Tuning Rollback Segments

Tuning Rollback Segments

 

1、rollback segments的作用：事务的rollback；transaction recovery（当事务尚未提交或rollback时instance fail，startup时会用rollback segment进行回滚恢复）；读一致性也需要rollback segment进行数据的还原。在新的版本中（我记得是从10g中）flashback技术也使用了rollback segment。这里先不介绍了，碰到时在说。
2、rollback segment的activity：
1）transaction以顺序循环的方式使用rollback segment中的extents。一个transaction在rollback segment的当前位置写入记录，并将指针移动写入记录的大小的步长。写入rollback segment的请求需要相应的undo data在database buffer cache中是可用的。这就要求有较大的buffer cache。
2）注意：多个transaction可以对一个rollback segment中的同一个extent进行写操作。每个rollback segment block只会包含一个transaction的数据信息。
3）rollback segment header中包含了不同transaction各自的记录：Oracle server在每个rollback segment header中保存一个transaction tables，从而控制改变rollback segments中data block的操作。
因为需要不断修改，所以rollback segment header block被长期保存在data block buffer cache。而不断的访问rollback segment header block会增加命中率。这种影响对于某些有大量小型事务的OLTP的application影响较大。每个transaction都需要修改 transaction tables，所以必须有足够大的rollback segment从而避免对transaction tables的冲突。低估rollback segment的需求，可能引起性能问题或errors。高估会浪费空间。可以使用自动undo表空间管理的方法管理undo segments。
4）rollback segments的增长：
当当前extent写满后，指针或是rollback segment的头回移动到下一个extent。当最后一个extent作为当前写入的extent，被写满后，如果此时第一个extent是free 的，则指针将指向第一个extent的开始。指针式不能跳过（skip over）extent，移动到后面的extent上的。所以如果第一个extent仍被使用，将会为此rollback segment分配一个新的extent。这被称作extend。
在正常的运行期间，rollback segments不应该被extend。所以在之前应该分配足够的rollback segment空间。应该尽量避免动态空间的管理。

2、调节手动管理的rollback segments
1）调节rollback segment的目标：
* 尽量使transaction不会为访问rollback segment而等待：这需要有足够的rollback segment
* 在运行期间，应避免rollback segment的extend：
    需要每个segment有适当数量的extents
    extents的四则应该正确
    适当数量的rollback segment
    尽量减少应用中对rollback的应用
* 应该没有transaction把rollback space占用完：对此应该将较大transaction用多个transaction替代
* 数据查询user应该总是能获得读一致的数据：这需要考虑设置适当数量的segments和适当的segments size。
2）诊断工具：常用的监控视图有：
*  V$ROLLNAME：显示了在线rollback segments的名字和数量
*  V$ROLLSTAT：显示了每个在线rollback segment的统计信息。等待header transaction tables的数量，transaction写数据的卷标等信息。
*  V$WAITSTAT：显示等待header blocks和rollback segments的blocks累计数量。undo header和undo block两条记录。
*  V$SYSSTAT：显示
select name, value from v$sysstat where name like ‘%undo%’;
*  V$TRANSACTION：显示当前transaction使用的rollback segment和require的空间的卷标。
在查询时需要用视图中的USN作为连接字段。
3）对手动管理的rollback segment header冲突的诊断
查看：v$rollstat中的waits字段；v$waitstat中的undo header行；
select event, total_waits, time_waited from v$system_event where event like ‘%undo%’;
select class, count from v$waitstat where class like ‘%undo%’;
select sum(value) from v$sysstat where name in (‘db block gets’, ‘consistent gets’);
select sum(waits)*100/sum(gets) “ratio”, sum(waits) “waits”, sum(gets) “gets” from v$rollstat; 
当等待的比率大于1%，则考虑创建更多的rollback segment。
4）对于手动管理的rollback segment的数量的考虑
*  对于OLTP application，其特点是有大量的小transaction并发，每个transaction只修改很少的数据量。对此可以设置small rollback segments。一般的设定规律是，并发的transaction中，每4个设置一个rollback segment。
*  如果对于存在较大的批量transaction时，如果rollback segment较小，就可能会发生extend。允许rollback segment可以无限自行extend。
*  如果想要给long transaction分配large  rollback segment，可以使用下面的语法：
SET TRANSACTION USE ROLLBACK SEGMENT large_rbs; –必须是事务的第一句
或
execute dbms_transaction.use_rollback_segment(‘large_rbs’);
5）Sizing 手动管理的rollback segment的大小
设置适当的rollback segment size一方面可以避免动态的extend，另一方面当undo blocks被请求时增大了它在cache的可能性。
*  对于small transactions设置segments的initial参数为8KB、16KB、32KB或64KB，对于larger transaction设置为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB、4MB等。该值应该设置的足够大，以免出现wrapping现象（当 一个rollback entry在当前使用的空间中找不到足够的空间时，被写入下一个extent）。
*  使用与initial相等的数值做next的参数值。因为PCTINCREASE设置为0，所以后续所有的extents都将是next大小。
*  将DB中的所有rollback segment都设置为相同的size。如果暂时不需要large rollback segment，可以先将其offline。
*  将minextents参数设置为20 。这大致可以避免extend的现象。
*  对于表空间的size设置，我以为书中没有介绍太多的方法，需要在实际应用中查看产生的undo entries的数量进行设置。此外，可以为其保留一个专门用于large-than-usual transaction的segment。

