Oracle:UNDO机制

 

Oracle绝对禁止一个用户查看另一个用户未提交的事务数据。

    启动一个DML事务时，已修改数据的象前版本被缓存在database buffer cache，再有一个缓冲副本被写入一个回退段（undo segment）上。

    Undo segment三个重要目的：

    １用户发布rollback命令，则可用来恢复数据原状态。

    ２其他用户访问DML用户发布commit前的原数据，则提供一个已修改数据的读一致性视图。

    ３在实例恢复期间，用来rollback一个在实例故障刚发生前进行的未提交的事务。

    回滚段由范围组成，这个范围由５个或５个以上的Oracle块组成。

    回滚段工作方式：

    １在一个回滚段内，以环形方式循环使用范围，直到段装满。由用户的commit或rollback命令发布后释放回滚段内的范围。

    ２同一个undo segment可以存储很多个像前版本，同时，一个像前版本只会存储在一个undo segment而不会因空间等任何问题连接到其他undo segment。

    ３如果一个undo segment中的一个范围启动了一个事务的像前版本，且逐渐增长装满了该范围，此时会环绕到下一个临近的范围继续使用空间，此时如果下一个临近范围已经被其他事务占领，则绝对不会跳过该临近范围查找其他可用范围，而是会在这个范围之间创建一个新的范围来使用。

    ４一个undo segment能处理的事务个数，取决于Oracle块大小。

    ５每个数据库都至少有一个回滚段（系统回滚段），一旦创建了其他回滚段，则该回滚段将只用于处理数据目录读一致性和事务控制。

    ６set transaction use rollback segment命令可以申请一个指定的回滚段。

    ７LOB列不使用undo segment，而使用创建时分配给表的空间来存储像前版本。

    5.5.1  测量UNDO I/O性能

    5.5.1.1undo segment头部的争用

    Oracle 使用undo segment头部块中一个事务表来跟踪使用他的那些事务，其内容通常被缓存在database buffer cache中以便被搜索。OLTP上很有可能会因为访问这个头部发生等待。

    SQL> select event,total_waits,time_waited,average_wait

    from v$system_event where event like '%undo%' and event like '%slot%';

    average_wait：平均每毫秒等待的次数，等于０或接近于０最好。

    SQL>select class,count from v$waitstat

    where class in （'undo header','system undo header'）；

    count：等候访问undo segment头部的次数。理想情况下，该值等于０或接近于０最好。

    SQL>select n.name,s.usn,

    decode（s.waits,0,1,1-（s.waits/s.gets）） "RBS Header Get Ratio"

    from v$rollstat s,v$rollname n

    where s.usn = n.usn

    order by usn;

    RBS Header Get Ratio：等于１或接近１最好，至少为95%。

    5.5.1.2        undo segment范围的争用

    SQL>select class,count from v$waitstat

    where class ='system undo block' ;

    count：系统回滚段的范围的块争用次数

    SQL>select w.count,w.count/s.value as wait_ratio from v$waitstat w,v$sysstat s

    where w.class = 'undo block'

    and s.name = 'consistent gets';

    count：非系统回滚段的范围的块争用次数

    wait_ratio：回滚等待率，如果超过１%，则需要调整了。

    5.5.1.3        undo segment的环绕

    SQL> select n.name,s.usn,

    decode（s.waits,0,1,1-（s.waits/s.gets）） "RBS Header Get Ratio",s.wraps

    from v$rollstat s,v$rollname n

    where s.usn = n.usn

    order by usn;

    s.wraps：该回滚段被环绕到下一个范围的次数。次数太多表示段范围可能太小。

    5.5.1.4        undo segment的动态范围分配

    事务的像前版本在undo segment中发生环绕，而下一个范围已经分配给其他事务的像前版本，此时会在他们之间动态创建一个范围来给该事务的像前版本环绕。应避免以减少I/O。

    SQL> select event,total_waits,time_waited,average_wait

    from v$system_event where event = 'undo segment extension';

    time_waited：表示动态分配的等待次数。若值很高或不断增长，说明undo segment太少或太小。

    SQL>select n.name,s.usn,s.extends,

    decode（s.waits,0,1,1-（s.waits/s.gets）） "RBS Header Get Ratio",s.wraps

    from v$rollstat s,v$rollname n

    where s.usn = n.usn

    order by usn;

    s.extends：被动态添加的范围数。若经常发生动态添加，则说明undo segment可能太小。

    5.5.2        优化undo segment

    优化目标：

    １）        用户不用等待，就始终可找到undo segment来使用。

    ２）        用户始终能得到完成事务所需要的读一致性视图。

    ３）        回滚段不会引起过多的I/O。

    一般就是：

    １）        消除对undo segment header或block的争用。

    ２）        尽量最小化undo segment的扩充和环绕。

    ３）        避免undo segment用尽。

    ４）        始终拥有为用户提供一致性视图的undo segment。

    做法：

    １）        添加更多的undo segment 。

    ２）        增大现有undo segment。

    ３）        明确管理大事务的undo segment。

    ４）        undo segment需求最小化。

    ５）        使用自动管理功能。

    5.5.2.1        增加更多的undo segment

    最好把新添加的undo segment放在另外的磁盘的表空间内。对undo要求最多的是delete，其次是update，最后是insert。
Oracle建议，为每4个并发事务创建一个undo segment，最多只能添加20个undo segment.

