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Oracle undo我们需要掌握什么

简介:

引言:undo Oracle数据库的重要组件,刚入门的朋友建议要把undo的原理和机制理解明白,尤其是和redo组件的区别和联系。了解undo就相当于对oracle恢复有了一半的理解。下面我们开始学习Oracle undo需要掌握什么!
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“分享技术~成就梦想”

一 大话UNDO
      Hi 大家好,我是Oracle 的无敌小安[中文名(small undo[英文名),首先我先来介绍一下自己吧,我诞生于一个大家庭Oracle,现在的一把手拉里.埃里森就是我的缔造者,我的诞生可谓Oracle立下了汗马功劳,使Oracle开拓缰野攻城略地!我的诞生是为了解决三个大问题,事物回滚,实例恢复,查询一致性。这样的功能使Oracle成为了关系型数据库中的佼佼者。
例如:读不会被写所阻塞,当我们读取的数据块正好被他人修改时,我们就可以找到undo段里保存的前映像来维护一致性。而其他数据库,sql server  mysql等都没有undo段,也就是说它们查询时可能被阻塞。
UndoRedo区别
好多人尤其是刚刚入门的朋友,总会把这两个概念搞混淆。
Redo:是基于安全考虑的,会记录数据库的所有变化,当数据被误修改时,使用redo可重新生成,事物重做。是前滚,就是从无到有的新创建。一个新生命的诞生。
Undo:是基于回滚的,当数据被误修改时,可以从修改的新状态回退到老状态,实现事物回滚,相当于撤销操作。是回滚,就像倒录音带一样,把走过的路反向在走一遍回到原点。
Undo目的:1.事物回滚:rollback   
           2.实例的恢复:掉电,死机,强制关库,把没有提交的事物全部回滚
           3.查询一致性:读不会被写所阻塞
Undo段:采用LRU最近最少使用算法来循环覆盖使用,它的块有activeinactivenew状态,如果块的状态为inactive那么后续的数据就可以覆盖它了。如果空间不够Oracle自动分配新空间。
分配:Oracle是按顺序循环使用的,不允许跨区覆盖。
回收:Oracle也是按顺序回收的,不允许跨区回收。
RollbackCommit标识位都一样,都代表事物的结束
Rollback:表示会回滚从上一次提交到现在的所有事物

二 数据库版本
SYS@LEO1> select * from v$version;
BANNER
--------------------------------------------------------------------------------
Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.1.0 - 64bit Production
PL/SQL Release 11.2.0.1.0 - Production
CORE    11.2.0.1.0      Production
TNS for Linux: Version 11.2.0.1.0 - Production
NLSRTL Version 11.2.0.1.0 - Production

三 示例演示回滚是否产生REDO日志。
原理解释:首先向大家明确一点,redo的产生机理是因为底层数据块的变化而产生的,这个数据块不管是数据文件的还是undo文件的,数据块的变化都会记录在redo日志里面。
OK我们再来看看undo回滚的原理,假设 一个数据块命名为A,这个A里面存放了数据1,现在我们要把这个1->修改->2->修改->3->修改->2->修改->1 步骤
1.先把1复制一份映像存放到undo块上用于回滚,这就是前映像,undo块改变产生redo记录
2.再把数据块上的1修改为2A改变产生redo记录,现在A中存放的是2
LEO1@LEO1> drop table leo2 purge;                              清理环境
Table dropped.
LEO1@LEO1> create table leo2 as select * from leo1 where rownum<10; 创建leo2表只需要9行记录即可
LEO1@LEO1> select a.name,b.value from v$statname a,v$mystat b where a.STATISTIC# =b.STATISTIC# and a.NAME='redo size';
NAME                                                             VALUE
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
redo size                                                           2362280
这是初始化的值
LEO1@LEO1> update leo2 set object_id=2 where object_id=1;     1->修改->2
1 row updated.
LEO1@LEO1> select a.name,b.value from v$statname a,v$mystat b where a.STATISTIC# =b.STATISTIC# and a.NAME='redo size';
NAME                                                             VALUE
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
redo size                                                           2362992
LEO1@LEO1> select 2362992-2362280 from dual;           这是产生的redo
2362992-2362280
-------------------------
            712
3.这时我们又想把2修改为3,还是先把2复制一份映像存放到undo块上用于回滚,这就是第二个前映像,undo块改变产生redo记录
4.再把A中的2修改为3A改变产生redo记录,现在A中存放的是3
LEO1@LEO1> update leo2 set object_id=3 where object_id=2;      2->修改->3
1 row updated.
LEO1@LEO1> select a.name,b.value from v$statname a,v$mystat b where a.STATISTIC# =b.STATISTIC# and a.NAME='redo size';
NAME                                                             VALUE
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
redo size                                                           2363348
LEO1@LEO1> select 2363348-2362992 from dual;       这是产生的redo
2363348-2362992
---------------------------
            356
5.我们又想把3回退为1,那么就需要先把3回退为2,由于我们在undo段上记录了每次改变的前映像,我们直接把前映像回滚回来即可(事物的回滚),使用第二个前映像把A中的3修改为2A改变会产生redo记录,现在A中存放的是2,因此这种回滚操作也会产生redo日志的,在使用第一个前映像把A中的2修改为1A改变会产生redo记录,现在A中存放的是1,此时rollback操作完毕事务结束。
我们用语句来实现一下上面的操作,rollback特点会回滚从上次提交到现在的所有事务,3->1
LEO1@LEO1> rollback;                                 3->修改->2->修改->1
Rollback complete.
LEO1@LEO1> select a.name,b.value from v$statname a,v$mystat b where a.STATISTIC# =b.STATISTIC# and a.NAME='redo size';
NAME                                                             VALUE
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
redo size                                                           2364608
LEO1@LEO1> select 2364608-2363348 from dual;    产生的redo量很大的
2364608-2363348
------------------------
           1260
小结:我们要知道rollbackcommit的标识位都一样都代表事务结束,同时也都会产生redo日志。

