管理還原資料

UNDO 表空間管理

1、對于DML語句來說，隻要修改了資料塊，Oracle資料庫就會将修改前的資料塊保留下來，儲存在undo segment裡面，而undo segment則儲存在undo表空間中

2、undo的管理

自動undo管理（Oracle9i開始）AUM

手工undo管理MUM

9i以後，就建議使用AUM，是以就不再讨論MUM

一條DML語句的執行流程update t set coll=‘A’ where coll=‘B’

1、在shared pool裡面進行解析，進而生成執行計劃

2、根據執行計劃，得出coll=‘B’的記錄存放在10号資料檔案的54号資料塊裡面

3、伺服器程序首先在buffer cache尋找一個可用的undo資料塊（如果一個事物已經送出，那麼這個事務曾經使用過的undo資料塊就可以被使用），如果沒有發現，則到undo表空間裡找到一個可用的undo資料塊，并調入到buffer cache。假設獲得的undo資料塊号為24号，位于11号undo資料檔案裡

4、将改變前的值，也就是B放入24号undo資料塊（buffer cache中）

5、由于undo資料塊發生了變化（隻要是資料塊發生變化，那麼就産生重做記錄），于是産生重做記錄，假設重做記錄号是120

6、在buffer cache裡面找到54号資料塊，如果沒有，則從10号資料檔案調入

7、将改變後的值，也就是A放入54号資料塊

8、由于資料塊發生了變化，于是産生重做記錄，假設重做記錄号是121

9、控制權傳回給使用者，如果使用SQLPLUS，那麼表現為光标傳回

10、使用者發出commit指令，觸發LGWR，将120、121這兩個重做記錄寫入聯機重做日志檔案中，将54号、24号兩個資料塊頭部所記錄的事務狀态标記設定為已送出，控制權傳回給使用者，如果使用SQLPLUS，那麼表現為光标傳回

11、這個時侯，54号和24号資料塊并不一定被DBWr寫入資料檔案，隻有在髒資料塊的數量達到一定程度的時候才會被寫入

事務送出以後，該事務所使用的undo資料塊就可以被覆寫，上面的例子中，第10步使用者送出以後，24号undo資料塊就可以被覆寫

Undo的作用

1、提供讀一執性

2、復原事務

3、執行個體恢複

讀一緻性

一個場景描述

讀一緻性是相對髒讀而言的，表T中有10000條記錄，擷取所有的記錄需要15分鐘的時間，目前時間為9點整，使用者發出一條select * from T指令，該語句在9：15完成。當使用者執行該語句到9：10分的時候，另外一個使用者發出了一條删除指令，将最後一條記錄删除，并且進行了送出。

到9點15分的時候，使用者傳回了多少條記錄。

如果是9999條，那麼就是髒讀、如果是10000條，那麼就是讀一緻性。

Oracle不會出現髒讀，提供讀一緻性，而且沒有阻塞DML操作

Oracle如何實作讀一緻性呢？

1、使用者在9點發出select語句的時候，伺服器程序會記錄9點那個時刻的SCN号（SCN号是以時間（timestamp）作為參數的一個函數傳回值，調用函數（預設以timestamp為參數）随時可以傳回這個時刻的SCN号，可以使用函數在SCN和timestamp之間進行轉換），假設該SCN号是SCN9：00，那麼SCN9：00一定大于等于記錄在所有資料塊頭部的ITL槽中的SCN号（如果有多個ITL槽，SCN最大的那個）

2、伺服器程序掃描T表的時候，會把掃描的資料塊頭部的ITL槽中的SCN号與SCN9：00進行比較，哪個更大。如果資料塊頭部的SCN小于SCN9：00，那麼說明這個資料塊在9：00以後沒有更改過，可以直接讀取，如果資料塊頭部的SCN号大于SCN9：00，則說明該資料塊在9：00以後更改過，已經不是9：00那個時刻的資料了于是要借助undo塊

