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scn详解(一)

原创 Oracle 作者:xieyunchao 时间:2009-03-17 09:14:01 0 删除 编辑

pre.

Oracle中的SCNsystem change number)和我们的北京时间的意义是相同的,SCNOracle中的时间号。

为什么Oracle不用时间来界定呢?

我在北京时间800的时候执行一条DML语句,然后修改机器上的时间为700,再执行一条DML语句。如果用机器上的时间区分的话,那Oracle根本区分不出来这两条DML语句的执行顺序——而这一点对于Oracle是很重要的。所以它采用自己产生的SCN来区分所有操作的先后顺序。

SCN设计的值很大,所以不用担心达到最大值后怎么办。

可以查看系统当前的SCN号:

SQL> select dbms_flashback.get_system_change_number from dual;

GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER

------------------------

464640326

也可以查看系统当前保存的SCN号:

SQL> select checkpoint_change# from v$database

CHECKPOINT_CHANGE#

------------------

464639929

如果此时数据库损坏,当重启时候需要修复的,就是这两个SCN之间的数据。这些数据保存在在线重做日志文件中:

SQL> select GROUP#, STATUS, FIRST_CHANGE# from v$log;

GROUP# STATUS FIRST_CHANGE#

---------- ------------------------------ -------------

1 INACTIVE 464633029

2 INACTIVE 464637664

3 CURRENT 464638303

group1中保存的数据产生的SCN号为 464633029 464637664group2中的SCN号为 464637664 464638303group3中的SCN号为 464638303 464640326(当前SCN号)。

所以,若此时执行shutdown abort并重启,执行crash recovery时,使用的在线重做日志文件为group3中的member。而通过v$log.status字段也能看到:group3的状态为current

源文地址:http://blog.chinaunix.net/u/30637/showart.php?id=524979

Part I. 透析SCN

SCN是当Oracle数据库更新后,由DBMS自动维护去累积递增的一个数字。当一笔交易commit时,LGWR会将log buffer写入redo log file,同时也会将该笔交易的SCN同步写入到redo log file内(wait-until-completed)。因此当你commit transaction时,在交易成功的讯息返回之前,LGWR必须先完整的完成上述行为之后,否则你是看不到提交成功的回应讯息。