3、transaction rollback data的sizing
1）不同的sql操作所产生的rollback data的大小有下面而定：
* delete操作对rollback segment的开销很大，会存储实际row的数据。如果使用truncate，则会对性能有所改变，但是因为没有写rollback entries，所以不能再恢复。
* insert 使用的rollback space很少，只会记录row id。
* update操作占用的空间要依靠修改的字段数量而定。
* indexed 值将会产生较多rollback。因为server在修改index的同时需要修改tables中row，对于对index字段的update操作，需要 记录old data value、old index value和new index value。
note：lob数据类型的回滚数据不使用rollback segment space，而是占用其自己的segment中由参数pctversion定义的大小的空间。
可以通过下面的sql查看当前事务产生的rollback data
select s.username, t.user_ublk, t.start_time from v$transaction t, v$session s where t.addr, s.taddr;
2）另一种衡量方法是，实际执行相应的操作，从而观察rollback segment的变化
*  在执行操作前运行：select usn, writes from  v$rollstat;
*  执行测试的事务操作
*  再次查看rollback segment的统计数据：select usn, writes from v$rollstat;

4、使用产生少量rollback data 的语句：
*  user应该尽可能有规律的commit，避免其transaction锁住外部的rollback segment extents。
*  开发人员应该在code时不使用long transaction。
*  import操作时，指定commit=y，使得每插入一定数据后就进行commit；用buffer_size关键字设置rows集合的大小。
*  export操作时：设置参数consistent=n，避免该是我被设置为只读，那将占用更多的rollback segment space。consistent=y时，确保了导出的数据在一个时间点上是一致的。
*  sql*loader：在执行时也应用rows关键字设置commit interval。
note：对于小rollback segments可能带来的问题有：
*  interested transaction list（ITL）被存放在block的header。每个ITL entry都包含了发起此处变更的transaction id、undo block的位置、标识位、空闲空间credit和SCN。row lock byte包含了ITL实体number，就相当于该transaction拥有该row的锁。
如果transaction很大，可能会由于rollback segment达到其最大的extents，或是表空间中已经没有可用于extend的空间给rollback segment了，而导致transaction的失败。
* 在查询操作遇到ORA-01555: snapshot too old (rollback segment too small)的错误时，说明此操作需要为了保持一致读的镜像数据块被其他transaction覆盖了。对此的修复只有增大rollback segments。  

5、自动管理undo表空间模式
从9i开始，也已通过将UNDO_MANAGEMENT设置为auto将DB设置为自动管理undo表空间的模式（AUM），如果设置为manual则仍 使用手工的管理（RBU）。当在一个transaction中，第一个DML操作被执行，transaction将被分配到当前undo tablespace中的一个rollback segment上。可以通过参数UNDO_RETENTION设置存放在AUM中的undo信息的数量。
1）AUM的tablespace：
具体创建undo tablespace的方法：create database是使用undo tablespace子句，此时会创建一个名为SYS_UNDOTBS的undo tablespace，在$ORACLE_HOME/dbs下将会生成DBU1<SID>.dbf的文件，并且autoextend=on； 另外可以使用create undo tablespace创建。
2）对于AUM的表空间，可做下面的操作：
alter tablespace tspname
• ADD DATAFILE
• RENAME
• DATAFILE [ONLINE|OFFLINE]
• BEGIN BACKUP
• ENDBACKUP
DBA仍可切换当前使用的undo tablespace，只有一个undo tablespace可以设置为active。
eg：ALTER SYSTEM SET UNDO_TABLESPACE=UNDOTBS2;
当该指令发出，所有新的transaction将被指向新的undo tablespace，当前正在运行的transaction将继续沿用旧的undo tablespace，直到结束。
DBA只能通过drop tablespace命令删除当前非active的undo tablespace，并且其不包含任何未提交的transaction的rollback data。
3）对于自动管理undo tablespace的参数设置：
*  UNDO_MANAGEMENT：指明是AUTO或MANUAL
*  UNDO_TABLESPACE：指明当前active的undo tablespace。如果在创建是没有undo tablespace可用，则会使用system表空间作为rollback segment的分配空间。
*  UNDO_SUPPRESS_ERRORS：此参数主要用于使用SET TRANSACTION USE ROLLBACK命令下
*  UNDO_RETENTION：设置存放在AUM中的undo信息的数量。其单位是秒，默认值是900
关于undo retention所需的空间的计算：
undo space = （UNDO_RETENTION * (undo blocks per second*db_block_size) ) + DB_BLOCK_SIZE
可以使用下面的sql进行计算，并设置undo tablespace的大小：
SELECT (RD*(UPS*OVERHEAD) + OVERHEAD) AS “bytes”
FROM (SELECT value AS RD FROM v$parameter where  name = ‘undo_retention’),
(SELECT (SUM(UNDOBLKS)/SUM(((end_time-begin_time)*86400))) as UPS FORM v$undostat),
(SELECT value AS Overhead FROM v$parameter where name=’db_block_size’);
4）对自动管理undo tablespace的监控：
通过查看V$UNDOSTAT视图可以完成监控的任务。字段UNDOBLKS显示了undo blocks的分配数量。