oracle事务之oracle读一致性

1回滚与撤销

Refer：《深入解析oracle》by eygle

（1）为了多用户的读一致性和能回退事务，oracle提供了为修改的数据保存修改之前的旧值。

（2）Redo：保证在故障时事务可以恢复

Undo：保证事务可以被回滚或撤销

（3）9i之前，oracle提供回滚段（rollback）来撤销数据；之后，oracle使用undo表空间来管理。

（4）下面这个例子是介绍9i前，是如何保证可以回滚的。

Update emp set sal=4000 where empno=7788；

简单看一下这个语句的执行过程：

A：检查empno=7788记录在database buffer cache中是否存在；否，则读取到database buffer cache中。

B：在回滚表空间的相应回滚段事务表上分配事物槽，这个操作需要记录redo信息。

C：在回滚段读入或者在database buffer cache中创建sal=3000的旧值，这需要产生redo信息并记入redo log buffer。

【B,C这两步保证了事务的可回滚性，此后事务的修改才能进行】

D：修改sal=4000，这是update的数据变更，需要记录redo log buffer。

F：当用户提交时，会在redo log buffer记录提交信息，并在回滚段标记该事务为非激活（inactive）。

（5）如果用户回滚（rollback）事务，则oracle需要从回滚段中把旧值读取出来，修改database buffer cache，完成rollback，这个过程本身会产生redo，so回滚是expensive。

（6）回滚段在undo表空间中分配，其作用：回退事务，事务恢复，提供读一致性。

对于DML：

Insert：回滚段只需记录插入的记录的rowid；

Update：回滚段只需记录被更新字段的旧值；

Delete：oracle必须记录整行的数据

所以，对产生undo的情况看，delete产生的undo最多，推荐对大规模数据删除操作时，分批删除，分次提交，以减少对回滚段的占用和冲击。

（7）oracle区别于其他数据库的一个重要的特征：

通过多版本架构，oracle实现了读取和写入的分离，使得写入不阻塞读取，读取不阻塞写入。

多版本架构是通过一致性读来实现的。

假定scott的薪水为3000：

A：t1时刻我们在session 1 查询可以得到3000；

B：t2时刻session 2进行update，但未提交（此时数据在database buffer cache中已经修改，该buffer为dirty）

C：t3时刻session 1再次查询，注意此时，oracle不会允许其他用户看到未提交的数据，oracle需要通过回滚段记录的旧值进行一致性读，将3000恢复出来给用户，这是一致性读的作用；

D：t4时刻，session 2提交该更改，此时数据修改已被永久化；

F：t5时刻，其他用户再次查询；将会看到变化后的数据，也就是4000.

Notice：

A：每个数据块头部都会记录一个提交的SCN，当数据更改提交后，提交后，提交SCN同时被修改，这个SCN在查询时可以用来进行一致性读的判断。

B：上图中，假定查询开始的时间为t1，则查询获取的数据块中，如果数据块的提交SCN小于t1，则oracle接收该数据【session 2便是这种情况】；如果提交SCN大于t1或者数据被锁定修改尚未记录提交SCN，则oracle需要通过回滚段构造前镜像来返回结果【session 1便是这种情景】，这就是一致性读的本质含义。

（8）9i之后，oracle引入了undo表空间，若选择自动的undo表空间管理，则oracle会动态创建和释放回滚段，自动为事务指定回滚段。

命令：Show parameter undo

里面有个参数undo_retention与ORA_01555错误有关。

这个参数可调：alter system set undo_retention=**;

Undo_retention:当事务提交后undo信息保留的时间（秒）；

10g对于undo增加了guarantee控制：

Alter tablespace undotbs1 retention guarantee | noguarantee

区别：

若把undo表空间自动扩展属性取消：

Alter database datafile ‘/u01/app/oracle/product/10.2.0/oradata/undotbs’

Autoextend off;

进行循环删除数据

在guarantee设置下，会出现ORA-30036错误；

在noguarantee设置下，则可以顺利完成，因为oracle启动自动调整以满足最长运行查询的需要。

(9) ORA-01555成因与解决

A：成因：

I）由于回滚段是循环使用的，当事务提交后，该事务占用的回滚段事务表会被标识为inactive，回滚段表空间可以被覆盖重用。但是，当一个查询需要使用被覆盖的回滚段构造前镜像实现一致性读，那么就会出现著名的ORA-01555错误。

II）未完待续。。。。。。。。。。

2大师，你好！
　　我在《深入浅出oracle》一书的167页的一句话不清楚，原话是：如果读取的block不满足读一致性需求，则server进程需要通过当前block版本和回滚段构造前镜像返回给用户。‘读一致性’是怎么判断出来的，被修改的数据要作排他锁，别人怎么读取那，盼回复，谢谢！

根据SCN来判断阿。

3读一致性（Read Consistency），这是数据库的一个关键特性，可以确保用户在查询期间看到一致的数据。也就是说，当一个会话正在修改数据时，其他的会话将看不到该会话未提交的修改。

