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检查点详解(转)

原创 Linux操作系统 作者:tyoodz 时间:2011-12-14 17:05:51 0 删除 编辑

checkpoint扫盲

什么是checkpoint

数据库系统中,写日志和写数据文件是数据库中IO消耗最大的两种操作,在这两种操作中写数据文件属于分散写,写日志文件是顺序写,因此为了保证数据库的性能,通常数据库都是保证在提交(commit)完成之前要先保证日志都被写入到日志文件中,而脏数据块着保存在数据缓存(buffer cache)中再不定期的分批写入到数据文件中。也就是说日志写入和提交操作是同步的,而数据写入和提交操作是不同步的。这样就存在一个问题,当一个数据库崩溃的时候并不能保证缓存里面的脏数据全部写入到数据文件中,这样在实例启动的时候就要使用日志文件进行恢复操作,将数据库恢复到崩溃之前的状态,保证数据的一致性。检查点是这个过程中的重要机制,通过它来确定,恢复时哪些重做日志应该被扫描并应用于恢复。

一般所说的checkpoint是一个数据库事件(event),checkpoint事件由checkpoint进程(LGWR/CKPT进程)发出,当checkpoint事件发生时DBWn会将脏块写入到磁盘中,同时数据文件和控制文件的文件头也会被更新以记录checkpoint信息。

checkpoint的作用

checkpoint主要2个作用:

1. 保证数据库的一致性,这是指将脏数据写入到硬盘,保证内存和硬盘上的数据是一样的;

2. 缩短实例恢复的时间,实例恢复要把实例异常关闭前没有写出到硬盘的脏数据通过日志进行恢复。如果脏块过多,实例恢复的时间也会很长,检查点的发生可以减少脏块的数量,从而提高实例恢复的时间。

通俗的说checkpoint就像word的自动保存一样。

检查点分类

  • 完全检查点(Normal checkpoint
  • 增量检查点(Incremental checkpoint

checkpoint相关概念术语

在说明checkpoint工作原理之前我们先了解一些相关的术语。

RBARedo Byte Address, Low RBALRBA, High RBAHRBA

RBA就是重做日志块(redo log block)的地址,相当与数据文件中的ROWID,通过这个地址来定位重做日志块。RBA由三个部分组成:

1. 日志文件序列号(4字节)

2. 日志文件块编号(4字节)

3. 重做日志记录在日志块中的起始偏移字节数(2字节)

通常使用RBA的形式有:

LRBA

数据缓存(buffer cache)中一个脏块第一次被更新的时候产生的重做日志记录在重做日志文件中所对应的位置就称为LRBA

HRBA

数据缓存(buffer cache)中一个脏块最近一次被更新的时候产生的重做日志记录在重做日志文件中所对应的位置就称为HRBA

checkpoint RBA

当一个checkpoint事件发生的时候,checkpoint进程会记录下当时所写的重做日志块的地址即RBA,此时记录的RBA被称为checkpoint RBA

从上一个checkpoint RBA到当前的checkpoint RBA之间的日志所保护的buffer cache中的脏块接下来将会被写入到数据文件当中去。

Buffer checkpoint QueuesBCQ

Oracle将所有在数据缓存中被修改的脏块按照LRBA顺序的组成一个checkpoint队列,这个队列主要记录了buffer cache第一次发生变化的时间顺序,

然后有DBWn进程根据checkpoint队列顺序将脏块写入到数据文件中,这样保证了先发生变更的buffer能先被写入到数据文件中。BCQ的引入是为了支持增量checkpoint的。

Active checkpoint QueueACQ

ACQ中包含了所有活动的checkpoint请求。每次有新checkpoint请求是都会在ACQ中增加一条记录,ACQ记录中包含了相应的checkpoint RBAcheckpoint完成以后相应的记录将被移出队列。

完全检查点normal checkpoint

完全检查点工作过程

一个checkpoint操作可以分成三个不同的阶段:

  • 第一阶段,checkpoint进程开始一个checkpoint事件,并记录下checkpoint RBA,这个通常是当前的RBA
  • 第二阶段,checkpoint进程通知DBWn进程将所有checkpoint RBA之前的buffer cache里面的脏块写入磁盘。
  • 确定脏块都被写入磁盘以后进入到第三阶段,checkpoint进程将checkpoint信息(SCN)写入/更新数据文件和控制文件中。

更新SCN的操作由CKPT进程完成,在Oracle 8.0之后CKPT进程默认是被启用的,如果CKPT进程没有启用的话那相应的操作将由LGWR进程完成。



增量检查点(incremental checkpoint)
oracle8以后推出了incremental checkpoint的机制,在以前的版本里每次checkpoint时都会做一个full thread checkpoint,这样的话所有脏数据会被写到磁盘,巨大的i/o对系统性能带来很大影响。为了解决这个问题,oracle引入了checkpoint queue机制,每一个脏块会被移到检查点队列里面去,按照low rdb(第一次对此块修改对应的redo block address)来排列,靠近检查点队列尾端的数据块的low rba值是最小的,而且如果这些赃块被再次修改后它在检查点队列里的顺序也不会改变,这样就保证了越早修改的块越早写入磁盘。

asktom上的一句话:

incremental checkpoints are looked for when dbwr times out, which is 3 seconds.  They 
may or may not be performed every three seconds.




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