[Oracle]理解undo表空間

一、回退段介紹

在Oracle數據庫中，當某個事物對數據進行修改時，Oracle首先將數據的原始值保存到一個回退段中。一個事物只能將它的回退信息保存到一個回退段中，而多個並行事物可以使用同一個回退段。

（1）回退段的作用

回退段主要有4個作用，分別是：事物回滾、數據庫恢復、讀一致性、閃回查詢。

  --事物回滾：當事物執行失敗或用戶執行回滾操作(rollback)時，Oracle會利用保存在回退段中的信息將數據恢復到原來的值；

  --數據庫恢復：當數據庫實例運行失敗，在數據庫重啟恢復時，Oracle先利用重做日誌文件的信息對數據庫進行恢復（包括已提交和未提交的事務），再利用回滾段中的信息回滾未提交的事務；

  --讀一致性：當一個用戶對數據進行修改時，會預先將其原始值保存到回退段中，這時，如果有其它用戶訪問該數據，則訪問回退段中的信息，使當前用戶未提交的修改其他用戶無法看到，保證了數據的一致性；

  --閃回查詢：通過保留在回退段中的信息，用戶可以查詢某個數據在過去某個時刻的狀態

（2）回退段的工作方式

當事務開始時，系統分配給該事物一個回退段，在事務的整個生命周期中，當數據發生改變時，數據的原始值被復制到回退段中。回退段采用循環寫的方式進行工作，當事務寫滿回退段的一個區之後，會接著寫入回退段的下一個區，當所有的區都寫滿後，事務開始循環寫入到第一個區或者分配新的區（datafile為autoextend）。回退段歸用戶sys所有，每個回退段至少包含2個區。

二、回退表空間的管理

（1）創建undo表空間

在Oracle 11g中，創建undo tablespace有2種方法，一種是在創建數據庫時創建undo tablespace，另一種是使用create undo tablespace來創建undo tablespace。undo tablespace用來保存事務的回退信息，用戶不能在其中創建數據庫對象。

我們這裏介紹如何使用craete undo tablespace 來創建undo表空間。

--使用create undo tablespace

CREATE [BIGFILE | SMALLFILE] UNDO TABLESPACE tbs_name
DATAFILE 'path/filename' SIZE integer [K | M] [REUSE]
[AUTOEXTEND] [OFF | ON] NEXT integer [K | M] MAXSIZE [UNLIMITED | integer [K | M] ]
[EXTENT MANAGEMENT LOCAL] [AUTOALLOCATE]
[RETENTION GUARANTEE | NOGUARANTEE]

(2)修改undo表空間

可以使用alter tablespace修改undo表空間，允許對undo表空間進行如下操作：

  --添加undo表空間的數據文件；

  --重命名undo表空間的數據文件；

  --將undo表空間的數據文件聯機或脫機；

  --啟用或禁用保護回退信息在回退段中的保留時間；

例子1、當undo表空間容量不足時，可以考慮增加新的數據文件或改變數據文件的大小

--為undo tablespace添加新的數據文件
alter tablespace undotbs1 add datafile '/home/app/oracle/oradata/orcl/untbs02.dbf' size 50M;

--將undo tablespace裏面的untbs02.dbf文件擴充為100M
alter database datafile '/home/app/oracle/oradata/orcl/untbs02.dbf' resize 100M;

（3）刪除undo表空間

與普通表空間一樣，可以使用drop tablespace來刪除undo表空間，但是不能刪除當前正在使用的undo表空間。如果在undo表空間中含有任何未提交的事務的回退信息，則不能使用drop tablespace來刪除表空間。此外，即使已經使用drop tablespace刪除了undo表空間，在該表空間中也可能存在未過期的回退信息，這樣導致某些查詢所需的回退信息丟失。因此，在刪除時應該註意，不要刪除這樣的undo表空間。

（4）切換undo表空間

在數據庫運行過程中，可以從一個undo表空間切換到另一個undo表空間，由於初始化參數undo_tablespace是一個動態參數，直接修改即可，無需重啟實例，切換方式如下：

