关于Oracle undo表空间深入理解

一、回退段介绍

在Oracle数据库中，当某个事物对数据进行修改时，Oracle首先将数据的原始值保存到一个回退段中。一个事物只能将它的回退信息保存到一个回退段中，而多个并行事物可以使用同一个回退段。

（1）回退段的作用

回退段主要有4个作用，分别是：事物回滚、数据库恢复、读一致性、闪回查询。

--事物回滚：当事物执行失败或用户执行回滚操作(rollback)时，Oracle会利用保存在回退段中的信息将数据恢复到原来的值；

--数据库恢复：当数据库实例运行失败，在数据库重启恢复时，Oracle先利用重做日志文件的信息对数据库进行恢复（包括已提交和未提交的事务），再利用回滚段中的信息回滚未提交的事务；

--读一致性：当一个用户对数据进行修改时，会预先将其原始值保存到回退段中，这时，如果有其它用户访问该数据，则访问回退段中的信息，使当前用户未提交的修改其他用户无法看到，保证了数据的一致性；

--闪回查询：通过保留在回退段中的信息，用户可以查询某个数据在过去某个时刻的状态

（2）回退段的工作方式

当事务开始时，系统分配给该事物一个回退段，在事务的整个生命周期中，当数据发生改变时，数据的原始值被复制到回退段中。回退段采用循环写的方式进行工作，当事务写满回退段的一个区之后，会接着写入回退段的下一个区，当所有的区都写满后，事务开始循环写入到第一个区或者分配新的区（datafile为autoextend）。回退段归用户sys所有，每个回退段至少包含2个区。

二、回退表空间的管理

（1）创建undo表空间

在Oracle 11g中，创建undo tablespace有2种方法，一种是在创建数据库时创建undo tablespace，另一种是使用create undo tablespace来创建undo tablespace。undo tablespace用来保存事务的回退信息，用户不能在其中创建数据库对象。

我们这里介绍如何使用craete undo tablespace 来创建undo表空间。

--使用create undo tablespace

CREATE [BIGFILE | SMALLFILE]UNDO TABLESPACE tbs_name
DATAFILE 'path/filename' SIZE integer [K | M] [REUSE]
[AUTOEXTEND] [OFF | ON] NEXT integer[K | M] MAXSIZE [UNLIMITED | integer [K | M] ]
[EXTENT MANAGEMENT LOCAL] [AUTOALLOCATE]
[RETENTION GUARANTEE | NOGUARANTEE]

(2)修改undo表空间

可以使用alter tablespace修改undo表空间，允许对undo表空间进行如下操作：

--添加undo表空间的数据文件；

--重命名undo表空间的数据文件；

--将undo表空间的数据文件联机或脱机；

--启用或禁用保护回退信息在回退段中的保留时间；

例子1、当undo表空间容量不足时，可以考虑增加新的数据文件或改变数据文件的大小

--为undo tablespace添加新的数据文件
alter tablespace undotbs1 add datafile '/home/app/oracle/oradata/orcl/untbs02.dbf' size 50M;

--将undo tablespace里面的untbs02.dbf文件扩充为100M
alter database datafile '/home/app/oracle/oradata/orcl/untbs02.dbf' resize 100M;

（3）删除undo表空间

与普通表空间一样，可以使用drop tablespace来删除undo表空间，但是不能删除当前正在使用的undo表空间。如果在undo表空间中含有任何未提交的事务的回退信息，则不能使用drop tablespace来删除表空间。此外，即使已经使用drop tablespace删除了undo表空间，在该表空间中也可能存在未过期的回退信息，这样导致某些查询所需的回退信息丢失。因此，在删除时应该注意，不要删除这样的undo表空间。

（4）切换undo表空间

在数据库运行过程中，可以从一个undo表空间切换到另一个undo表空间，由于初始化参数undo_tablespace是一个动态参数，直接修改即可，无需重启实例，切换方式如下：

ALTER SYSTEM SET UNDO_TABLESPACE = undotbs_name

在以下情况，undo表空间切换会发生错误：

--指定的undo表空间不存在；

--指定的表空间不是undo表空间；

--指定的undo表空间正在被其它实例使用；

在完成undo表空间的切换后，任何新的事物的回退信息都会进入新的undo表空间中，如果旧的undo表空间还存在未提交的事务，则旧的undo表空间进入“挂起脱机状态”，“挂起脱机状态”的undo表空间不能被新的事务使用，也不能删除，当前未提交的事务将继续使用该表空间。当所有事务都提交完成后，旧的undo表空间进入脱机状态。

