深入剖析 - Oracle SCN機制詳細解讀

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http://blog.chinaunix.net/uid-20274021-id-1969571.html

SCN即系統(tǒng)改變號（System Change Number），是在某個時間點定義數(shù)據(jù)庫已提交版本的時間戳標(biāo)記。 Oracle為每個已提交的事務(wù)分配一個唯一的SCN。 SCN的值是對數(shù)據(jù)庫進行更改的邏輯時間點。 Oracle使用此編號記錄對數(shù)據(jù)庫所做的更改。 在數(shù)據(jù)庫中，SCN也可以說是無處不在，數(shù)據(jù)文件頭，控制文件，數(shù)據(jù)塊頭，日志文件等等都標(biāo)記著SCN。也正是這樣，數(shù)據(jù)庫的一致性維護和SCN密切相關(guān)。不管是數(shù)據(jù)的備份，恢復(fù)都是離不開SCN的。

在理解這幾種SCN之前，我們先看下oracle事務(wù)中的數(shù)據(jù)變化是如何寫入數(shù)據(jù)文件的：

第一步：事務(wù)開始；

第二步：在buffer cache中找到需要的數(shù)據(jù)塊，如果沒找到，從數(shù)據(jù)文件中載入buffer cache中；

第三步：事務(wù)修改buffer cache的數(shù)據(jù)塊，該數(shù)據(jù)被標(biāo)識為“臟數(shù)據(jù)”，并被寫入log buffer中；

第四步：事務(wù)提交，LGWR進程將log buffer中的“臟數(shù)據(jù)”的日志條目寫入redo log file中；

第五步：當(dāng)發(fā)生checkpoint，CKPT進程更新所有數(shù)據(jù)文件的文件頭中的信息，DBWn進程則負責(zé)將Buffer Cache中的臟數(shù)據(jù)

寫入到數(shù)據(jù)文件中。

經(jīng)過上述5個步驟，事務(wù)中的數(shù)據(jù)變化最終被寫入到數(shù)據(jù)文件中。但是，一旦在上述中間環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)庫意外宕機了，在重新啟 動時

如何知道哪些數(shù)據(jù)已經(jīng)寫入數(shù)據(jù)文件、哪些沒有寫呢？（同樣，在DG、streams中也存在

類似疑問：redolog中哪些是上一次同步已經(jīng)復(fù)制過的數(shù)據(jù)、哪些沒有）

SCN機制就能比較完善的解決上述問題。 SCN是一個數(shù)字，確切的說是一個只會增加、不會減少的數(shù)字。正是它這種只會增

加的特性確保了 Oracle知道哪些應(yīng)該被恢復(fù)、哪些應(yīng)該被復(fù)制。

首先這里我們先介紹四個SCN概念。

1、系統(tǒng)檢查點scn (System Checkpoint SCN)

當(dāng)一個checkpoint檢查點動作完成后，Oracle就把系統(tǒng)檢查點的SCN存儲到 控制文件中。

select checkpoint_change# from v$database;

2，數(shù)據(jù)文件檢查點scn (Datafile Checkpoint SCN)

當(dāng)一個checkpoint動作完成后，Oracle就把每個數(shù)據(jù)文件的Datafile Checkpoint SCN 單獨存放在控制文件中。

select name,checkpoint_change# from v$datafile;

3，啟動scn (Start SCN)

Oracle把這個檢查點的scn 存儲在每個數(shù)據(jù)文件的文件頭中，這個值稱為啟動scn，這個SCN用于用于在數(shù)據(jù)庫實例啟動時，檢查是否需要執(zhí)行數(shù)據(jù)庫恢復(fù)media recovery。

select name,checkpoint_change# from v$datafile_header;

4、終止scn (Stop SCN)

每個數(shù)據(jù)文件的終止scn都 存儲在控制文件中。這個SCN號用于檢查數(shù)據(jù)庫啟動過程是否需要做instance recovery。

select name,last_change# from v$datafile;