四 示例演示为数据库创建一个新的UNDO表空间。
Oracle 8i 需要手工创建undo表空间
Oracle 9i 自动管理UNDO表空间
Oracle 10g 11g 在创建数据库时,必须一起创建undo表空间
未来自动化是大趋势,Oracle 12c会更加的自动化 更加的智能
SYS@LEO1> show parameter undo
NAME                  TYPE      VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
undo_management       string      AUTO      Oracle自动管理表空间
undo_retention          integer     900        默认保留期15分钟
undo_tablespace         string      UNDOTBS1  Oracle默认undo表空间
SYS@LEO1> select tablespace_name,autoextensible from dba_data_files;
TABLESPACE_NAME                AUT
-------------------------------------------------------------
USERS                           YES
UNDOTBS1                       YES         这也显示当前使用的undo表空间
SYSAUX                          YES
SYSTEM                          YES
LEO1                             NO
Oracle 特点:可以创建好多个undo表空间,但只能使用其中一个,下面我们来创建一个新undo
SYS@LEO1> select tablespace_name,file_name,bytes/1024/1024,autoextensible from dba_data_files;
TABLESPACE_NAME   FILE_NAME                            BYTES/1024/1024   AUT
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
USERS             /u01/app/oracle/oradata/LEO1/users01.dbf   5                YES
UNDOTBS1         /u01/app/oracle/oradata/LEO1/undotbs01.dbf 165              YES
SYSAUX            /u01/app/oracle/oradata/LEO1/sysaux01.dbf  610              YES
SYSTEM            /u01/app/oracle/oradata/LEO1/system01.dbf  700              YES
LEO1              /u01/app/oracle/oradata/LEO1/leo1_01.dbf    400              NO
这是所有表空间文件路径和大小,当前undo表空间165M,我们把新的设置成100M
SYS@LEO1> create undo tablespace undotbs2 datafile '/u01/app/oracle/oradata/LEO1/undotbs02.dbf' size 100M;
Tablespace created.
UNDOTBS2         /u01/app/oracle/oradata/LEO1/undotbs02.dbf    100             NO
为什么设置成100M呢,这个大小因人而异,你可以根据自己系统的情况个性化设计满足需求即可。
SYS@LEO1> alter system set undo_tablespace=undotbs2;如果要使用新的undo表空间,必须切换到该表空间
System altered.
SYS@LEO1> show parameter undo
NAME                  TYPE      VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
undo_management       string      AUTO      Oracle自动管理表空间
undo_retention          integer     900        默认保留期15分钟
undo_tablespace         string      UNDOTBS2  成为新的默认undo表空间
小结:1.undo是一个很重要的表空间,一个数据库当且仅当只有一个undo表空间,如果我们想使用新的,必须切换到新表空间。
      2.我们不能删除当前正在使用的undo表空间,如果删除了数据库就会crash,如果发现空间太小或者undo段出现坏块,你必须先创建一个新的,再从老的切换过去。