    为了更准确的确定到底需要多大的undo segment，可以跟踪用户使用的undo segment大小：

    //查询当前用户所使用的undo segment大小

    SQL>select s.osuser,s.username,t.used_ublk

    from v$session s,v$transaction t

    where s.taddr = t.addr;

    t.used_ublk：单位为Oracle块，＊block size等于该用户将使用的size。

    //查询某个大事务的具体使用大小。

    １）        只保留一个undo segment online，其他的都offline。

    Alter rollback segment xxxxx offline;

    ２）        统计当前所使用了的undo segment大小。

    Select n.name,s.sun,s.writes from v$rollname n,v$rollstat s

    Where n.usn = s.usn and name != ‘SYSTEM’；

    s.writes：有多少字节的数据被写到该rollback segment上了。

    ３）        执行遇到回滚问题的大事务。

    如：delete from alarminfo;

    ４）        重新执行“２）”的统计，使用新查询的s.writes减去（－）“２）”中查询出来的s.writes值，就是“３）”中事务所要使用的undo segment大小。

    如果设置的undo segment大小是按大事务来设置，可能会浪费很多空间，只需要明确管理undo segment就可以了。

    典型错误：ORA-01555 SNAPSHOT TOO OLD

    一个修改事务很长时间未提交，别人查的时候在undo segment中找到了一个像前版本得到一致性读，别人还在查询到该修改前，最先修改的人提交了，并且此时undo segment中因为接受了commit而不守护该范围，此范围被其他事务写了。

    这时候就会发生这种错误，只需要在查一次就可以了。

    防范：

    １）        表上发生小事务时候，设法避免运行时间很长的查询。

    ２）        增加undo segment的大小和数量。

    一般设置：initial=512k,next=512k,minextents=20，这样就会创建一个10M的undo segment.

    5.5.2.2        明确管理大事务的undo segment

    创建一个很大的undo segment，专用于处理特定的事务。

    由于Oracle会自动把任务分配给undo segment，所以一般创建完和使用完后，需要手工把他们offline.

    １）        创建大回滚段。

    Create private rollback segment rbs_for_large_tran

    Storage （initial 10M next 10M） tablespace rbs;

    ２）        直到在作业开始前，把rbs_for_large_tran　联机。

    Alter rollback segment rbs_for_large_tran online;

    或：execute dbms_transaction.use_rollback_segment（‘rbs_for_large_tran’）；

    ３）        启动作业。

    Delete from alarminfo;

    ４）        一旦＂３）＂执行完，马上在另外一个窗口把该rbs_for_large_tran段offline.

    Alter rollback segment rbs_for_large_tran offline;

    注意：在作业中的任何commit，都将导致rbs_for_large_tran脱机。若脱机了，需重新联机。

    5.5.2.3        undo segment需求最小化

    最大限度的减少写往undo segment的项目数量和大小。

    如：

    imp的时候使用commit=y.

    exp的时候不要使用consistent选项。

    Sql*loader时设置适当的commit值。

    5.5.2.4        使用自动管理功能

    Oracle 9i的新功能，通过配置init.ora，让Oracle自动来进行管理undo segment（Oracle推荐）。

    undo_managementl

    =auto     //使用undo 自动管理（AUM）

    =manual   //不使用AUM。

    l undo_retention

    单位是秒。指定一个像前版本在commit后被保存的时间。（减少ORA-01555错误）

    l undo_suppress_errors

    FALSE，TRUE.指定是否抑制在RBU中可用的命令。

    l undo_tablespace

    指定用于AUM的表空间名。

    （同一时间，只能有一个undo tablespace在线，也必须有一个undo tablespace在线。

    如果数据库未创建而undo_management=auto，则系统自动创建一个SYS_UNDOTBS表空间来使用）

    创建的语法：

    create undo tablespace undo_tbs

    datafile ‘/u01/oradata/prod/undo01.dbf’  size  500M

    autoextend on

    next 5M maxsize 2000M;

    （不能指定初始范围和下一个范围大小，因系统要自己指定）

    估计undo tablespace大小的公式：

    Undo space = （undo_retention * （undo blocks per second * db_block_size）） + db_block_size;

    删除一个大的undo tbs：

    ８）        创建一个新的undo tbs　undo_tbs02.

    ９）        SQL>alter system setundo_tablespace=undo_tbs02;

    此时，新的事务会使用undo_tbs02，而以前的事务，依然会继续使用undo_tbs.

    １０）        待Undo_tbs上的所有事务commit或rollback，且超过了undo_retention指定的时间后，drop tablespace删除该undo tbs.

    （此时注意，如果drop 了undo_tbs，此时任何发生在undo_tbs的像前读都要报错，此时最好发生在alter命令前的所有事物都commit了或rollback了。）

    SQL>select u.begin_time,u.end_time,

    t.name "undo_tbs_name",

    u.undoblks "blocks_used",

    u.txncount "transactions",

    u.maxquerylen "longest query",

    u.expblkreucnt "expired blocks"

    from v$undostat u,v$tablespace t

    where u.undotsn = t.ts#;

    查询统计时间内，被undo使用的Oracke块数，发生的事务数，最长的查询时间，在需要查一致性时有多少块已经被覆盖（出现>0的数表示ORA-01555就很可能发生）。