例子2、切换undo表空间

--切换undo表空间
--实验目的：

--   1.学会切换undo表空间

--   2.学会删除undo表空间    
12:40:16 SQL> show parameter undo_tablespace                                        --【窗口1】查看当前undo表空间
NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
undo_tablespace                      string      UNDOTBS1

12:45:59 SQL> insert into dept values(50,'a','b');                                  --【窗口1】执行一条insert语句，且不提交
1 row inserted

SQL> alter system set undo_tablespace = UNDOTNS2;                                   --【窗口2】切换undo表空间
System altered
 
SQL> show parameter undo_tablespace;                                                --【窗口2】查看新的表空间
NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
undo_tablespace                      string      UNDOTNS2


SQL> drop tablespace undotbs1 including contents and datafiles;                     --【窗口2】删除旧的表空间，报错，提示旧的表空间正在使用
ORA-30013: undo tablespace 'UNDOTBS1' is currently in use

12:53:02 SQL> commit;                                                               --【窗口1】提交事务

SQL> drop tablespace undotbs1 including contents and datafiles;                     --【窗口2】过一段时间之后，成功删除
 
Tablespace dropped

（5）回退信息保留时间

前面我们讲了回退信息的4个作用，当我们提交了事务之后，回退信息对于事务回滚以及数据库恢复已经不再起作用。但是，对于一个长事务而言，具有读一致性的作用，保证查询到的信息一直是旧的信息。此外，数据库的各种闪回操作的实现也需要回退段中的信息。Oracle根据undo表空间的大小以及事物量的多少自动调整回退信息的保留时间，可通过调整初始化参数undo_retention设置回退信息在回退段中的保留时间：

-- 将回退信息的保留时间设置为1800s

SQL > ALTER SYSTEM SET UNDO_RETENTION = 1800 ;

需要注意的是，undo_retention是Oracle的一个”软设置“，这个”软设置“如何理解呢？例如，当用户将UNDO_RETENTION参数设置为1800s后，Oracle会尽量的将回退信息保存1800s，但是，在这个过程中，如果回退表空间不够用了，新的回退信息依然会将未达到1800s的回退信息覆盖。

为了保证长时间的查询的读一致性以及各种闪回操作，我们也可以指定回退信息必须保留到undo_retention规定的时间，通过启用undo表空间的retention guarantee特性，保证只有过期（已提交且达到undo_retention设定的值）的数据才会被覆盖，即使undo表空间容量已经不足，也不会覆盖未过期的回退信息。

--启用retention_guarantee

SQL> ALTER TABLESPACE UNDOTBS1 RETENTION GUARANTEE;

三、查询undo表空间

与undo表空间相关的数据字典如下：

数据字典	解释
v$undostat	包含所有undo表空间的统计信息，用于对undo表空间进行监控和调整。通过该视图，可以估计当前undo表空间的大小，Oracle利用该视图完成对回退信息的自动管理，该视图数据是有最近4天内，每10分钟产生一条统计记录构成的。
v$rollstat	包含undo表空间中回退段的性能统计信息
v$transaction	包含事务所使用的回退段信息
dba_undo_extents	包含undo表空间中区的大小与状态信息
dba_hist_undostat	包含v$undostat的快照，主要是4天前的统计信息

例子3、查询undo表空间中回退信息的当前状态

SQL> select tablespace_name,segment_name,extent_id,status from dba_undo_extents;

TABLESPACE_NAME SEGMENT_NAME EXTENT_ID STATUS
------------------------------ ------------------------------ ---------- ---------
UNDOTBS3 _SYSSMU10_968665341$ 0 UNEXPIRED
UNDOTBS3 _SYSSMU10_968665341$ 1 EXPIRED
UNDOTBS3 _SYSSMU9_3484649867$ 0 UNEXPIRED
UNDOTBS3 _SYSSMU9_3484649867$ 1 EXPIRED
... ... ... ...

undo表空间中区的状态一共有3种：EXPIRED、UNEXPIRED、ACTIVE。

--EXPIRED：表示该回退信息对应的事务已经提交，保存时间超过保留区；

--UNEXPIRED：表示该回退信息对应的事务已经提交，保存时间没有超过保留区；

--ACTIVE：表示回退信息对应的事务还没有提交，该区还在使用；

关于Oracle undo表空间深入理解

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