可以查询目前系统最新的SCNSQL>select dbms_flashback.get_system_change_number from dual;可以理解,这里返回的SCN,也是目前redo log file最新的SCN纪录。因为commit后的交易才会有SCN,而一旦commit就会立刻写入redo log file中。CHECKPOINTSCN的关联Checkpoint发生的目的就是要把存储在buffer内的已提交交易写回disk,否则一旦发生crash,需要进行recovery时,就必须花很多时间从redo log file内最后的SCN交易开始进行recovery,这样在商业应用上是很浪费时间和没有效率的。commit一笔交易时,只会立刻将redo buffer写入redo log file内,但是并不会马上将该update后的blockdirty block)同步写回disk datafile中,这是为了减少过多disk IO,所以采取batch方式写入。When a checkpoint occurs. Oracle must update the headers of all datafiles to record the details of the checkpoint. This is done by the CKPT process. The CKPT process does not write blocks to disk; DBWn always performs that work.shutdown normal or shutdown immediate下,也就是所谓的clean shutdown, checkpoint也会自动触发。当发生checkpoint时,会把SCN写到四个地方去。三个地方在control file 内,一个在datafile headerControl file三个地方为:1 System checkpoint SCNSQL> select to_char(checkpoint_change#, 'XXXXXXXXXXXX') from v$database;TO_CHAR(CHECKPOINT_CHANGE#,'XX----------------------------------------------------------------- 7161D7365DC2 Datafile checkpoint SCNSQL> select name, to_char(checkpoint_change#,'XXXXXXXXXXXX') from v$datafile where name like '%gisdts01%';NAME-------------------------------------------------------------------TO_CHAR(CHECKPOINT_CHANGE#,'XX-------------------------------------------------------------------/gisdata/datafile/gisdts01.dbf 7161D7365DC3 Stop SCNSQL> select name,last_change# from v$datafile where name like '%gisdts01%';NAME --------------------------------/gisdata/datafile/gisdts01.dbf正常datafileread-write mode运作下,last_change#一定是null
还有一个SCNdatafile header4 Start SCNSQL>select name,to_char(checkpoint_change#,'XXXXXXXXXXXX') from v$datafile_header where name like '%gisdts01%';NAME---------------------------------------------------------------TO_CHAR(CHECKPOINT_CHANGE#,'XX---------------------------------------------------------------/gisdata/datafile/gisdts01.dbf 7161D7365DC为什么储存在control file中要分为两个地方(system checkpoint scn, datafile checkpoint scn?)。当把一个tbs设为read-only时,他的scn会冻结停止,此时datafile checkpoint scn是不会再递增改变的,但是整体的system checkpoint scn却仍然会不断递增前进。所以这是为什么需要分别在两个地方储存SCN正常shutdown database后,SCN会发生什么变化?可以把数据库开在mount modeSQL> select to_char(checkpoint_change#,'XXXXXXXXXXXX') from v$database;TO_CHAR(CHECKPOINT_CHANGE#,'XX------------------------------------------------------------- 7161D7455B9SQL>select name,to_char(checkpoint_change#,’XXXXXXXXXXXX’),to_char(last_change#,’XXXXXXXXXXXX’) from v$datafile where name like '%gisdts01%';NAME-------------------------------------------------------------TO_CHAR(CHECKPOINT_CHANGE#,'XX-------------------------------------------------------------TO_CHAR(LAST_CHANGE#,'XXXXXXXX-------------------------------------------------------------/gisdata/datafile/gisdts01.dbf 7161D7455B9 7161D7455B9可以看到储存在control file中的三个SCN的数值都是相同的,注意此时的stop scn不会是null,而是等于start scn再来查询datafile header中的SCNSQL> select name, to_char(checkpoint_change#,'XXXXXXXXXXXX') from v$datafile_header where name like '%gisdts01%';NAME-------------------------------------------------------------------TO_CHAR(CHECKPOINT_CHANGE#,'XX-------------------------------------------------------------------/gisdata/datafile/gisdts01.dbf 7161D7455B9clean shutdown时,checkpoint会进行,并且此时datafilestop scnstart scn会相同。等我们打开数据库时,oracle会检查datafile header中的start scn和存于control file中的datafilescn是否相同,如果相同,接着检查start scnstop scn是否相同,如果仍然相同,数据库会正常启动,否则就需要recovery….等到数据库open后,储存在control file中的stop scn就会恢复为null值,此时表示datafileopen在正常模式下。如果不正常shutdown(shutdown abort),则mount数据库后,会发现stop scn并不等于其它位置的scn,而是等于null。这表示oracleshutdown时没有进行checkpoint,下次启动必须进行crash recovery原文地址 http://blog.chinaunix.net/u/12476/showart.php?id=142021
Part II. Oracle SCN机制解析

SCNSystem Chang Number)作为oracle中的一个重要机制,在数据恢复、Data GuardStreams复制、RAC节点间的同步等各个功能中起着重要作用。理解SCN的运作机制,可以帮助你更加深入地了解上述功能。

在理解SCN之前,我们先看下oracle事务中的数据变化是如何写入数据文件的:

1 事务开始;

2 buffer cache中找到需要的数据块,如果没有找到,则从数据文件中载入buffer cache中;

3 事务修改buffer cache的数据块,该数据被标识为“脏数据”,并被写入log buffer中;

4 事务提交,LGWR进程将log buffer中的“脏数据”写入redo log file中;

5 当发生checkpointCKPT进程更新所有数据文件的文件头中的信息,DBWn进程则负责将Buffer Cache中的脏数据写入到数据文件中。

经过上述5个步骤,事务中的数据变化最终被写入到数据文件中。但是,一旦在上述中间环节时,数据库意外宕机了,在重新启动时如何知道哪些数据已经写入数据文件、哪些没有写呢(同样,在DGstreams中也存在类似疑问:redo log中哪些是上一次同步已经复制过的数据、哪些没有)?SCN机制就能比较完善的解决上述问题。