4事务的内部流程：

1）首先，当一个事务开始时，需要在回滚段事务表上分配一个事务槽；

2）在数据块头部获取一个ITL事务槽，该事务槽指向回滚段头的事务槽

3）在修改数据前，需要记录前镜像信息，这个信息以undo recode的形式存储在回滚段中，回滚段头事务槽指向该记录；

4）锁定修改行，修改行锁定位指向ITL事务槽。

5）数据修改可以进行

5 Oracle数据库一致性读的原理

在Oracle数据库中，undo主要有三大作用：提供一致性读（Consistent Read）、回滚事务（Rollback Transaction）以及实例恢复（Instance Recovery）。

一致性读是相对于脏读（Dirty Read）而言的。假设某个表T中有10000条记录，获取所有记录需要15分钟时间。当前时间为9点整，某用户A发出一条查询语句：select * from T，该语句在9点15分时执行完毕。当用户A执行该SQL语句到9点10分的时候，另外一个用户B发出了一条delete命令，将T表中的最后一条记录删除并提交了。那么到9点15分时，A用户将返回多少条记录？

如果返回9999条记录，则说明发生了脏读；如果仍然返回10000条记录，则说明发生了一致性读。很明显，在 9点钟那个时间点发出查询语句时，表T中确实有10000条记录，只不过由于I/O的相对较慢，所以才会花15分钟完成所有记录的检索。对于Oracle数据库来说，没有办法实现脏读，必须提供一致性读，并且该一致性读是在没有阻塞用户的DML的前提下实现的。

那么undo数据是如何实现一致性读的呢？还是针对上面的例子。用户A在9点发出查询语句时，服务器进程会将9点那个时间点上的SCN号记录下来，假设该SCN号为SCN9.00。那么9点整的时刻的SCN9.00一定大于等于记录在所有数据块头部的ITL槽中的 SCN号（如果有多个ITL槽，则为其中最大的那个SCN号）。

注:ITL（Interested Transaction List）是Oracle数据块内部的一个组成部分，用来记录该块所有发生的事务，一个itl可以看作是一个记录，在一个时间，可以记录一个事务（包括提交或者未提交事务）。当然，如果这个事务已经提交，那么这个itl的位置就可以被反复使用了，因为itl类似记录，所以，有的时候也叫itl槽位。

服务器进程在扫描表T的数据块时，会把扫描到的数据块头部的ITL槽中的SCN号与SCN9:00之间进行比较，哪个更大。如果数据块头部的SCN号比SCN9.00要小，则说明该数据块在9点以后没有被更新，可以直接读取其中的数据；否则，如果数据块ITL槽的SCN号比SCN9.00要大，则说明该数据块在9点以后被更新了，该块里的数据已经不是9点那个时间点的数据了，于是要借助undo块。

9点10分，B用户更新了表T的最后一条记录并提交（注意，在这里，提交或者不提交并不是关键，只要用户B更新了表T，用户A就会去读undo数据块）。假设被更新记录属于N号数据块。那么这个时候N号数据块头部的ITL槽的SCN号就被改为SCN9.10。当服务器进程扫描到被更新的数据块（也就是N号块）时，发现其ITL槽中的SCN9.10大于发出查询时的SCN9.00，说明该数据块在9点以后被更新了。于是服务器进程到N号块的头部，找到SCN9.10所在的ITL槽。由于ITL槽中记录了对应的undo块的地址，于是根据该地址找到undo块，将 undo块中的被修改前的数据取出，再结合N号块里的数据行，从而构建出9点10分被更新之前的那个时间点的数据块内容，这样的数据块叫做CR块（Consistent Read）。对于delete来说，其undo信息就是insert，也就是说该构建出来的CR块中就插入了被删除的那条记录。随后，服务器进程扫描该 CR块，从而返回正确的10000条记录。

让我们继续把问题复杂化。假设在9点10分B用户删除了最后一条记录并提交以后，紧跟着9点11分，C用户在同一个数据块里（也就是N号块）插入了2条记录。这个时候Oracle又是如何实现一致性读的呢（假设表T的initrans为1，也就是只有一个ITL槽）？因为我们已经知道，事务需要使用ITL槽，只要该事务提交或回滚，该ITL槽就能够被重用。换句话说，该ITL槽里记录的已经是SCN9.11，而不是SCN9.10了。这时，ITL槽被覆盖了，Oracle的服务器进程又怎能找回最初的数据呢？

