oracle数据库中undo机制(一)

一、提交与回滚的机制对比

1.提交机制

Oracle提供了多种机制（如管道、外部程序或utl_file）来从PL/SQL块中推送消息，以便及时发现提交与查询数据之间的差异。
提交时，Oracle不需要重新标记所有已更改的块，以避免与更改本身相同的时间消耗。
Oracle设计为使提交尽可能快，而允许回滚机制更慢。

2.回滚机制

如果决定回滚而不是提交，Oracle需要一个机制来按相反顺序链接所有更改的撤销记录，以便撤销更改。
由于实际回滚更改是（或应该是）相对于提交的罕见事件，Oracle优化了提交过程，而回滚过程可以更慢。

二、Undo段头块

1. Undo段头块概述

Undo段头块是存储在Undo表空间中的一个特殊块，它包含了Undo段的控制信息和事务表。
存储Undo信息：Undo段头块用于存储Undo段的控制信息，这些信息对于数据库事务的回滚和一致性至关重要。
事务控制：每个Undo段头块中都包含一个事务控制部分，它保存了关于该段事务表状态的汇总信息。

2. Undo段头块的组成部分

事务表:事务表是一个简短的列表，保存在每个Undo段头块中，包含最近事务的参考详细信息。
事务控制:事务控制部分包含有关Undo段事务表状态的汇总信息。

3. Undo段头块中的关键信息

• 3.1 数据块地址（DBA）
  DBA是Redo Change Vector中最重要的细节之一，它标识了将要写入的块的块头信息，例如块0x0080009a，这可能是数据文件2（Undo表空间所在的文件）的块154。
• 3.2 事务ID
  事务ID是最近修改了该块的事务的标识，格式为Undo段.Undo槽.Undo序列号。

SQL> select trunc(ID1/65535) usn,mod(id1,65535) slot,id2 wrap# from v$lock where type='TX';
       USN       SLOT      WRAP#
---------- ---------- ----------
        10         31        880
SQL> select XIDUSN,XIDSLOT,XIDSQN,STATUS from v$transaction where status='ACTIVE';
    XIDUSN    XIDSLOT     XIDSQN STATUS
---------- ---------- ---------- --------------------------------
        10         21        880 ACTIVE

三、事务表

事务表是记录在Undo段中的重要组件，用于追踪和管理事务信息。事务表中的条目数量有限，因此只能记录一定数量的近期事务。必须重复使用条目，这涉及到wrap#列的使用。
wrap#列:每次重用事务表中的条目时，该条目的wrap#值会递增。
事务控制:是Undo段头块中的一个部分，包含有关该段事务表状态的汇总信息。包含用于指示下一个和最后一个使用的事务表槽的信息。

1.事务表条目的重用和信息保存

在重用事务表条目前，Oracle需要保存该条目中的信息。每个事务表条目的提交SCN（系统变更号）和事务的第一个Undo记录的地址被写入事务控制中。之前的事务控制信息被写入新事务的第一个Undo记录中，形成可用于回滚事务表的Undo记录链表。

2. Oracle错误ORA-01555

如果Oracle在跟随Undo段的指针列表时遇到一个具有错误seq（化身）号的Undo块，将引发Oracle错误ORA-01555，“snapshot too old”，因为所需的块已被重用。

3. 事务表信息的访问

无需进行块转储，即可通过xktuxe结构访问事务表信息。xktuxe是一个特殊的结构，查询该结构会导致Oracle访问数据库中每个Undo段的每个Undo段头块。该结构的内容格式化不同，且cmt列（事务提交时间）不可用。

4. x$ktuxe

• indx：标识事务表中的行，通常被称为事务表槽号。不是物理存储在块中的值，而是通过位置推导得出。
• ktuxesta：事务状态。
• ktuxecfl：相关的控制标志。
• ktuxesqn：事务序列号。
• wrap#：
• ktuxescnw（scnW）：某种 SCN 相关的值。
• ktuxescnb（scnB）：另一种 SCN 相关的值。
• ktuxerdbf（dba_file）：数据文件号。
• ktuxerdbb（dba_block）：数据块号。
• ktuxesiz（nub）：相关数量。

SQL> select addr,kaddr,sid,type,trunc(id1/65535),mod(id1,65535),lmode,ctime from v$lock where type ='TX';
ADDR             KADDR                   SID TYPE TRUNC(ID1/65535) MOD(ID1,65535)      LMODE      CTIME
---------------- ---------------- ---------- ---- ---------------- -------------- ---------- ----------
000000006C945A18 000000006C945A50        415 TX                  9             32          6        132

SQL> select indx,ktuxeusn,ktuxesta,ktuxecfl,ktuxesqn wrap#,ktuxescnw scnW,ktuxescnb scnB,ktuxerdbf dba_file,ktuxerdbb dba_block,ktuxesiz nub from x$ktuxe where  KTUXESTA='ACTIVE';
      INDX   KTUXEUSN KTUXESTA                         KTUXECFL                            WRAP#       SCNW       SCNB   DBA_FILE  DBA_BLOCK        NUB
---------- ---------- -------------------------------- ------------------------------ ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
       393          9 ACTIVE                           NONE                                 1023          0    2460321          4       2889          1

SQL> select XIDUSN,XIDSLOT,XIDSQN,UBAFIL,UBABLK,STATUS,START_TIME,FLAG,SPACE from v$transaction where XIDUSN=9;
    XIDUSN    XIDSLOT     XIDSQN     UBAFIL     UBABLK STATUS                           START_TIME                                     FLAG SPACE
---------- ---------- ---------- ---------- ---------- -------------------------------- ---------------------------------------- ---------- ------
         9         23       1023          4       2889 ACTIVE                           01/24/25 23:26:48                              3587 NO 

