Checkpoint和SCN的解析

很多人都把checkpoint的概念给复杂化了，其实checkpoint这个概 念引入的真正意义就是用来减少在数据库恢复过程中所花的时间(instance recovery),那么checkpoint是又谁来做的呢？我们都知道数据库中有个CKPT进程，这个是个可选进程，但是真正执行检查点的任务并不是 有ckpt来完成的，而是ckpt在更新控制文件和数据文件头的有关信息后，通知DBWn进程，产生一个检查点，在产生检查点的时候，DBWn进程会将 buffer cache中的脏数据(当前online redo log对应的脏数据)，写入我们的数据文件当中。那么这个时候如果数据库此时崩溃（比如我们做个shutdown abort），那么在进行实例恢复的时候就可以不需要当前online redo log的内容了，会很快就做完。因此ckpt进程只是个辅助进程，他的任务更多的是用来在系统做checkpoint的时候更新控制文件和数据文件头中的 信息。其实在oracle 8i的时候呢，ckpt的任务一般都是由lgwr进程来完成，到了8i以后，随着CKPT进程的引入，lgwr的工作负担就减轻了很多(commit的速 度加快了)
那么如何来产生检查点呢？
有三种方法，可以通过
1.alter system checkpoint
2.alter system switch logfile
3.DBWn进程写出脏块

SCN
在Oracle中理解为一个内部同步时钟，是系统改变号的缩写（system change number）,在中 我们可以通过dbms_flashback包来查询当前系统的改变号：select dbms_flashback.get_system_change_number from dual;一般来讲SCN主要是用来标识数据库所做的所有改变，这个SCN的改变是只能前进，不能回退，除非我们打算重建库，数据库中的SCN永远不会归 0，一般来说SCN的前进触发是由commit来进行的，除了这些据我观察每隔3秒种系统也都会刷新一次SCN.

需要注意的是：
1.CKPT 一定是是在checkpoint发生的时候将数据库当前的SCN更新入数据库文件头和控制文件当中，同时DBWn进程将buffer cache中的脏数据块（dirty block）写到数据文件当中(这个脏数据也一定是当前online redo log保护的那一部分)。

2.同时CKPT进程还会在控制文件当中记录(redo block address)RBA，这个地址用来标志恢复的时候需要从日志中的那个位置开始。

在Oracle数据库中和checkpoint相关的SCN总共有4个
1.System checkpoint SCN  (存在于控制文件)
在系统执行checkpoint后，Oracle会更新当前控制文件中的System checkpoint SCN。
我们可以通过
select checkpoint_change# from v$database:
来查看

2.Datafile checkpoint SCN (存在于控制文件)
由 于控制文件中记录了Oracle中各个数据库文件的位置和信息，其中当然也包括了Datafile checkpoint SCN，因此在执行checkpoint的时候，Oracle还会去更新控制文件中所记录的各个数据文件的datafile checkpoint SCN.
我们可以通过
select checkpoint_change#  from v$datafile;
来查看

3.Start SCN (存在于各个数据文件头)
在执行checkpoint时，Oracle会更新存放在各个实际的数据文件头的Start SCN（注意绝对不会是控制文件中），这个SCN存在的目的是用于检查数据库启动过程中是否需要做media recovery(介质恢复)
我们可以通过
select checkpoint_change# from v$datafile_header;

4.End SCN(存在于控制文件)
最 后一类SCN,End SCN他也是记录在控制文件当中，每一个所记录的数据文件头都有一个对应的End SCN,这个End SCN一定是存在于控制文件当中。这个SCN存在的绝对意义主要是用来去验证数据库启动过程中是否需要做instance recovery。我们可以通过
select name,last_change# from v$datafile
那么其实在数据库正常运行的情况下，对于read/write的online 数据文件这个SCN号为#FFFFFF(NULL).