其中的秘密就在于，Oracle在记录undo数据的时候，不仅记录了改变前的数据，还记录了改变前的数据所在的数据块头部的ITL信息。因此，9点10分B用户删除记录时（位于N号块里，并假设该N号块的ITL信息为[Undo_block0 / SCN8.50]），则Oracle会将改变前的数据（也就是insert）放到undo块（假设该undo块地址为Undo_block1）里，同时在该undo块里记录删除前ITL槽的信息（也就是[Undo_block0 / SCN8.50]）。删除记录以后，该N号块的ITL信息变为 [Undo_block1 / SCN9.10]；到了9点11分，C用户又在N号块里插入了两条记录，则Oracle将插入前的数据（也就是delete两条记录）放到undo块（假设该undo块的地址为Undo_block2）里，并将9点11分时的ITL槽的信息（也就是[Undo_block1 / SCN9.10]）也记录到该undo块里。插入两条记录以后，该N号块的ITL槽的信息改为 [Undo_block2 / SCN9.11]。

那么当执行查询的服务器进程扫描到N号块时，发现SCN9.11大于SCN9.00，于是到ITL槽中指定的 Undo_block2处找到该undo块。发现该undo块里记录的ITL信息为[Undo_block1 / SCN9.10]，其中的SCN9.10仍然大于SCN9.00，于是服务器进程继续根据ITL中记录的Undo_block1，找到该undo块。发现该undo块里记录的ITL信息为[Undo_block0 / SCN8.50]，这时ITL里的SCN8.50小于发出查询时的SCN9.00，说明这时undo块包含合适的undo信息，于是服务器进程不再找下去，而是将N号块、Undo_block2以及Undo_block1的数据结合起来，构建CR块。将当前N号的数据复制到CR块里，然后在CR块里先回退9点11分的事务，也就是在CR块里删除两条记录，然后再回退9点10分的事务，也就是在CR块里插入被删除的记录，从而构建出9点钟时的数据。 Oracle就是这样，以层层嵌套的方式，查找整个undo块的链表，直到发现ITL槽里的SCN号小于等于发出查询时的那个SCN号为止。正常来说，当前undo块里记录的SCN号要比上一个undo块里记录的SCN号要小。

但是在查找的过程中，可能会发现当前undo块里记录的ITL槽的SCN号比上一个undo块里记录的SCN号还要大。这种情况说明由于事务被提交或回滚，导致当前找到的undo块里的数据已经被其他事务覆盖了，于是我们无法再找出小于等于发出查询时的那个时间点的SCN号，这时Oracle就会抛出一个非常经典的错误——ORA-1555，也就是snapshot too old的错误。



回滚事务则是在执行DML以后，发出rollback命令撤销DML所作的变化。Oracle利用记录在ITL槽里记录的undo块的地址找到该undo块，然后从中取出变化前的值，并放入数据块中，从而对事务所作的变化进行回滚。

实例恢复则是在SMON进程完成前滚并打开数据库以后发生。SMON进程会去查看undo segment头部（所谓头部就是undo segment里的第一个数据块）记录的事务表（每个事务在使用undo块时，首先要在该undo块所在的undo segment的头部记录一个条目，该条目里记录了该事务相关的信息，其中包括是否提交等），将其中既没有提交也没有回滚，而是在实例崩溃时被异常终止的事务全部回滚。

6缺省时，oracle表级锁为：S锁

行级锁为：X锁

7一致性读
当会话发出一条SQL查询，将当前时间的SCN号记录下来，当进程扫描到表T的数据块，再与该块头部的ITL槽（事务槽）的SCN号比较，如果发现该块SCN号较小，则该块没有被更新过所以可用；如果该块SCN号较大，则该块被更新过，要借助UNDO块了，该块的ITL槽会记录了对应的UNDO块的地址，就取出对应的UNDO块，如果发现该UNDO块的ITL槽的SCN号也较大，证明也不可用，则在该块的ITL槽寻找再上一个块的UNDO块地址，层层递归，最终找到SCN号比发出查询的SCN号小的UNDO块。
因为UNDO块记录的是逻辑改变的值，例如INSERT操作记录在UNDO块就是DELETE，过程中，全部UNDO块一个一个地找出来，这有点增量改变的意思，再全部组成一起构成CR块以交给用户使用。
ORA-1555 snapshot too old错误，须用UNDO块的时候，发现UNDO块被其他事务覆盖了，找不回了而出现的。

8为避免ORA-1555快照太旧的错误，出现了undo_retention参数，表示当事务提交或回滚后，该事务所使用的undo块里的数据需要保留多长时间，秒为单位。当保留的时间超过undo_retention所指定的时间以后，该undo块才能被其他事务覆盖。
默认情况下，ORACLE10g会每隔30秒就收集统计信息来自动调整undo retention，如果我们设定undo_retention为0，或不设定，则启动此种模式，900秒为最低值；如果我们手动设定了undo_retention，则用我们指定的时间为undo保留的时间；
alter tablespace undoabc retention guarantee;
就保证了undo块一定能保留那么多时间。
alter tablespace undoabc retention noguarantee;
取消。

9不可重复读的重点在于修改：同样的条件,你读取过的数据,再次读取出来发现值不一样了

幻读的重点在于新增或者删除：同样的条件,第 1 次和第 2 次读出来的记录数不一样