监控和管理Oracle UNDO表空间的使用

监控和管理Oracle UNDO表空间的使用

对Oracle数据库UNDO表空间的监控和管理是我们日常最重要的工作之一，UNDO表空间通常都是Oracle自动化管理（通过undo_management初始化参数确定）；UNDO表空间是用于存储DML操作的前镜像数据，它是实例恢复，数据回滚，一致性查询功能的重要组件；我们常常会忽略对它的监控，这会导致UNDO表空间可能出现以下问题：
1).空间使用率100%，导致DML操作无法进行。
2).告警日志中出现大量的ORA-01555告警错误。
3).实例恢复失败，数据库无法正常打开。

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一.对Oracle自动化管理UNDO进行干预。

  由于UNDO是自动化管理，可干预的地方非常的少，更多的是监控，通过以下几个地方可对UNDO表空间实施一定的干预：

1).初始化参数

undo_management=AUTO    表示实例自动化管理UNDO表空间，从Oracle 9i开始，Oracle引进了AUM（Automatic Undo Management）。
undo_retention=900              事务提交后，相应的UNDO数据保留的时间，单位：秒。
undo_tablespace=UNDOTBS1 活动的UNDO表空间。
_smu_debug_mode=33554432
 _undo_autotune=TRUE

2).Automatic UNDO Retention

    Automatic UNDO Retention是10g的新特性，在10g和之后的版本的数据库，这个特性是默认启用的。
    在Oracle Database 10g中当自动undo管理被启用，总是存在一个当前的undo retention，Oracle Database尝试至少保留旧的undo信息到该时间。数据库收集使用情况统计信息，基于这些统计信息和UNDO表空间大小来调整undo retention的时间。
    Oracle Database基于undo表空间大小和系统活动自动调整undo retention，通过设置UNDO_RETENTION初始化参数指定undo retention的最小值。

    查看Oracle自动调整UNDO RETENTION的值可以通过以下查询获得：
SELECT TO_CHAR(BEGIN_TIME, 'MM/DD/YYYY HH24:MI:SS') BEGIN_TIME,
    TUNED_UNDORETENTION FROM V$UNDOSTAT;

    针对自动扩展的UNDO表空间，系统至少保留UNDO到参数指定的时间，自动调整UNDO RETENTION以满足查询对UNDO的要求，这可能导致UNDO急剧扩张，可以考虑不设置UNDO RETENTION值。

    针对固定的UNDO表空间，系统根据最大可能的undo retention进行自动调整，参考基于UNDO表空间大小和使用历史进行调整，这将忽略UNDO_RETENTION,除非表空间启用了RETENTION GUARANTEE。

自动调整undo retention不支持LOB，因为不能在undo表空间中存储任何有关LOBs事务的UNDO信息。

 可以通过设置_undo_autotune=FALSE显示的关闭Automatic UNDO Retention功能。

3).TUNED_UNDORETENTION计算的值很大导致UNDO表空间增长很快？

    当使用的UNDO表空间非自动增长，tuned_undoretention是基于UNDO表空间大小的使用率计算出来的，在一些情况下，特别是较大的UNDO表空间时，这将计算出较大的值。

 为了解决此行为，设置以下的实例参数：
_smu_debug_mode=33554432

设置该参数，TUNED_UNDORETENTION就不基于undo表空间大小的使用率计算，代替的是设置(MAXQUERYLEN +300)和UNDO_RETENTION的最大值。

4).UNDO表空间数据文件自动扩展

    如果UNDO表空间是一个自动扩展的表空间，那么很有可能UNDO表空间状态为EXPIRED的EXTENT不会被使用（这是为了减少报ORA-01555错误的几率），这将导致UNDO表空间变得很大；如果将UNDO表空间设置为非自动扩展，那么状态为EXPIRED的EXTENT就能被利用，这样可以一定程度控制UNDO表空间的大小，但这样会增加ORA-01555报错和UNDO空间不足报错的风险。合理的非自动扩展的UNDO表空间大小，以及合理的UNDO_RETENTION设置可以确保稳定的UNDO空间使用。