四、事务的开始和结束定义

1.事务开始

• 会话启动事务时，会选择一个undo段（undo segment），并从事务表中选取一个条目。
• 增加wrap#值，将事务状态更改为“active”（值为10）。
• 修改其他一些列。
• 由于这是对数据库块的更改，将生成一个带有OP代码5.2的redo变更向量（redo change vector），最终进入redo日志文件。
• 这表明会话具有一个活动的事务，并将其写入数据库。

2. 事务结束

• 通常是commit
• 将事务状态更改为“free”（值为9）
• 修改其他一些列。
• 由于这是对数据库块的更改，将生成一个带有OP代码5.4的redo变更向量（redo change vector），最终进入redo日志文件。
• 调用lgwr写日志

五、数据块

 Itl           Xid                  Uba         Flag  Lck        Scn/Fsc
0x01   0xffff.000.00000000  0x00000000.0000.00  C---    0  scn  0x0000000000261876
0x02   0x0000.000.00000000  0x00000000.0000.00  ----    0  fsc 0x0000.00000000
0x03   0x0000.000.00000000  0x00000000.0000.00  ----    0  fsc 0x0000.00000000
bdba: 0x0041c421
data_block_dump,data header at 0xa2a54074
===============
tsiz: 0x1f88
hsiz: 0x26
pbl: 0xa2a54074
     76543210
flag=--------
ntab=1
nrow=10
frre=-1
fsbo=0x26
fseo=0x1b73
avsp=0x1b4d
tosp=0x1b4d
0xe:pti[0]  nrow=10 offs=0
0x12:pri[0] offs=0x1f16
0x14:pri[1] offs=0x1ea2
0x16:pri[2] offs=0x1e31
0x18:pri[3] offs=0x1dd3
0x1a:pri[4] offs=0x1d5f
0x1c:pri[5] offs=0x1d01
0x1e:pri[6] offs=0x1ca3
0x20:pri[7] offs=0x1c2f
0x22:pri[8] offs=0x1bd1
0x24:pri[9] offs=0x1b73
block_row_dump:
tab 0, row 0, @0x1f16
tl: 114 fb: --H-FL-- lb: 0x0  cc: 22
col  0: [ 3]  53 59 53
col  1: [ 3]  54 53 24
col  2: *NULL*
col  3: [ 2]  c1 11
col  4: [ 2]  c1 07
col  5: [ 5]  54 41 42 4c 45
col  6: [ 7]  78 77 04 11 01 39 0c
col  7: [ 7]  78 77 04 11 02 2f 3a
col  8: [19]  32 30 31 39 2d 30 34 2d 31 37 3a 30 30 3a 35 36 3a 31 31
col  9: [ 5]  56 41 4c 49 44
col 10: [ 1]  4e
col 11: [ 1]  4e
col 12: [ 1]  4e
col 13: [ 2]  c1 02
col 14: *NULL*
col 15: [13]  4d 45 54 41 44 41 54 41 20 4c 49 4e 4b
col 16: *NULL*
col 17: [ 1]  59                                                                                                                                                                                                                        
col 18: [ 1]  4e
col 19: [14]  55 53 49 4e 47 5f 4e 4c 53 5f 43 4f 4d 50
col 20: [ 1]  4e
col 21: [ 1]  4e
tab 0, row 1, @0x1ea2

1. Itl
   • 表示数组索引，用于列表中。
   • 数字不是物理存储在块中，而是由执行转储的代码生成。
   • 用于行的锁字节（lb:）中，显示哪个事务锁定了该行。
2. Xid
   • 表示事务ID。
3. Uba
   • 表示撤销记录地址。
4. Flag
   • 包含多种标志位，用于描述事务的状态和特性。
   • 例如："-B–"可能与递归事务中的索引块拆分有关。
   • 该标志意味着UBA指向一个记录，该记录保存了ITL条目的先前内容，但这一点尚未得到确认。
5. Lck
   • 表示锁状态。
6. Scn/Fsc
   • 表示系统变更号（SCN）或文件系统更改号（FSC）。
   • SCN用于记录事务的提交点。
   • FSC用于记录事务的回滚点。
     六、数据块转储分析
7. 数据块头部信息
   • tsiz: 0x1fa0 表示数据块的总大小。–8096
   • hsiz: 0x18 表示头部大小。
   • pbl: 0xa2a54074 表示数据块的物理位置。
   • flag: 表示数据块的标志位。
   • ntab: 1 表示表的数量。
   • nrow: 10 表示行的数量。
   • frre: -1 表示自由空间的行号。
   • fsbo: 0x26 表示自由空间的偏移量。
   • fseo: 0x1b73 表示下一个行条目的偏移量。
   • avsp: 0x1b4d 表示可用空间的偏移量。
   • tosp: 0x1b4d 表示顶部空间的偏移量。
8. 行条目信息
   • pti[0] 表示第一个行条目。
   • nrow=10 表示行的数量。
   • offs=0 表示行条目的偏移量。
   • pri[0] 表示第一个行。
   • offs=0x1f16 表示行的偏移量。
   • pri[1] 表示第二个行。
   • offs=0x1ea2 表示行的偏移量。
   • pri[2] 表示第三个行。
   • offs=0x1e31 表示行的偏移量。
9. 行数据转储
   • 显示了三个行的数据。
   • 每个行包含两个列。
   • 列的值分别为[ 3] 53 59 53。