Oracle Undo 原理


从9i开始，Oracle还提供了一种新的撤销数据（Undo Data）管理方式，就是使用Oracle自动管理的撤销（Undo）表空间（Automatic Undo Management，通常被缩写为AUM）。


（1）检查empno=7788记录在Buffer Cache中是否存在，如果不存在则读取到Buffer Cahce中；
（2）在回滚表空间的相应回滚段事务表上分配事务槽，这个操作需要记录Redo信息；
（3）从回滚段读入或都在Buffer Cache中创建sal = 3000的前镜像，这需要产生Redo信息并记入Redo Log Buffer；
（4）修改Sal = 4000，这是update的数据变更，需要记入Redo Log Buffer；
（5）当用户提交时，会在Redo Log Buffer记录提交信息，并在回滚段标记该事务为非激活（INACTIVE）。


如果用户回滚（Rollback）事务，则Oracle需要从回滚空间中把前镜像数据读取出来，修改数据缓冲区，完成回滚，这个过程本身也要产生Redo，所以回退这个操作是很昂贵的。


在性能优化中，有一个性能指标称为平均事务回滚率（Rollback per Transaction）,用来衡量数据库的提交与回滚效率。


对于insert操作，回滚段只需要记录插入记录的rowid，如果回退，只需将该记录根据rowid删除即可；对于update操作，回滚段只需要记录被更新字段的旧值即可（前镜像），回退时通过旧值即可（前镜像），回退时通过旧值覆盖新值即可完成回滚；对于delete操作，Oracle则必须记录整行的数据，在回滚时，Oracle通过一个反向操作恢复删除的数据。


对于相同数据量的数据操作，通常insert产生最少的Undo，update产生的Undo居中，而delete操作产生的Undo最多。 这也就是我们经常看到的，当一个大的Delete操作失败或都回滚，总是需要很长的时间，并且会有大量的Redo生成。


回滚段在Undo表空间分配，其数据在Buffer Cache内存中的管理方式与用户数据一致，同样按照相同的规则写出到Undo表空间的数据文件上。Undo表空间中的存储空间同样按照Segment来分配和使用。回滚段的作用除了回退事务外，还要参与事务恢复，以及提供读一致性。

 


并发控制和一致性读
一方面Oracle通过锁定机制实现数据库的并发控制，别一方面通过多版本（Multi-versioning Model）模型来进行并发数据访问。


通过多版本架构，Oracle实现了读取和写入的分离，使用得写入不阻塞读取；读取不阻塞修改。这是Oracle数据库区别于其他数据库的一个重要特征。多版本模型在Oracle数据中是通过一致性读来实现的，一致性读也正是回滚表空间的主要作用之一。


回滚段的前世今生
在Oracle 9i之前，回滚表空间创建之后，Oracle随后创建回滚段供数据库使用，
可以通过如下命令指定使用特定的回滚段：
set transaction use rollback segment <rollback_segment_name>;


在11g中Undo段的命名规则有了进一步变化，现在将回滚段的创建时间戳包含在回滚段名称中。
SYS@ orcl> select segment_name, tablespace_name, status from dba_rollback_segs;
SEGMENT_NAME              TABLESPACE_NAME                STATUS
------------------------- ------------------------------ ----------------
SYSTEM                    SYSTEM                        ONLINE
_SYSSMU10_4131489474$    UNDOTBS1                      ONLINE
_SYSSMU9_1735643689$      UNDOTBS1                      ONLINE
_SYSSMU8_3901294357$      UNDOTBS1                      ONLINE
_SYSSMU7_3517345427$      UNDOTBS1                      ONLINE
_SYSSMU6_2897970769$      UNDOTBS1                      ONLINE
_SYSSMU5_538557934$      UNDOTBS1                      ONLINE
_SYSSMU4_1003442803$      UNDOTBS1                      ONLINE
_SYSSMU3_1204390606$      UNDOTBS1                      ONLINE
_SYSSMU2_967517682$      UNDOTBS1                      ONLINE
_SYSSMU1_592353410$      UNDOTBS1                      ONLINE


从Oracle 9i开始，Oracle引入了自动管理的Undo表空间，如果选择使用自动的Undo表空间管理，那么用户不再能够创建或删除回滚段，也不再需要为事务指写回滚段，这一切由Oracle自动进行。


SYS@ orcl> show parameter undo
NAME                                TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
undo_management                      string      AUTO
undo_retention                      integer    900
undo_tablespace                      string      undotbs1


在自动管理的Undo表空间下，回滚段的个数是Oracle根据数据库的繁忙程度自动分配或都回收的，数据库创建时缺省初始化10个回滚段。


SYS@ orcl> select * from v$rollname;


      USN NAME
---------- ------------------------------
        0 SYSTEM
        1 _SYSSMU1_592353410$
        2 _SYSSMU2_967517682$
        3 _SYSSMU3_1204390606$
        4 _SYSSMU4_1003442803$
        5 _SYSSMU5_538557934$
        6 _SYSSMU6_2897970769$
        7 _SYSSMU7_3517345427$
        8 _SYSSMU8_3901294357$
        9 _SYSSMU9_1735643689$
        10 _SYSSMU10_4131489474$


在系统繁忙时，可以从数据库的告警日志文件中看到回滚段的动态创建和释放过程


Created Undo Segment _SYSSMU11$


SMON offlining US=11


## 原有Undo表空间的回滚段会逐渐离线，新的表空间Undo段顺序创建
SQL> crreate undo tablespace undotbs2 datafile size 500M
SQL> alter system set undo_tablespace='UNDOTBS2';

 


Oracle 10g的UNDO_RETENTION管理增强
在AUM模式下，UNDO_RETENTION，默认是一个NO Guaranteed的限制。


从Oracle 10g开始，如果设置undo_retention为0，那么Oracle启用自动调整以满足最长运行查询的需要。
这个特性的引入伴随着几个新的隐含初始化参数：


SYS@ orcl> @GetHidPar
Enter value for par: undo_autotune
NAME                          VALUE          PDESC
------------------------------ --------------- --------------------------------------------------
_undo_autotune                TRUE            enable auto tuning of undo_retention


SYS@ orcl> @GetHidPar
Enter value for par: collect_undo_stats
NAME                          VALUE          PDESC
------------------------------ --------------- --------------------------------------------------
_collect_undo_stats            TRUE            Collect Statistics v$undostat


alter tablespace undotbs1 retention guarantee|noguarantee;


SYS@ orcl> select tablespace_name, contents, retention from dba_tablespaces;
TABLESPACE_NAME                CONTENTS  RETENTION
------------------------------ --------- -----------
SYSTEM                        PERMANENT NOT APPLY
SYSAUX                        PERMANENT NOT APPLY
UNDOTBS1                      UNDO      NOGUARANTEE
TEMP                          TEMPORARY NOT APPLY
USERS                          PERMANENT NOT APPLY


在数据文件autoextend off时，设置guarantee时当空间不足时会出现ORA-30036错误，在noguarantee时不会出现错误，这就是GUARANTEE与NOGUARANTEE的不同。

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