一、认识UNDO
ORACLE的逻辑存储结构如下图所示，表空间--->段--->区--->块
一般的存放数据文件的表空间，往表空间里建几张表就有几个段，一个对象对应一个段（这里不讨论特殊情况）。
UNDO表空间和普通的数据表空间不同，ORACLE自动生成UNDO表空间，自动生成UNDO段，自动分配UNDO区，自动使用UNDO段，只要保证UNDO表空间的大小就可以，UNDO段自动维护。
9i之前，ORACLE自动生成UNDO表空间，自动分配UNDO段，手工分配UNDO区,如果UNDO段用完之后没有及时分配UNDO区，事务会挂起，大的DML操作经常因为UNDO段不够而失败。
注：系统中会同时存在两个回滚段：系统表空间回滚段和UNDO表空间回滚段
在SYSTEM表空间里也有一个回滚段，什么情况下才会用到SYSTEM表空间里的UNDO回滚段呢？
ORACLE操作数据字典时，比如建表，需要更新ORACLE的数据字典，而ORACLE的数据字典在SYSTEM表空间里，这时会使用SYSTEM表空间里的UNDO回滚段
如果UNDO表空间损坏，也会使用SYSTEM表空间里的UNDO段，ORACLE为了防止UNDO表空间损坏导致数据库启动失败，在系统表空间里预留少量的UNDO回滚段使用并备用
查看数据库当前UNDO表空间
SQL> show parameter undo_tablespace; |
查看回滚段表空间由哪些数据文件组成
SQL> select file_name,bytes/1024/1024/1024 from dba_data_files where tablespace_name like '%UNDOTBS%'; |
查看回滚段表空间里的段信息
SQL> select * from v$rollname; |
查看某个段
SQL> select segment_name,blocks,extents from dba_segments where segment_name='SYSSMU1$'; |
查看回滚段占用的区
SQL> select segment_name,tablespace_name,extent_id,file_id,blocks from dba_extents where segment_name='_SYSSMU1$'; |
二、UNDO的作用
2.1、回滚
ORACLE开始一个事务的时候，开始使用UNDO表空间。
一个事务开始时，ORACLE会拷贝一份修改前的数据放到UNDO表空间的UNDO段里，事务修改的块越多，必然使用的UNDO段就越多，当一个事务未完成就意外终止，ORACLE会自动回滚该事务，就是把修改前的数据再拷贝回来。
2.2、提供读一致性
A会话开始一个事务，把1改成2，未提交；B会话上来只能看到1，看不到2。
为什么会这样呢？B怎么会看到1而不是2呢？
原因：B通过构造CR块达到一致性读的目的。因为1在被修改成2之前就被拷贝到UNDO段里，B上来发现A会话没有提交，就在buffer cache里额外申请一个数据块，把回滚段里的数据1的镜像拷贝写到buffer cache供B会话读取。
2.3、实例恢复
ORACLE用redo log做实例恢复，前滚时里面有未提交的事务，这部分事务需要回滚(rollback)
三、UNDO段中区的状态
free
inactive
active
expired
检查undo段的状态
SQL> select usn,xacts,rssize/10241024/1024,hwmsize/1024/1024/1024,shrinks from v$rollstat order by rssize; |
查看区的状态
SQL> select extent_id,bytes,status from dba_undo_extents where segment_name='_SYSSMU1$'; |
如上图所示, UNDO表空间内分配了5个UNDO回滚段,绿色的段1，3，4，5表示没有被分配，它们的状态是Free；
A事务开始时，选择使用segment2，随着A事务的不断进行并且不提交，segment2会不断分配新的undo区，这些区此时的状态是Active；
A事务一旦提交，事务所占用的区就变成Inactive状态，但是ORACLE不一定释放这部分空间(ORACLE尽量不释放，但是有时空间不够也会覆盖它们)，因为ORACLE为了实现某一部分功能，希望已提交事务对应的UNDO表空间中的UNDO段中的UNDO区中的数据尽量保留一段时间，这段时间由参数undo_retention(默认900s ,15min)决定，过了这个时间，UNDO区的状态就变成expired,一般的，expired状态的区不会被释放成free 。
undo_retention这个参数的作用就是保证在规定的时间内，状态为Inactive的区不被覆盖(expired)，如果空间压力大，Inactive状态的区也会被覆盖(expired)，因为理论上是可以被覆盖的。