五 示例分别说明什么是consistent read和current read?
一致性读这个话题由来已久,通俗的说一致性读,就是你什么时候发出select,不管查询了多长时间,返回的值都应该是你查询时刻时间点的。这个话题是由业务特性所引起的,是基于业务需求而来的,Oracle中由SCAN号顺序来实现
例如我们查询一张leo1
LEO1@LEO1> drop table leo1 purge;                      清理环境
Table dropped
LEO1@LEO1> create table leo1 as select * from dba_objects;  创建leo1
Table created.
LEO1@LEO1> set time on                               我们启动时间点显示
09:44:38 LEO1@LEO1> set autotrace traceonly
09:44:50 LEO1@LEO1> select * from leo1 where object_type='TABLE';  我们看一下执行计划
2818 rows selected.
Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2716644435
--------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation         | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
--------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT  |      |  3003 |   607K|   287   (1)| 00:00:04 |
|*  1 |  TABLE ACCESS FULL| LEO1 |  3003 |   607K|   287   (1)| 00:00:04 |
--------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
   1 - filter("OBJECT_TYPE"='TABLE')
Note
-----
   - dynamic sampling used for this statement (level=2)
Statistics
----------------------------------------------------------
          0  recursive calls
          0  db block gets
       1218  consistent gets
          0  physical reads
          0  redo size
     149962  bytes sent via SQL*Net to client
       2580  bytes received via SQL*Net from client
        189  SQL*Net roundtrips to/from client
          0  sorts (memory)
          0  sorts (disk)
       2818  rows processed
09:45:04 LEO1@LEO1>
我们从09:44:50发出select语句,到查询到结果是09:45:04,中间经过了14秒,如果这14秒内有另外的用户去修改我们查询的数据块,那么得到的结果是修改后的呢,还是修改前的呢,从业务的角度看,我们查询的是09:44:50select,那么不管查了多长时间,我们就想要这个时间点的结果,即查什么时候的就得到什么时候的结果就叫一致性读。
一致性读解决方案:就利用到了回滚段,当我们查询时发现这个数据块正在被修改,那么我们就要跳到回滚段上去读取它的前映像,结果不会因为块修改而改变。这就是著名的“读不会被写所阻塞定理”
Select统计信息里反应出的一致性读
0  db block gets              当前读0个块
1218  consistent gets          一致性读1218个块
当前读,什么是当前读,当前读就是我们操作的数据块一定是最当前的状态,这就会产生锁,防止多个会话同时操作一个数据块,谁先获得块谁就拥有修改权,其他会话就要等待。
例如我们修改一张leo1
10:13:24 LEO1@LEO1> update leo1 set object_type='leonarding' where object_type='TABLE';
2818 rows updated.
Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 3524047104
---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | UPDATE STATEMENT   |      |    12 |   132 |   287   (1)| 00:00:04 |
|   1 |  UPDATE            | LEO1 |       |       |            |          |
|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| LEO1 |    12 |   132 |   287   (1)| 00:00:04 |
---------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
   2 - filter("OBJECT_TYPE"='TABLE')
Note
-----
   - dynamic sampling used for this statement (level=2)
Statistics
----------------------------------------------------------
        285  recursive calls
      12121  db block gets
       3126  consistent gets
         13  physical reads
    2273320  redo size
        837  bytes sent via SQL*Net to client
        825  bytes received via SQL*Net from client
          3  SQL*Net roundtrips to/from client
          6  sorts (memory)
          0  sorts (disk)
       2818  rows processed
10:13:27 LEO1@LEO1>
我们从10:13:24发出update语句,到修改完是10:13:27,中间经过了3秒,这期间都是锁定状态,别的会话必须等待,如果修改完后我一直不提交,这些数据块就都是锁定的,此时如果有其他会话来查询这些数据块的内容,那么就要从回滚段里读取前映像数据了,不允许直接查看数据块当前的状态,因为新修改的数据还没有提交,事物还没有结束。
update统计信息里反应出的当前读
12121  db block gets              当前读12121个块,说明锁定了这么多个块
3126  consistent gets             一致性读相对就少很多
小结:这就是undo segmentconsistent readcurrent read方式下的运作机制。

