BufferBusyWaits是怎么产生的？
哪些场景会产生Buffer Busy Waits
Buffer Busy Waits是Oracle 数据库常见的一个等待，特别是在并发写比较频繁的环境里。作为一个Oracle DBA，如果你从未遇到过Buffer Busy Waits等待，那么你算不上一个真正的Oracle DBA。
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产生这个等待的原因是，在内存级别，在同一时刻对同一内存块进行读写产生了争用。这里我以2个进程对数据块的操作为例，归纳出产生Buffer Busy Waits的场景：
写写，例如一个进程正在对内存块做更改，此时另一个进程也要修改这个内存块
写读，例如一个进程正在对内存块做更改，另一个进程此时想要读这个内存块。你可能会问，oracle为什么不去copy正在修改的块构造CR块，然后去读构造出的CR块，理由很简单，内存块正在写（变化）的过程中去做copy，是一个不安全的动作。
按照字符的排列组合，还剩”读读“、”读写“两个场景，这两个场景都不会导致产生Buffer Busy Waits（这里很重要的一个假设是2个进程），理由我们后面再给出，这里按住不表。
为什么要设计这个等待
Oracle为什么要设计这个等待，这是个好问题，本篇文章也主要是为了解答这个疑问。
“为什么”要比“是这样做的”的更重要，前者讲的是逻辑和洞见，后者描述的是过程和结果。
回答这个问题之前，首先设计一个场景，“假如没有这个等待，读写数据块是如何进行的”，当然这个场景是设计出来的，其实并不存在。
那我们开始，假设场景是这样子的，我们要对一个数据块做写入操作，遵循如下步骤：
首先依据数据块地址计算出（Hash算法）该块所在的Hash Bucket。
根据桶的编号，计算出保护这个桶的CBC Latch，然后申请CBC Latch，查找数据块在不在桶里，这里假设在内存里。
修改数据块。
释放CBC Latch。
以上的描述看似是非常通畅，但是存在一个问题，由于CBC Latch的持有是排他的，在持有CBC Latch的情况下，去修改数据块，那么这个Latch的持有时间就会比较长，这个长是相对于Latch的获取和释放这种CPU原子操作的，因此在持有CBC Latch的情况下修改数据块，对于读写频繁的数据库/块（热点块），那么势必会造成CBC Latch的争用，基于Latch的特性（自旋、休眠、再自旋），会造成大量CPU资源的浪费，导致数据库的性能低下。
为了解决这个问题，Oracle设计了Buffer Pin的功能。也就是说，Buffer Pin这个机制存在的价值，是为了降低CBC Latch的争用，节省CPU资源。
引入Buffer Pin后，修改数据块的大致步骤如下：
首先依据数据块地址计算出（Hash算法）该块所在的Hash Bucket。
然后申请CBC Latch，查找、定位到数据块
以X模式获取数据块的Buffer Pin。
释放CBC Latch
在Pin的保护下，修改数据块，完成后继续以下步骤
获得CBC Latch
释放Buffer Pin
释放CBC Latch
步骤复杂了许多，CBC Latch获取/释放共发生了两次，工作量似乎整整大了两倍。
可是极大程度降低了CBC latch的争用。 因为持有CBC Latch的时间变得极短。 持有CBC Latch，只是为了在buffer header上增加buffer pin，目的变得单纯和简单。
你可能会说，Oracle这种解决方案就是按了葫芦起了瓢，它只不过是转移了竞争，以前是CBC Latch的争用，现在是Buffer Pin的争用。
这句话并没错。
但是Buffer Pin的争用是不消耗CPU资源的。类似于队列锁的通知机制。而不会像Latch一样去做自旋。
读取数据块增加S模式的Buffer Pin，修改数据块增加X模式的Buffer Pin。S和S模式的Pin是兼容的，可以并发的读取，X和S模式是不兼容的，后来的读取会话需要产生等待。
文章的开头，我们举了2个进程操作同一内存块的例子，这里我们在有了一些知识之后，再做下总结和回顾。
写读，同一个时刻，如果一个进程以X模式持有了数据块的Buffer Pin，另一个进程想以S模式持有，那么就会出现争用，因为道理很简单，X模式的Buffer Pin和S模式的Buffer Pin不兼容。
写写，同理，两个同时欲修改同一个数据块的进程，只有一个进程可以获取X模式Buffer Pin，另一个会话产生Buffer Busy Waits等待。
我们平时经常说读不阻塞写，写不阻塞读，那是在物理的数据块级别，在内存里，在同一时刻对于同一个内存块的写读/写写都是互相阻塞的。
这里接着上面把场景补充完整，“读读”不会产生Buffer Busy Waits等待，因为Pin模式是兼容的。“读写”不会产生Buffer Busy Waits等待，一个进程正在读数据块，此时另一个进程要去写这个数据块，写进程很聪明，它会copy出一个current块出来（之前的块成为CR块），然后在current块上进行写操作，通过这种方式避免了竞争，规避了Buffer Busy Waits的争用。
因为前一个进程是在读取，而不是修改。这个场景下的copy就是安全的。
另外一点，因为读取数据库块需要在Buffer header上增加S模式的Buffer Pin，属于内存的修改操作，因此即使是读取操作，CBC Latch的持有也是排他的，但是这个增加Pin的时间极短，在压力正常的数据库环境中引起CBC Latch大量争用的可能性不大。
当然如果是大量进程对同一内存块频繁读取，就会引起CBC Latch的争用。
一些细节
最后，有必要对一些细节再做些补充：
一旦进程Pin住了一个数据块，不需要立即去UNPin（移除Pin）。ORACLE认为在本次调用后还有可能继续去访问这个数据块，因此直到本次调用结束才会做UNPin操作。
Oracle在对唯一索引/undo块/唯一索引的回表/索引root、branch块的设计上，在访问(读取）的时候，获取的是共享的CBC Latch，不需要去对Buffer加Pin，直接在持有共享CBC Latch的情况下读取数据块。这样做的原因是这些类型的块，发生修改的可能性比较小，因此Oracle单独的采用这种机制。因此对于普通数据块的读取都是需要获取2次CBC Latch，而对于这种特殊的数据块，只获取一次共享CBC Latch就可以了。
我们上面所说的情况都是在数据块已经存在在内存里的情况。如果数据块不在内存，有可能会产生Read By Other Session争用等待。
上面描述只符合10G后的版本。在10G前读读也会产生Buffer Busy Waits，10G后把这方面的Buffer Busy Waits归到了Read By Other Session等待里。
总结
本文讲述了Buffer Busy Waits是如何产生的及其机制，但是并没有讲解如何对其进行调优。Buffer Busy Waits等待设计的本质是为了降低CBC Latch的争用。以两个进程操作内存块为例，在“写写”、“写读”场景下会产生Buffer Busy Waits，在“读读”场景下不会产生Buffer Busy Waits等待，在“读/写”场景下，发生写操作的服务器进程会去Copy出一个current块来继续写操作，而不会去等待Buffer Busy Waits。
标题名称：BufferBusyWaits是怎么产生的？
标题来源：http://cdiso.cn/article/jhijgo.html
