一、基础

UNDO是源数据的一个副本，为每个修改数据的事务保留快照，
其保存时间至少要在事务结束之后。

用途包括：
回滚操作
一致性读
闪回查询、闪回事务、闪回表
恢复失败的事务

UNDO信息可以被所有事务使用，直到以下情况：
用户回滚事务
用户终止事务（提交）
执行了DDL操作
用户会话非正常结束
用户会话正常结束并退出

每个事务只能申请一个UNDO段，而一个UNDO段可以为多个事务所使用。
并行DML和DDL操作可以使用多个UNDO段。

UNDO段是存在UNDO表空间中的。在繁忙的OLTP系统中有大量短事务，可能会发生文件头的争用。将UNDO表空间存到多个数据文件，可以解决此问题。

某一时刻，只能有一个UNDO表空间时可用的。UNDO段是循环使用的，因此每个段至少有两个区。默认的最大的区（extents）数量取决于数据库块大小，但已经非常大了。

UNDO表空间时本地管理的固定表空间。

由于失败事务恢复时需要撤销数据（UNDO数据），因此UNDO表空间只能在mount状态下恢复。

二 、UNDO的自动管理：
UNDO数据及为UNDO表空间分配的空间完全自动管理；
服务于所有会话；
在自动扩展的表空间自己挑有来满足长时间的运行；
在大小可变的表空间为支持闪回操作的最大保留时间，使用自动调优（self-tuning）
配置UNDO保留策略
修改UNDO表空间为可变大小
避免空间和快照太旧的错误

oracle提供了undo段，一种完全自动管理所有会话独占的表空间中undo信息和空间的机制。
系统通过自动调整，提供最大可能的UNDO信息保留策略。更准确地讲，自动扩展的表空间UNDO保留周期比运行时间最长的活动查询的时间还要长。
对于有空间限制的undo表空间，数据库动态调整到可能的最大保留周期。

11g中默认是UNDO自动管理的。手工UNDO管理是为了对oracle 8i及其之前版本提供向下兼容，要求DBA有更多的交互。
在手工UNDO管理模式下，UNDO空间是通过撤销段（rollback segments），而非UNDO表空间来实现管理的。
oracle推荐使用自动管理UNDO表空间。尽管默认设置是自动管理，但在使用闪回操作时还是需要手工的某些操作。UNDO空间管理应该确保不发生空间错误（占用空间太大或“snapshot  too old”错误等）

三、UNDO保留策略的配置：
UNDO_RETENTION指定已经提交的事务，其UNDO信息被保留至少多少秒。
以下情况下需要设置该参数:
1）UNDO表空间开启了自动扩展；
2）你想要为LOBS设置恢复保留策略；
3）想要验证保留策略
其他情况下，undo_retention设置被忽略。

UNDO数据分为三类：
未提交的
已提交的
过期的

默认的UNDO行为会重写已提交但未过期的事务，而不会在缺少undo空间时使活动的会话失败。
该行为可以通过修改为确认的保留策略（guaranteed retention）来改变。
通过guaranteed retention，强制保证undo的恢复保留时间，即使事务失败也会保证。

guaranteed retention是表空间的参数，而不是初始化参数。该属性只能有sql命令修改。
修改语句为：
alter tablespace undotbs1 retention guarantee|NOGUARANTEE;

只能对UNDO表空间使用给参数。

四、修改undo表空间为可变大小

原因：
支持闪回操作
限制表空间的增长

基本步骤：
常规运行一段时间，自动调优机制创建需要的最小空间大小；
使用undo advisor计算将来增长所需要的空间大小；
将undo表空间变为可变大小

指定可变的UNDO表空间大小时，需要选择一个足够大的大小来避免以下错误：
DML操作由于没有足够的UNDO空间容纳新事务；
快照太旧错误，由于没有足够的UNDO空间保证读一致性。

oracle建议运行一个规律的、完整的负载，是undo表空间增长到其需要的最小大小。
自动增长数据包括运行时间很长的查询的周期、UNDO生成率。对于没有闪回操作、不希望运行长查询（longer-running queries）的系统，可以给予这些数据来计算undo表空间的最小大小。
还可以使用undo advisor，输入期望的长查询和闪回的undo周期。