5.media recovery和instance recovery

1).media recovery是需要利用以前的備份來進行恢復(fù)的，而INSTANCE RECOVERY是不需要的。

2).media recovery通常發(fā)生在數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件之類發(fā)生損壞，需要利用以前的備份來進行的恢復(fù)，需要人工處理。

3).instance recovery則是發(fā)生在實例不正常關(guān)閉情況下的恢復(fù)，是INSTANCE自己來的，不需要人工干預(yù)的。

6、在數(shù)據(jù)庫運行期間的scn值

1).在數(shù)據(jù)庫打開并運行之后，控制文件中的 系統(tǒng)檢查點、控制文件中的 數(shù)據(jù)文件檢查點scn和每個數(shù)據(jù)文件頭中的 啟動scn都是相同的。控制文件中的每個數(shù)據(jù)文件的 終止scn都為null.

2).在安全關(guān)閉數(shù)據(jù)庫的過程中，系統(tǒng)會執(zhí)行一個檢查點動作，這時所有數(shù)據(jù)文件的 終止scn都會設(shè)置成數(shù)據(jù)文件頭中的那個 啟動scn的值。

3).在數(shù)據(jù)庫重新啟動的時候，Oracle將文件頭中的那個 啟動scn與 數(shù)據(jù)文件檢查點scn進行比較，如果這兩個值相互匹配，oracle接下來還要比較數(shù)據(jù)文件頭中的 啟動scn和控制文件中數(shù)據(jù)文件的 終止scn。如果這兩個值也一致，就意味著所有數(shù)據(jù)塊多已經(jīng)提交，所有對數(shù)據(jù)庫的修改都沒有在關(guān)閉數(shù)據(jù)庫的過程中丟失，因此這次啟動數(shù)據(jù)庫的過程也不需要任何恢復(fù)操作，此時數(shù)據(jù)庫就可以打開了。當(dāng)所有的數(shù)據(jù)庫都打開之后，存儲在控制文件中的數(shù)據(jù)文件 終止scn的值再次被更改為null，這表示數(shù)據(jù)文件已經(jīng)打開并能夠正常使用了。   

7.SCN與數(shù)據(jù)庫啟動

在數(shù)據(jù)庫啟動過程中，當(dāng) System Checkpoint SCN、Datafile Checkpoint SCN和Start SCN都相同時，數(shù)據(jù)庫可以正常啟動，不需要做media recovery。三者當(dāng)中有一個不同時，則需要做media recovery.如果在啟動的過程中， End SCN為NULL，則需要做instance recovery。Oracle在啟動過程中首先檢查是否需要media recovery，然后再檢查是否需要instance recovery。

8.SCN與數(shù)據(jù)庫關(guān)閉

如果數(shù)據(jù)庫的正常關(guān)閉的話，將 會觸發(fā)一個checkpoint， 同時將數(shù)據(jù)文件的 END SCN設(shè)置為相應(yīng)數(shù)據(jù)文件的 Start SCN。當(dāng)數(shù)據(jù)庫啟動時，發(fā)現(xiàn)它們是一致的，則不需要做instance recovery。在數(shù)據(jù)庫正常啟動后，ORACLE會將END SCN設(shè)置為NULL.如果數(shù)據(jù)庫異常關(guān)閉的話，則END SCN將為NULL。

9.恢復(fù)數(shù)據(jù)庫時什么時候需要using backup controlfile

數(shù)據(jù)文件檢查點scn(Datafile Checkpoint SCN)

select checkpoint_change# from v$datafile;

啟動scn(Start SCN)

select checkpoint_change# from v$datafile_header;

如果查詢結(jié)果 數(shù)據(jù)文件檢查點scn >= 啟動scn,則不需要使用using backup controlfile；

如果查詢結(jié)果 數(shù)據(jù)文件檢查點scn < 啟動scn,則需要使用using backup controlfile；