如果强烈希望ORACLE在undo_retention规定的时间内Iinactive状态的区不被覆盖，可以将表空间的模式设置成guarantee
SQL> alter tablespace undotbs1 retention guaranteee; SQL> alter tablespace undotbs1 retention noguarantee; |
查看更改情况
SQL> select tablespace_name,retention from dba_tablespace; |
事务开始会占用UNDO段，不够了就优先找free，free也没有就自动扩展UNDO表空间，扩容后就有free了。空间扩到不能再扩了，就用expired，用完了再扩；expired没有了，就用inactive，如果在guarantee模式，inactive状态的区不被覆盖，事务就挂起。
四、图解一个事务的操作流程
4.1 事务表、事务槽、回滚块的概念
UNDO表空间的UNDO段的第一个数据块(段头块)里存在一张事务表，这张事务表有47行，意味着每一个UNDO段头块可以有47个事务，一行一个,写上事务id(xid)。一个UNDO段最多可以同时有47个活动事务，意味着47个活动事务共用一个回滚段。
ORACLE尽量让一个事务占一个回滚段，实在没办法才让多个事务占一个回滚段，ORACLE还会尽量均匀将事务分配在各个回滚段上。
当一个事务开始时候，ORACLE给每一个事务分配一个事务ID(XID)，事务在回滚段表空间里寻找回滚段，首先在undo段头块的事务表里的某一个空行里写上自己的信息，同时，该事务还需要在被修改的数据块头的事务槽(1-255)里，找个空的事务槽写上自己的信息。
就是说事务表在UNDO段头块里，事务槽在被修改的数据块里，事务ID用来标识每一个不同的事务。
4.2 图解一个事务过程
1.事务开始，ORACLE会为每一个事务分配一个事务ID（XID），在undo表空间里的undo段的段头块里的事务表里找一行写上该事务ID，同时分配一个undo block 1，并将undo block 1的地址(UBA)写到事务表里，与事务表中的XID对应。XID既是一个事务编号也是一个地址，XID由块号、行号、被覆盖次数组成，三者共同标识唯一一个事务，通过XID可以找到事务表。
2.该事务若是要修改一个数据块，首先在该数据块头部的事务槽里找一行写上XID，XID与回滚段段头块里的XID对应。
3.若是修改目标数据块里的某五行数据，这五行数据就被写到了第一次分配的undo block 1。
4.当然，一个事务可以修改不止一个数据块，如果有第二个数据块被修改，同样的，也要在第二个即将被修改的数据块头部的事务槽里找一行写上XID，与回滚段段头块中的事务表里的XID对应。
5.在修改第二个数据块时，第一次分配的undo块如果已经被写满了，则要重新分配一个undo block 2，并将第二个被修改的数据块中的相应的行写到undo block 2中去。
6.事务表里的UBA指向最新的undo block 2。
undo block 1和undo block 2是存在先后顺序的，并且新老undo块串联起来，新的undo块指向上一个老的undo块。因为写undo块的时候是从undo block 1写到undo block 2再写到undo block 3，当需要做rollback的时候，需要先回滚undo block3 ，再回滚undo block 2,最后才是undo block 1。
五、模拟一个事务
向一张表里插入信息,模拟一个事务的开始
SQL>select * from t; SQL>insert into t values(1,'kkk'); |
在事务开始之前和之后分别查询事务ID，只有在事务开始之后才可以查看到事务ID（XID）
SQL>select xid,xidusn,xidslot,xidsqn,ubablk,ubafil from v$transaction; |
查看UNDO段的段头块信息
select * from v$rollname; |
查看回滚段断头块的地址
select header_block,header_file from dba_segments where segment_name='_SYSSMU1$'; |
把段头块dump下来,转储某个段头
alter system dump undo header '_SYSSMU1$'; |
也可以转储段头块
alter system dump datafile 5 block 4308; |
查看当前会话对应的进程ID，段头块以spid命名
select spid from v$process where addr in (select paddr from v$session) where sid = (select sid from v$mystat where rownum = 1); |
