲引擎應用的一個輕量級同步對象，用來同步對同享數據構造線程拜訪。和闩鎖的重要差別是你積極期待自旋鎖——不分開CPU。在自旋鎖上的“期待”總會產生在運轉（RUNNING）狀況的CPU。在你閉合輪回裡扭轉直到取得自旋鎖。這就是所謂的勞碌期待（busy wait）。自旋鎖的最年夜長處是當查詢在自旋鎖上期待時，不會觸及到高低文切換。另外一方面勞碌期待糟蹋CPU周期，其他查詢或許能對它們更有用的應用。

為了不太多的CPU周期糟蹋，SQL Server 2008 R2及後續版本完成所謂的指數賠償機制（exponential backoff mechanism），那邊在CPU上一些時光的休眠後，線程停滯扭轉。在線程進入休眠時代，增長了測驗考試取得自旋鎖的超時。這個行動可以下降對CPU機能的影響。

（彌補解釋：Spinlock中文可以稱為自旋鎖。它是一個輕量級的，用戶態的同步對象，和critical section相似，然則粒度比前者小多了。它重要用來掩護某些特定的內存對象的多線程並發拜訪。Spinlock是排他性的。一次只能一個線程具有。

Spinlock的設計目的長短常快和高效力。Spinlock外部若何任務呢？它起首試圖取得某個對象的鎖，假如目的被其它線程占領，就在那邊輪詢（spin）必定時光。假如還得不到鎖，就sleep一小會，然後持續spin。重復這個進程直到獲得對象的占領權。）

自旋鎖與毛病消除
對自旋鎖毛病消除的重要DMV是 sys.dm_os_spinlock_stats。這個DMV裡前往的每行都代表SQL Server裡的一個自旋鎖。SQL Server 2014完成了262個分歧自旋鎖。我們來具體看下這個DMV裡的各個列：

name：自旋鎖稱號
collision：當測驗考試拜訪掩護的數據構造時，被自旋鎖壅塞的線程次數
spins：在輪回裡測驗考試取得自旋鎖的自旋鎖線程次數
spins_per_collision：扭轉和碰撞之間的比率
sleep_time：由於退避線程休眠時光
backoffs：為了其他線程在CPU上持續，線程退避次數
在這個DMV裡最主要的列是backoffs，關於特定的自旋鎖類型，這列告知你退避產生頻率。高頻率的退避會屈從於CPU消費惹起SQL Server裡的自旋鎖競爭（Spinlock Contention）。我就見過一個32核的SQL Server辦事器，CPU運轉在100%而不停止任何任務——典范的自旋鎖競爭症狀。

對自旋鎖成績停止毛病消除你可使用擴大事宜供給的sqlos.spinlock_backoff。當退避（backoff）產生時，就會觸發這個擴大事宜。假如你捕捉了這個事宜，你還要包管你應用異常好的選擇性謂語，由於在SQL Server裡退避會常常產生。一個好的謂語可所以特定的自旋鎖類型，經由過程適才提到的DMV你曾經看到。以下代碼給你展現了若何創立如許的擴大事宜會話。

 -- Retrieve the type value for the LOCK_HASH spinlock.
 -- That value is used by the next XEvent session
 SELECT * FROM sys.dm_xe_map_values
 WHERE name = 'spinlock_types'
 AND map_value = 'LOCK_HASH'
 GO
 
 -- Tracks the spinlock_backoff event
 CREATE EVENT SESSION SpinlockContention ON SERVER 
 ADD EVENT sqlos.spinlock_backoff
(
 ACTION
 (
  package0.callstack
 )
  WHERE
 (
  [type] = 129 -- <<< Value from the previous query
 )
) 
ADD TARGET package0.histogram
 (
  SET source = 'package0.callstack', source_type = 1
 )
 GO

從代碼裡可以看到，這裡我在挪用客棧（callstack）上應用了直方圖（histogram）目的來bucktize。是以關於特定的自旋鎖，你可以能夠到SQL Serve裡生成的最高退避（backoffs）代碼途徑。你乃至可以經由過程啟用3656跟蹤標志（trace flag）來標識挪用客棧。這裡你可以看到來自這個擴大會話的輸入：

sqldk.dll!XeSosPkg::spinlock_backoff::Publish+0x138
sqldk.dll!SpinlockBase::Sleep+0xc5
sqlmin.dll!Spinlock<129,7,1>::SpinToAcquireWithExponentialBackoff+0x169
sqlmin.dll!lck_lockInternal+0x841
sqlmin.dll!XactWorkspaceImp::GetSharedDBLockFromLockManager+0x18d
sqlmin.dll!XactWorkspaceImp::GetDBLockLocal+0x15b
sqlmin.dll!XactWorkspaceImp::GetDBLock+0x5a
sqlmin.dll!lockdb+0x4a sqlmin.dll!DBMgr::OpenDB+0x1ec
sqlmin.dll!sqlusedb+0xeb
sqllang.dll!usedb+0xb3
sqllang.dll!LoginUseDbHelper::UseByMDDatabaseId+0x93
sqllang.dll!LoginUseDbHelper::FDetermineSessionDb+0x3e1
sqllang.dll!FRedoLoginImpl+0xa1b
sqllang.dll!FRedoLogin+0x1c1
sqllang.dll!process_request+0x3ec
sqllang.dll!process_commands+0x4a3
sqldk.dll!SOS_Task::Param::Execute+0x21e
sqldk.dll!SOS_Scheduler::RunTask+0xa8
sqldk.dll!SOS_Scheduler::ProcessTasks+0x279
sqldk.dll!SchedulerManager::WorkerEntryPoint+0x24c
sqldk.dll!SystemThread::RunWorker+0x8f
sqldk.dll!SystemThreadDispatcher::ProcessWorker+0x3ab
sqldk.dll!SchedulerManager::ThreadEntryPoint+0x226

應用供給挪用客棧，不難找出自旋鎖競爭產生的處所。在誰人指定的笤俑客棧裡競爭產生在LOCK_HASH自旋鎖類型裡，它是掩護鎖治理器的哈希表。每次在鎖治理器裡加鎖或解鎖被履行時，自旋鎖必需在對應的哈希桶裡取得。如你所見，在挪用客棧裡，當從XactWorkspacelmp類挪用GetSharedDBLockFromLockManager函數時，自旋鎖被取得。這表現當競爭到數據庫時，同享數據庫鎖被測驗考試獲得。最初在用很高的退避（backoffs）的LOCK_HASH自旋鎖裡，這屈從於自旋鎖競爭。

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