3、9點10分，使用者更改了T表的最後一條記錄并送出（無論是否送出，隻要是更改了T表，使用者就會去讀undo資料塊），假設被更改的是N号資料塊，那麼N号資料塊頭部的ITL槽中記錄的SCN被修改為SCN9：10，當伺服器程序掃描到這個資料塊的時候，發現ITL槽中的SCN9：10大于SCN9：00，說明該資料塊在9：00以後被更新了，于是伺服器程序到N号塊的頭部，找到SCN9：10所在ITL槽，由于ITL槽記錄了對應的undo塊的位址，于是伺服器程序找到undo資料塊，結合undo資料塊給使用者提供讀一緻性。

進一步複雜化問題

1、9點10分，更新了資料并且進行了送出，9點11分又對該資料塊進行了更新并且送出（假設資料塊隻有一個ITL槽）

2、那麼該ITL槽記錄的就是SCN9：11

3、這種情況如何處理，秘密在于undo資料塊中，除了記錄改變前的資料以外，因為資料塊的ITL槽也發生了變化，是以也進行了記錄，而ITL槽中記錄了undo塊的位址。9：00的時候資料塊的ITL槽中記錄了資料塊的SCN是8：50和對應的undo塊，9：10分的時候資料庫的ITL槽中記錄了資料塊的SCN是9：10和對應的undo（undo1），9：11分的時候資料庫的ITL槽中記錄了資料塊的SCN是9：11和對應的undo（undo2），Undo2中記錄了9：10的資料，以及9：10資料的undo位址undo1，undo1中記錄了9點以前的資料以及9點以前的undo資料

當使用者進行查詢的時候，伺服器程序掃描到N号資料塊，發現SCN9：11，大于SCN9：00，從ITL槽中找到undo塊的位址（undo2），undo2中記錄了改變前的資料和改變前的資料庫的ITL槽，發現undo2對應的SCN是9：10還是大于9：00，根據undo裡面記錄的ITL槽的改變前資訊，繼續向前找，找到undo1，發現SCN是8：50，小于9：00，使用這個undo的資料

如果在向前尋找的時候，沒有找到SCN小于9：00的資料（因為時間比較長，而且事務已經送出，是以復原段可能被覆寫），資料庫就會出現一個經典的錯誤ORA-01555（snapshoot too old），但是不會出現髒讀的情況。

最核心的就是：資料塊的資料發生改變，ITL槽也發生改變。這兩條資訊都會存儲到undo中。是以如果一個undo足夠的大，那麼一個資料塊的所有的undo資料塊是可以串聯起來的。可以從最近一直找到非常遠的過去。從資料塊開始往前找，一直找到很久以前的SCN。這個資料塊所有的變化都能夠找到。

ITL槽中記錄着這個資料塊的undo資料塊的位址。

一個資料塊中存儲很多條資料，update、insert、delete等DML操作，都會影響資料塊的SCN号。資料塊的SCN号反映了資料塊的變化過程。

復原事務：錯誤或者rollback指令都會産生復原

根據ITL槽中記錄的undo資料塊的位址，找到undo資料塊，恢複資料。

執行個體恢複

復原段的頭部記錄了事務表，每一個事務是否送出等資訊都存儲在裡面。

根據事務表的資訊進行執行個體恢複。

配置AUM

Oracle9i開始，我們不再使用手工的管理方式，是以“MANUAL”不再使用，使用“AUTO”