下面来聊一聊SCN号于数据库的启动

1. 在数据库的启动过程中，当System Checkpoint SCN=Datafile Checkpoint SCN=Start SCN的时候，Oracle数据库是可以正常启动的，而不需要做任何的media recovery。而如果三者当中有一个不同的话，则需要做media recovery

2.那什么时候需要做instance recovery呢？其实在正常open数据库的时候，oracle会将记录在控制文件中的每一个数据文件头的End SCN都设置为#FFFFFF(NULL)，那么如果数据库进行了正常关闭比如(shutdown or shutdown immediate)这个时候，系统会执行一个检查点，这个检查点会将控制文件中记录的各个数据文件头的End SCN更新为当前online数据文件的各个数据文件头的Start SCN,也就是End SCN=Start SCN,如果再次启动数据库的时候发现二者相等，则直接打开数据库，并再次将End SCN设置为#FFFFFF(NULL),那么如果数据库是异常关闭，那么checkpoint就不会执行，因此再次打开数据库的时候End SCN<>Start SCN这个时候就需要做实例恢复。

说了那么多更新SCN操作什么的，这个更新操作到底是由谁做的呢？其实刚才已经说过了，就是我们的CKPT进程，他不仅仅会更新SCN，而且还会通知DBWn做他的事情。

再说一下System Checkpoint SCN和Datafile Checkpoint SCN,这两个SCN都是记录在控制文件当中的。但是这两个SCN有什么作用呢？
logzgh有段论述，我自己的想了一下，还是学习一下他的结论：

1.对只读表空间，其数据文件的Datafile Checkpoint SCN、Start SCN和END SCN号均相同。这三个SCN在表空间处于只读期间都将被冻结。

2. 如果控制文件不是当前的控制文件(其实就是说，想比当前redo log的SCN来讲，控制文件已经过时了)，则System checkpoint SCN会小于Start SCN(Start SCN是来自实际的数据文件头，有比较依据)。记录这些SCN号，可以区分控制文件是否是当前的控制文件。当有一个Start SCN(从当前各个在线数据文件中获得)号超过了System Checkpoit SCN号时，则说明控制文件不是当前的控制文件，因此在做recovery时需要采用using backup controlfile。这是为什么需要记录SystemCheckpoint SCN的原因之一。

当我们重建控制文件的时候，重建方式分两种（resetlogs 和 noresetlogs）

1. 使用resetlogs选项时，System Checkpoint SCN为被归为0，而其中记录的各个数据文件的Datafile Checkpoint SCN则来自于Start SCN（也就是说可能会从冷备份的数据文件的数据文件头中获取）。根据上述的描述，此时需要采用using backup controlfile做recovery. 因此情况是 System Checkpoint SCN=0 < Start SCN = Datafile Checkpoint SCN

2.使用noresetlogs选项时，有一个前提就是：一定要有online redo log的存在。否则就要使用resetlogs选项。这个时候控制文件重建好时，其system checkpoint SCN=Datafile Checkpoint SCN=Lastest Checkpoint SCN in online redo log,我们可以看到Datafile Checkpoint SCN并没有从Start SCN中读取。而是读取了最新的日志文件中的SCN作为自己的数据。此时重建的控制文件在恢复中的作用跟最新 的控制文件类似，System Checkpoint SCN(已经读取最新的redo log的checkpoint SCN信息)可能会>Start SCN （因为数据文件可能会从冷备份中恢复），恢复时就不需要加using backup controlfile子句了

关于backup controlfile的补充：backup controlfile只有备份时刻的archive log信息，并没有DB crash时刻的archive log信息，所以并不会自动应用online redo log,而是提示找不到序号为Lastest Archive log sequence + 1 的archive log,尽管你可以手动指定online redo log来实现完全恢复，但因为一旦使用了using backup controlfile子句，Oracle就视为不完全恢复，必须open resetlogs! 实际上，假如你有旧的控制文件又不想resetlogs，那很简单，使用旧的控制文件mount然后 backup to trace ，然后手工创建控制文件，使用 reuse database ... noresetlogs .这样就可以 recover database 自动恢复并open database 而不用 resetlogs 了