ALTER system SET UNDO_TABLESPACE = undotbs_name

在以下情況，undo表空間切換會發生錯誤：

  --指定的undo表空間不存在；

  --指定的表空間不是undo表空間；

  --指定的undo表空間正在被其它實例使用；

在完成undo表空間的切換後，任何新的事物的回退信息都會進入新的undo表空間中，如果舊的undo表空間還存在未提交的事務，則舊的undo表空間進入“掛起脫機狀態”，“掛起脫機狀態”的undo表空間不能被新的事務使用，也不能刪除，當前未提交的事務將繼續使用該表空間。當所有事務都提交完成後，舊的undo表空間進入脫機狀態。

例子2、切換undo表空間

--切換undo表空間
--實驗目的：

--   1.學會切換undo表空間

--   2.學會刪除undo表空間    
12:40:16 SQL> show parameter undo_tablespace                                        --【窗口1】查看當前undo表空間
NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
undo_tablespace                      string      UNDOTBS1

12:45:59 SQL> insert into dept values(50,'a','b');                                  --【窗口1】執行一條insert語句，且不提交
1 row inserted

SQL> alter system set undo_tablespace = UNDOTNS2;                                   --【窗口2】切換undo表空間
System altered
 
SQL> show parameter undo_tablespace;                                                --【窗口2】查看新的表空間
NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
undo_tablespace                      string      UNDOTNS2


SQL> drop tablespace undotbs1 including contents and datafiles;                     --【窗口2】刪除舊的表空間，報錯，提示舊的表空間正在使用
ORA-30013: undo tablespace 'UNDOTBS1' is currently in use

12:53:02 SQL> commit;                                                               --【窗口1】提交事務

SQL> drop tablespace undotbs1 including contents and datafiles;                     --【窗口2】過一段時間之後，成功刪除
 
Tablespace dropped

（5）回退信息保留時間

前面我們講了回退信息的4個作用，當我們提交了事務之後，回退信息對於事務回滾以及數據庫恢復已經不再起作用。但是，對於一個長事務而言，具有讀一致性的作用，保證查詢到的信息一直是舊的信息。此外，數據庫的各種閃回操作的實現也需要回退段中的信息。Oracle根據undo表空間的大小以及事物量的多少自動調整回退信息的保留時間，可通過調整初始化參數undo_retention設置回退信息在回退段中的保留時間：

-- 將回退信息的保留時間設置為1800s

SQL > ALTER SYSTEM SET UNDO_RETENTION = 1800 ;

需要註意的是，undo_retention是Oracle的一個”軟設置“，這個”軟設置“如何理解呢？例如，當用戶將UNDO_RETENTION參數設置為1800s後，Oracle會盡量的將回退信息保存1800s，但是，在這個過程中，如果回退表空間不夠用了，新的回退信息依然會將未達到1800s的回退信息覆蓋。

為了保證長時間的查詢的讀一致性以及各種閃回操作，我們也可以指定回退信息必須保留到undo_retention規定的時間，通過啟用undo表空間的retention guarantee特性，保證只有過期（已提交且達到undo_retention設定的值）的數據才會被覆蓋，即使undo表空間容量已經不足，也不會覆蓋未過期的回退信息。

--啟用retention_guarantee

SQL > ALTER TABLESPACE UNDOTBS1 RETENTION GUARANTEE;

三、查詢undo表空間

與undo表空間相關的數據字典如下：

例子3、查詢undo表空間中回退信息的當前狀態

SQL> select tablespace_name,segment_name,extent_id,status from dba_undo_extents;
 
TABLESPACE_NAME                SEGMENT_NAME                    EXTENT_ID STATUS
------------------------------ ------------------------------ ---------- ---------
UNDOTBS3                       _SYSSMU10_968665341$                    0 UNEXPIRED
UNDOTBS3                       _SYSSMU10_968665341$                    1 EXPIRED
UNDOTBS3                       _SYSSMU9_3484649867$                    0 UNEXPIRED
UNDOTBS3                       _SYSSMU9_3484649867$                    1 EXPIRED
...                            ...                                  ...  ...

undo表空間中區的狀態一共有3種：EXPIRED、UNEXPIRED、ACTIVE。

--EXPIRED：表示該回退信息對應的事務已經提交，保存時間超過保留區；

--UNEXPIRED：表示該回退信息對應的事務已經提交，保存時間沒有超過保留區；

--ACTIVE：表示回退信息對應的事務還沒有提交，該區還在使用；

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