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实验：

Connected to Oracle Database 10g Release 10.2.0.1.0
Connected as SYS

SQL> select tablespace_name from dba_tablespaces;

TABLESPACE_NAME
---------------
SYSTEM        
UNDOTBS1      
SYSAUX        
TEMP          
USERS         
NBSTBL        
TSPITR1       
TSPITR2       

8 rows selected

SQL> select * from dba_data_files;

FILE_NAME                           FILE_ID TABLESPACE_NAME         BYTES     BLOCKS STATUS    RELATIVE_FNO AUTOEXTENSIBLE   MAXBYTES  MAXBLOCKS INCREMENT_BY USER_BYTES USER_BLOCKS ONLINE_STATUS
-------------------------------- ---------- ------------------ ---------- ---------- --------- ------------ -------------- ---------- ---------- ------------ ---------- ----------- -------------
D:\ORADATA\TEST\USERS01.DBF               4 USERS               218890240      26720 AVAILABLE            4 YES            3435972198    4194302          160  218824704       26712 ONLINE
D:\ORADATA\TEST\SYSAUX01.DBF              3 SYSAUX              346030080      42240 AVAILABLE            3 YES            3435972198    4194302         1280  345964544       42232 ONLINE
D:\ORADATA\TEST\UNDOTBS01.DBF             2 UNDOTBS1            629145600      76800 AVAILABLE            2 YES            3435972198    4194302          640  629080064       76792 ONLINE
D:\ORADATA\TEST\SYSTEM01.DBF              1 SYSTEM              513802240      62720 AVAILABLE            1 YES            3435972198    4194302         1280  513736704       62712 SYSTEM
D:\ORADATA\TEST\NBSTBL.DBF                5 NBSTBL               83886080      10240 AVAILABLE            5 YES            3435972198    4194302         1280   83820544       10232 ONLINE
D:\ORADATA\TEST\TSPITR1.DBF               6 TSPITR1               5242880        640 AVAILABLE            6 NO                      0          0            0    5177344         632 ONLINE
D:\ORADATA\TEST\TSPITR2.DBF               7 TSPITR2               5242880        640 AVAILABLE            7 NO                      0          0            0    5177344         632 ONLINE

7 rows selected

SQL> create undo tablespace undotbs02 datafile 'd:\ORADATA\TEST\UNDOTBS02.DBF' size 5M ;

Tablespace created

SQL> select tablespace_name,bytes/1024/1024 "SIZE MB" from dba_data_files where tablespace_name='UNDOTBS1';

TABLESPACE_NAME                   SIZE MB
------------------------------ ----------
UNDOTBS1                              600

SQL> show parameter undo

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
undo_management                      string      AUTO
undo_retention                       integer     900
undo_tablespace                      string      UNDOTBS1

SQL> alter system set undo_tablespace='UNDOTBS02';

System altered

SQL> show parameter undo

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
undo_management                      string      AUTO
undo_retention                       integer     900
undo_tablespace                      string      UNDOTBS02

SQL> select count(1) from dba_tables;

  COUNT(1)
----------
      1572
     
(一)某个事务耗尽UNDO表空间
SQL> create table t as select * from dba_tables;

Table created

SQL> insert into t select * from dba_tables;

1572 rows inserted

SQL>
SQL> begin
  2    insert into t select * from t;
  3    insert into t select * from t;
  4    insert into t select * from t;
  5    insert into t select * from t;
  6    insert into t select * from t;
  7    delete from t where rownum<1000;
  8    insert into t select * from t where rownum<2000;
  9    delete from t where rownum<2000;
 10      insert into t select * from t;
 11    insert into t select * from t;
 12    insert into t select * from t;
 13    insert into t select * from t;
 14    insert into t select * from t;
 15    insert into t select * from t where rownum<3000;
 16    delete from t where rownum<5000;
 17  end;
 18  /

begin
  insert into t select * from t;
  insert into t select * from t;
  insert into t select * from t;
  insert into t select * from t;
  insert into t select * from t;
  delete from t where rownum<1000;
  insert into t select * from t where rownum<2000;
  delete from t where rownum<2000;
  insert into t select * from t;
  insert into t select * from t;
  insert into t select * from t;
  insert into t select * from t;
  insert into t select * from t;
  insert into t select * from t where rownum<3000;
  delete from t where rownum<5000;
end;