SCN是一个数字,确切的说是一个只会增加、不会减少的数字。正是它这种只会增加的特性确保了Oracle知道哪些应该被恢复、哪些应该被复制。

总共有4SCN:系统检查点(System CheckpointSCN、数据文件检查点(Datafile CheckpointSCN、结束SCNStop SCN)、开始SCNStart SCN)。其中其面3SCN存在于控制文件中,最后一种则存在于数据文件的文件头中。

在控制文件中,System Checkpoint SCN是针对整个数据库全局的,因而之存在一个,而Datafile Checkpoint SCNStop SCN是针对每个数据文件的,因而一个数据文件就对应在控制文件中存在一份Datafile Checkpoint SCNStop SCN。在数据库正常运行期间,Stop SCN(通过视图v$datafile的字段last_change#可以查询)是一个无穷大的数字或者说是NULL

在一个事务提交后(上述第四个步骤),会在redo log中存在一条redo记录,同时,系统为其提供一个最新的SCN(通过函数dbms_flashback.get_system_change_number可以知道当前的最新SCN),记录在该条记录中。如果该条记录是在redo log被清空(日志满做切换时或发生checkpoint时,所有变化日志已经被写入数据文件中),则其SCN被记录为redo loglow SCN。以后在日志再次被清空前写入的redo记录中SCN则成为Next SCN

当日志切换或发生checkpoint(上述第五个步骤)时,从Low SCNNext SCN之间的所有redo记录的数据就被DBWn进程写入数据文件中,而CKPT进程则将所有数据文件(无论redo log中的数据是否影响到该数据文件)的文件头上记录的Start SCN(通过视图v$datafile_header的字段checkpoint_change#可以查询)更新为Next SCN,同时将控制文件中的System Checkpoint SCN(通过视图v$database的字段checkpoint_change#可以查询)、每个数据文件对应的Datafile Checkpoint(通过视图v$datafile的字段checkpoint_change#可以查询)也更新为Next SCN。但是,如果该数据文件所在的表空间被设置为read-only时,数据文件的Start SCN和控制文件中Datafile Checkpoint SCN都不会被更新。

那系统是如何产生一个最新的SCN的?实际上,这个数字是由当时的timestamp转换过来的。每当需要产生一个最新的SCNredo记录时,系统获取当时的timestamp,将其转换为数字作为SCN。我们可以通过函数SCN_TO_TIMESTAMP(10g以后)将其转换回timestamp

SQL> select dbms_flashback.get_system_change_number, SCN_TO_TIMESTAMP(dbms_flashback.get_system_change_number) from dual;

GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER

------------------------

SCN_TO_TIMESTAMP(DBMS_FLASHBACK.GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER)

---------------------------------------------------------------------------

2877076756

17-AUG-07 02.15.26.000000000 PM

也可以用函数timestamp_to_scn将一个timestamp转换为SCN

SQL> select timestamp_to_scn(SYSTIMESTAMP) as scn from dual;

SCN

----------

2877078439

最后,SCN除了作为反映事务数据变化并保持同步外,它还起到系统的“心跳”作用——每隔3秒左右系统会刷新一次系统SCN

下面,在简单介绍一下SCN如何在数据库恢复中起作用。

数据库在正常关闭(shutdown immediate/normal)时,会先做一次checkpoint,将log file中的数据写入数据文件中,将控制文件、数据文件中的SCN(包括控制文件中的Stop SCN)都更新为最新的SCN

数据库异常/意外关闭不会或者只更新部分Stop SCN

当数据库启动时,Oracle先检查控制文件中的每个Datafile Checkpoint SCN和数据文件中的Start SCN是否相同,再检查每个Datafile Checkpoint SCNStop SCN是否相同。如果发现有不同,就从Redo Log中找到丢失的SCN,重新写入数据文件中进行恢复。具体的数据恢复过程这里就不再赘述。

SCN作为Oracle中的一个重要机制,在多个重要功能中起着“控制器”的作用。了解SCN的产生和实现方式,帮助DBA理解和处理恢复、DGStreams复制的问题。

最后提一句,利用SCN机制,在Oracle10g、11g中又增加了一些很实用的功能——数据库闪回、数据库负载重现等。

原文地址 http://www.hellodba.com/Doc/Oracle_SCN.htm

Part III. scn(系统改变号)

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