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）        DML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。
６）        set transaction use rollback segment命令可以申请一个指定的回滚段。
７）        LOB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
5.5.1.1        undo 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）．