ORA-30036: 无法按 8 扩展段 (在还原表空间 'UNDOTBS02' 中)
ORA-06512: 在 line 13

报此错误时，整个事务回滚。
oracle需要保证事务的UNDO信息完整地记录到UNDO表空间中。

（二）闪回失败

SQL> set time on
13:52:44 SQL> select count(1) from t as of timestamp sysdate-10/1440;

select count(1) from t as of timestamp sysdate-10/1440

ORA-01555: 快照过旧: 回退段号 15 (名称为 "_SYSSMU15$") 过小

前面看到设置的参数undo_retention=900，即undo数据的保留时间是900秒，
但由于在这期间做了大量的DML操作，为了保证事务的正常运行，10分钟之前的数据已经被移出UNDO表空间了。

（三）设置guarantee retention

13:55:40 SQL> select tablespace_name,RETENTION from dba_tablespaces;

TABLESPACE_NAME                RETENTION
------------------------------ -----------
SYSTEM                         NOT APPLY
UNDOTBS1                       NOGUARANTEE
SYSAUX                         NOT APPLY
TEMP                           NOT APPLY
USERS                          NOT APPLY
NBSTBL                         NOT APPLY
TSPITR1                        NOT APPLY
TSPITR2                        NOT APPLY
UNDOTBS02                      NOGUARANTEE

13:56:37 SQL> alter tablespace undotbs02 retention guarantee;

Tablespace altered

14:01:00 SQL> delete from t2 where rownum<1000;

delete from t2 where rownum<1000

ORA-30036: 无法按 8 扩展段 (在还原表空间 'UNDOTBS02' 中)

14:01:10 SQL> drop table t2;

drop table t2

ORA-00604: 递归 SQL 级别 1 出现错误
ORA-30036: 无法按 8 扩展段 (在还原表空间 'UNDOTBS02' 中)

14:02:23 SQL> select tablespace_name,RETENTION from dba_tablespaces;

TABLESPACE_NAME                RETENTION
------------------------------ -----------
SYSTEM                         NOT APPLY
UNDOTBS1                       NOGUARANTEE
SYSAUX                         NOT APPLY
TEMP                           NOT APPLY
USERS                          NOT APPLY
NBSTBL                         NOT APPLY
TSPITR1                        NOT APPLY
TSPITR2                        NOT APPLY
UNDOTBS02                      GUARANTEE

修改UNDO表空间的retention属性后，可以在dba_tablespaces的retention中看到变化。
这时oracle被强制要求满足undo_retention。也就是说总是可以通过闪回看到undo_retention值所指定时间点（我的数据库是900s之前）的数据。
如果频繁的事务提交使oracle可能无法满足该约束，则事务被回滚。报错undo表空间太小。

（四）环境恢复
若希望继续使用undotbs02表空间，但不需要guarantee retention，执行：
14:03:04 SQL> alter tablespace undotbs02 retention NOGUARANTEE;

Tablespace altered

但通常来说我创建的5M的undo表空间太小了，还是需要恢复原来的undotbs1：

14:09:35 SQL> alter system set undo_tablespace='UNDOTBS1';

System altered

14:10:46 SQL> show parameter undo_

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
undo_management                      string      AUTO
undo_retention                       integer     900

UNDO表空间还可以设置为autoextended，即自动增长。这时undo_retention的设置就影响到UNDO表空间的大小。
没有了空间限制，oracle就通过必要的UNDO表空间增长来保证undo_retention参数到当前时间的所有undo数据没有被移出UNDO表空间。

从管理的角度讲，不应该让UNDO表空间没有限制地增长下去。
而短时间内频繁的UNDO数据生成应该得到控制，而不是让UNDO空间无限制地增长。
设置一个合理的UNDO表空间大小，需要根据一个有代表性的周期中事务运行情况以及undo_retention大小来估算。
我们一个用于数据迁移的测试环境设置的UNDO表空间大小为20G。
OLTP和OLAP系统，由于不同的用途，undo表空间设置应该是不一样的。