六 示例演示一个导致ora-01555错误的场景
Ora-01555经典中的经典,直到现在Oracle还是没有完美解决,既然oracle使用到了回滚段来保证读一致性,有利必有弊,那么就会有快照太旧的情况发生,我们所查询的前映像被无情的覆盖了。
原因:就是当一个select查询等待时间太长,这个过程中查询的数据被修改完毕commit了,此时它的前映像就为inactive状态,如果这时候有其他会话也想用undo段,就会把inactive状态的回滚区覆盖掉,这时正好select查询完毕想读取它的前映像,发现已经被覆盖了,此时oracle会报ora-01555错误。理解原理很重要
我用一种叫做闪回查询的功能来实现ora-01555
flashback query:原理也是使用undo segment中的前映像,来查询出我们修改之前的数据映像,一般用于误操作恢复。可以基于时间闪回还可以基于SCN号闪回,一秒钟包括好几个SCN号,不管基于什么oracle内部都是按照SCN号顺序操作的。只要我们查找的原映像被覆盖了,就会报ora-01555错误。
实验
LEO1@LEO1> drop table leo3 purge;                              清理环境
Table dropped.
LEO1@LEO1> create table leo3 (name varchar2(20),sale number);       创建leo3
Table created.
这个表里记录下面4位小朋友去米国游玩的旅行费
LEO1@LEO1> insert into leo3 values('leonarding',10000);
1 row created.
LEO1@LEO1> insert into leo3 values('sunev_yu',20000);
1 row created.
LEO1@LEO1> insert into leo3 values('alan',30000);
1 row created.
LEO1@LEO1> insert into leo3 values('tigerfish',40000);
1 row created.
LEO1@LEO1> commit;
Commit complete.
看样子tiger最有钱了,跟着tiger走吃喝全都有!
LEO1@LEO1> select * from leo3;
NAME                       SALE
----------------------------------------------------------
leonarding                   10000
sunev_yu                    20000
alan                        30000
tigerfish                     40000
先查一下还没有ship之前的SCN号备用
LEO1@LEO1> select dbms_flashback.get_system_change_number scn from dual;  
       SCN
-----------------
   2595945
由于tiger的慷慨大方包吃包住,我们玩耍的很尽兴!在结束旅行之前大家去银行查一查每个人的cash book
LEO1@LEO1> update leo3 set sale=100 where name='tigerfish';
1 row updated.
LEO1@LEO1> update leo3 set sale=200 where name='alan';
1 row updated.
LEO1@LEO1> update leo3 set sale=300 where name='sunev_yu';
1 row updated.
LEO1@LEO1> update leo3 set sale=400 where name='leonarding';
1 row updated.
LEO1@LEO1> commit;
Commit complete.
 发现一个规律现金越少蹭功越强,在此向tigerfish  alan两位大师表达敬意!欧巴~阿加西~
LEO1@LEO1> select * from leo3;
NAME                       SALE
----------------------------------------------------------
leonarding                   400
sunev_yu                    300
alan                        200
tigerfish                     100
LEO1@LEO1> select dbms_flashback.get_system_change_number scn from dual;
       SCN
----------------
   2605429
SCN2595945~增长~2605429,记录着数据库所有变化,是持续增长的
这时他们都想看看来时每个人的现金额是多少,花了多少,回去好交差
LEO1@LEO1> select name,sale from leo3 as of scn 2595945;
NAME                       SALE
----------------------------------------------------------
leonarding                   10000
sunev_yu                    20000
alan                        30000
tigerfish                     40000
这些数据,就是从undo segment中读取出来的,我们需要指定当时的SCN号,我们要根据SCN号进行闪回查询。
LEO1@LEO1> alter database datafile '/u01/app/oracle/oradata/LEO1/undotbs02.dbf' autoextend off;
Database altered.
禁用undo表空间自动扩展功能
LEO1@LEO1> select tablespace_name,file_name,autoextensible from dba_data_files where tablespace_name='UNDOTBS2';
TABLESPACE_NAME   FILE_NAME                                  AUT
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
UNDOTBS2          /u01/app/oracle/oradata/LEO1/undotbs02.dbf      NO
我们现在开始覆盖undo segment中的inactive区中前映像,覆盖之后我们再查询时就会出现ora-01555
LEO1@LEO1> begin
for i in 1..100000 loop
update leo3 set sale=10000 where sale>=100;
rollback;
end loop;
end;
/
  2    3    4    5    6    7  
PL/SQL procedure successfully completed.
经典中的经典出现了ORA-01555
LEO1@LEO1> select name,sale from leo3 as of scn 2595945;
select name,sale from leo3 as of scn 2595945
                      *
ERROR at line 1:
ORA-01555: snapshot too old: rollback segment number 12 with name "_SYSSMU12_3331027169$" too small
ORA-01555:快照太旧:名为_SYSSMU12_3331027169$12号回滚段太小,哈~我们成功模拟出undo segment被覆盖场景。
小结:上述实验说明了undo分配是按顺序循环使用,不可跨区覆盖,undo回收也是按顺序循环回收,不可跨区回收。

undoredoconsistent readcurrent readORA-01555




 本文转自 leonarding151CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/leonarding/1167641,如需转载请自行联系原作者

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