使用AUM需要配置兩個參數

指定這兩個參數以後，剩餘的工作讓Oracle來處理，例如undo segment的建立、擴充、收縮、删除等。

如果指定了undo_management，但是在指定undo_tablespace的時候，指定了一個錯誤的復原表空間，執行個體啟動的時候，會報錯。

如果沒有指定復原段表空間，系統查找第一個可用的復原段表空間，如果沒有找到，那麼就使用system表空間中的復原段，這不是我們希望看到的，因為對性能影響很大。

是以兩個參數都要很好的規劃

事務、undo segment

發生DML操作的時候，伺服器程序會選擇一個undo segment，具體算法如下：

1、首先嘗試将每一個undo segment綁定一個事務，也就是每個undo segment上隻有一個事務使用

2、如果不能發現完全空閑的undo segment，所有的undo segment都與事務綁定

3、系統嘗試将脫機的undo segment聯機

4、如果沒有可用的undo segment進行聯機，則會嘗試建立一個新的undo segment

5、如果上面的步驟都沒有成功（例如沒有可用空間了，不能建立undo segment），算法會嘗試尋找最早使用的undo segment，這種情況下，不同的多個事務會在同一個相同的undo segment裡同時進行

6、每隔12個小時會收縮一次，删除那些idle狀态的extent

7、DML操作需要undo時，發現空間不夠，則會喚醒SMON進行一次收縮，将undo segment裡面暫時沒有使用的extent拿過來使用

Oracle 在提供一緻性讀的過程中，具體的步驟如下

1、确認讀時刻的SCN

2、搜尋所有的資料塊的SCN要求小于讀時刻的SCN

3、如果搜尋的SCN小于讀時刻的SCN，直接讀取

4、如果搜尋的SCN大于讀時刻的SCN，根據資料塊裡面的ITL槽裡面記錄的undo資訊，找到改變前的資料、如果SCN還是大，順着ITL槽資訊串聯起來的undo塊繼續向前找

5、如果沒有找到小于讀時刻的SCN的資料塊，那麼就報錯ORA-01555

事務送出以後，undo復原段就可以被覆寫，而且我們在尋找undo資料塊的時候，這個被尋找的undo資料塊很可能已經被送出，是以出現ORA-01555錯誤不可避免。Oracle是如何來解決這個問題的呢？

Oracle定義了一個參數undo_retention

這個參數以秒為機關，表示當事務送出或者復原以後，該事務所使用的undo 塊裡的資料需要保留多長時間。

當保留的時間超過undo_retention所指定的時間以後，該undo塊才能夠被其他事務覆寫。

當我們使用AUM的時候，并且設定了undo_retention以後，undo塊的狀态就存在4種

Active：表示正在使用該資料塊的事務還沒有送出或者復原

Inactive：該資料塊上沒有活動的事務，該狀态的undo可以被其他事務覆寫

Expired：該資料塊持續inactive的時間超過undo_retention所指定的時間

Freed：該資料塊是空的，從來沒有被使用過

在AUM模式中，事務可以在不同的undo segment之間動态交換undo空間，也就是在不同的undo segment裡交換extents。

我們來看一下，一個事務需要更多的undo空間的時候，是如何進行處理的？

1、擷取undo表空間裡可用的、空的extents（segment的最小配置設定單元是extent）

2、擷取其他undo segment裡的expired狀态的extents

3、如果undo表空間裡的資料檔案啟用了自動擴充，則資料檔案進行自動擴充

4、如果undo表空間裡的資料檔案沒有啟用自動擴充，則擷取undo segment裡的inactive狀态的extents

5、如果還是沒有獲得可用空間，報空間不足的錯誤

1、undo表空間中一共存在5個undo segment

2、每個undo segment包括7個extents

3、當使用US5的事務需要額外的空間的時候，首先使用兩個F狀态的extent，如果還不夠用，繼續使用US4裡面三個F狀态的extents，如果還不夠用，使用US3裡面X狀态的extents，如果還不夠用，繼續使用US1裡面I狀态的extent，如果還不夠用，報空間不足的錯誤。

假設上面的資料檔案沒有配置自動擴充

1、AUM裡面配置設定extent的方式是高效率的，而且盡量避免使用I狀态的extent。

2、在Oracle10g裡面，如果undo表空間足夠，那麼Oracle會将undo資訊保留的時間與目前運作時間最長的查詢所需要的時間相同（一個很好的優勢，最大限度的避免了ORA-01555）