5).UNDO表空间guarantee属性

    如果UNDO表空间是noguarantee状态，Oracle不确保提交后的事务对应的UNDO表空间中的数据会保留UNDO_RETENTION指定的时长，如果UNDO表空间不足，其他事务将可能偷盗相应的未过期的空间；将UNDO表空间设置为guarantee能够确保提交后的事务对应UNDO表空间中的数据在任何情况下都将保留UNDO_RETENTION指定的时长。
   
SQL> SELECT tablespace_name, retention FROM dba_tablespaces where tablespace_name='UNDOTBS1';

TABLESPACE_NAME                                              RETENTION
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UNDOTBS1                                                    NOGUARANTEE

SQL> alter tablespace undotbs1 retention guarantee;

表空间已更改。

SQL> SELECT tablespace_name, retention FROM dba_tablespaces where tablespace_name='UNDOTBS1';

TABLESPACE_NAME                                              RETENTION
------------------------------------------------------------ ----------------------
UNDOTBS1                                                    GUARANTEE

6).UNDO表空间大小

  针对不同类型的业务系统，需要有充足的UNDO表空间，确保系统能够正常的运行。UNDO空间的大小跟业务系统有关系，也跟UNDO_RETENTION和UNDO表空间的GUARANTEE属性有关系，通常我们可以通过V$UNDOSTAT的统计信息估算出需要的UNDO表空间大小。

二.监控UNDO表空间使用情况。

  作为管理员来说，针对UNDO表空间更重要的是日常的监控工作，监控常用到以下的视图：
a).DBA_ROLLBACK_SEGS
DBA_ROLLBACK_SEGS describes rollback segments.

b).V$ROLLSTAT
V$ROLLSTAT contains rollback segment statistics.

c).V$TRANSACTION
V$TRANSACTION lists the active transactions in the system.

d).V$UNDOSTAT
V$UNDOSTAT displays a histogram of statistical data to show how well the system is working. The available statistics include undo space consumption, transaction concurrency, and length of queries executed in the instance. You can use this view to estimate the amount of undo space required for the current workload. Oracle uses this view to tune undo usage in the system. The view returns NULL values if the system is in manual undo management mode.

Each row in the view keeps statistics collected in the instance for a 10-minute interval. The rows are in descending order by the BEGIN_TIME column value. Each row belongs to the time interval marked by (BEGIN_TIME, END_TIME). Each column represents the data collected for the particular statistic in that time interval. The first row of the view contains statistics for the (partial) current time period. The view contains a total of 576 rows, spanning a 4 day cycle.

e).DBA_UNDO_EXTENTS
DBA_UNDO_EXTENTS describes the extents comprising the segments in all undo tablespaces in the database.  This view shows the status and size of each extent in the undo tablespace.

DBA_UNDO_EXTENTS.STATUS有三个值：
ACTIVE      表示未提交事务还在使用的UNDO EXTENT，该值对应的UNDO SEGMENT的DBA_ROLL_SEGMENTS.STATUS一定是ONLINE或PENDING OFFLINE状态，一旦没有活动的事务在使用UNDO SEGMENT，那么对应的UNDO SEGMENT就变成OFFLINE状态。
EXPIRED    表示已经提交且超过了UNDO_RETENTION指定时间的UNDO EXTENT。
UNEXPIRED 表示已经提交但是还没有超过UNDO_RETENTION指定时间的UNDO EXTENT。

  Oracle重复使用UNDO EXTENT的原则如下：
1).ACTIVE状态的EXTENT在任何情况下都不会被占用。
2).如果是自动扩展的UNDO表空间，Oracle会保证EXTENT至少保留UNDO_RETENTION指定的时间。
3).如果自动扩展空间不足或者UNDO表空间是非自动扩展，Oracle会尝试重复使用同一个段下面EXPIRED状态的EXTENT，如果本段中没有这样的EXTENT，就会去偷别的段下面EXPIRED状态的EXTENT，如果依然没有这样的EXTENT，就会使用本段UNEXPIRED的EXTENT，如果还是没有，那么会去偷别的段的UNEXPIRED的EXTENT，这个都没有，就会报错。

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