3、預設情況下，Oracle每隔30秒就收集統計資訊來自動調整undo retention，收集的資訊包括運作時間最長的查詢與産生undo的速度

我們通過設定undo_retention為0，那麼就使用上面的自動調整功能，而且以900秒為最低限

如果我們設定了undo_retention，那麼就使用這個參數作為undo_retention的值，不再支援動态的調整undo_retention

4、如果undo_retention設定為0，則執行個體會擷取運作時間最長的那個查詢所需要的時間，例如N秒，然後将undo資訊保留N秒，當undo表空間尺寸太小時，而不能保留這個最長時間，則盡可能的利用現有空間來讓undo保留的時間盡可能的長，并不會立刻擴充undo資料檔案，除非要覆寫的undo資訊是在900秒以内發生的，才會去擴充資料檔案。

管理undo表空間

1、一些正常性的操作，例如添加資料檔案、重命名資料檔案、将資料檔案聯機或者脫機，和普通的表空間操作沒什麼兩樣。

可以通過EM來進行操作

2、一個資料庫可以有多個undo表空間，但是在一個時刻，隻能有一個undo表空間起作用，通過參數undo_tablespace設定來指定一個undo表空間

上面做了一個undo 表空間的切換

1、舊的表空間上有事務正在執行，則該舊的表空間變成pending offline。

2、使用者事務正常運作，切換操作結束，不會等待舊的undo表空間的事務結束

3、切換以後，所有新的事務所産成的undo資料不會存放在舊的undo表空間，而是會使用新的undo表空間

4、pending offline狀态的undo表空間不能被删除

5、舊的undo表空間上的所有的事務都送出以後，舊的undo表空間從pending offline狀态變成offline狀态，表空間可以删除

6、drop tablespace undotbs1相當于drop tablespace undotbs1 including contents

7、如果undo表空間包含inactive狀态的undo資料塊，不影響被删除，但是可能産生ORA-01555錯誤，是以最好等待超過undo_retention以後，再删除表空間

建立第三個undo表空間

建立表test并插入一條資料

顯示目前的活動事務，以及對undo的使用。

Undo表空間直接被删除，為什麼呢？

因為我們認為在undo表空間上有活動事務。

因為在同一個會話中，如果有DDL語句，那麼前面的事務會被送出。

檢查復原段裡的資訊

插入一條資料，繼續檢查復原段裡的資訊

另起一個會話，切換了undo表空間。

會話還在，沒有被送出。

表空間不能被删除。

回到原來的會話中，将事務送出。

已經沒有會話，為什麼還不能被删除。

這就涉及了另外一個話題

Undo_retention參數不能保證undo資訊保留足夠的時間，oracle隻是盡量的保證undo資料塊不被覆寫掉，當空間不夠的時候，Oracle還是會将保留時間小于undo_retention的undo資料覆寫掉。

從Oracle 10g開始，我們可以在建立undo表空間的時候，設定retention guarantee屬性，進而讓不會出現上面的情況。

也就是說

當undo資料檔案不能擴充，并且undo資訊不夠用時，直接報錯，而不是覆寫那些inactive而又沒有expired的undo塊。

經過15分鐘以後，也就是undo_retention以後，表空間可以被删除。

表空間的這個參數是可以修改的。

設定Undo表空間的大小

1、借助視圖，看一下每隔十分鐘産生的undo塊的數量，oracle會保留最近7天的資料

如果資料庫啟動足夠長的時間，那麼會保留7天的資料，也就是1008行資料。

有公式可以計算如何設定undo的大小。但是我們最好還是借鑒Oracle提供的advisor。

根據系統的負載，不同的還原保留時間所需要的undo空間。

本文轉自bear_cat51CTO部落格，原文連結： http://blog.51cto.com/bearlovecat/851838，如需轉載請自行聯系原作者

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