ORACLE空间管理实验4：块管理之ASSM三级位图结构

L1、L2、L3块的作用：--方便查找数据块。

L3中有指向L2的指针，L2有指向L1的指针，L1中有多个数据块的指针和状态。
1、每个L3中，有多个L2的地址（第一个L3是段头）。
2、每个L2中，有多个L1的地址。
3、每个L1中，有多个数据块地址。
ORACLE最多支持三级位图。
一级位图用于管理具体数据块的使用。
二级位图块记录了一级位图块的地址。
三级位图块记录了二级位图块的地址。Segment Heade可以管理极大数据量的对象的空间，很难出现另一个三级位图块。

1.如何查找段头--第一个L3块

BYS@ bys3>create tablespace test2 datafile '/u01/oradata/bys3/test22.dbf' size 10m;
Tablespace created.
BYS@ bys3>create table test2(aa varchar2(10)) tablespace test2;
Table created.
BYS@ bys3>insert into test2 values(789);
1 row created.
BYS@ bys3>commit;
Commit complete.
BYS@ bys3>select dbms_rowid.ROWID_BLOCK_NUMBER(rowid),dbms_rowid.ROWID_RELATIVE_FNO(rowid) ,aa from test2;
DBMS_ROWID.ROWID_BLOCK_NUMBER(ROWID) DBMS_ROWID.ROWID_RELATIVE_FNO(ROWID) AA
------------------------------------ ------------------------------------ ----------
                                 131                                    7 789
BYS@ bys3>select header_block,header_file from dba_segments where segment_name='TEST2' and owner='BYS';
HEADER_BLOCK HEADER_FILE    -------从这语句找到段头
------------ -----------
         130           7
BYS@ bys3>select object_id,data_object_id from dba_objects where object_name='TEST2' and owner='BYS';
  OBJECT_ID DATA_OBJECT_ID
---------- --------------
     23199          23199
BYS@ bys3>alter table test2 allocate extent (size 960k);
Table altered.
BYS@ bys3> alter system dump datafile 7 block 130;
System altered.
BYS@ bys3>select value from v$diag_info where name like 'De%';
VALUE
----------------------------------------------------------------------------------------------------
/u01/diag/rdbms/bys3/bys3/trace/bys3_ora_4215.trc
################

段头--第一个L3块的解读：

Start dump data blocks tsn: 7 file#:7 minblk 130 maxblk 130
Block dump from cache:  ---这段是BUFFER CACHE的BLOCK HEADER信息，参考：http://blog.csdn.net/haibusuanyun/article/details/17525523
Dump of buffer cache at level 4 for tsn=7 rdba=29360258
BH (0x20fe6d64) file#: 7 rdba: 0x01c00082 (7/130) class: 4 ba: 0x20cb6000
  set: 3 pool: 3 bsz: 8192 bsi: 0 sflg: 1 pwc: 0,0
  dbwrid: 0 obj: 23199 objn: 23199 tsn: 7 afn: 7 hint: f
  hash: [0x2a39d804,0x2a39d804] lru: [0x217f7ccc,0x21befb08]
  lru-flags: on_auxiliary_list
  ckptq: [NULL] fileq: [NULL] objq: [0x21befb20,0x22beab34] objaq: [0x2443a408,0x2
1befb28]
  st: XCURRENT md: NULL fpin: 'ktswh03: ktscts' tch: 2
  flags: block_written_once redo_since_read
  LRBA: [0x0.0.0] LSCN: [0x0.0] HSCN: [0xffff.ffffffff] HSUB: [1]
Block dump from disk:  --下面的才是物理数据文件中内容
buffer tsn: 7 rdba: 0x01c00082 (7/130)
scn: 0x0000.0082b051 seq: 0x01 flg: 0x04 tail: 0xb0512301
frmt: 0x02 chkval: 0xf0d6 type: 0x23=PAGETABLE SEGMENT HEADER  --数据块类型：段头
Hex dump of block: st=0, typ_found=1
Dump of memory from 0xB6BC0600 to 0xB6BC2600
B6BC0600 0000A2 23 01C00082 0082B051 04010000  [#.......Q.......]--B6BC0600 0000A2 23，这里的23，是数据块中的块头的块类型的信息，与 type: 0x23=对应。
        Repeat 185 times -------省略了大部分无关输出
B6BC25F0 00000000 00000000 00000000 B0512301  [.............#Q.]
  Extent Control Header
  -----------------------------------------------------------------
  Extent Header:: spare1: 0      spare2: 0      #extents: 18     #blocks: 384   --有18个区，384个块==16个区-8 个块，2个区-128个块，16*8+2*128=384
                  last map  0x00000000  #maps: 0      offset: 2716  
      Highwater::  0x01c00088  ext#: 0      blk#: 8      ext size: 8     
      高水位的块DBA--0x01c00088 -136号块，是第二个区的第一个块。插入只会插入高水位以下的块<=，以区为单位推进--也可能是区的一半-据说算法很复杂。查询时也会找到高水位，查询高水位下的块。   
并发插入时候，高水位的位置会影响限制并发插入，因为只能插入高水位以下的块，如8KBLOCK时；1M区，128个块，超过128个并发会有热块，从而产生buffer busy waits.； 如果是8M的区，会有1024个块，超过1024并发同样会有热块产生。
  #blocks in seg. hdr's freelists: 0     
  #blocks below: 5     
  mapblk  0x00000000  offset: 0     
                   Unlocked
  --------------------------------------------------------
  Low HighWater Mark :   --低高水位，低高水位之下的数据都已经使用了。低高水位和高水位之间，有的数据块已经使用，有的未使用-未格式化。 格式化是在块头加：OJBECT号，数据字典中： dba_objects.DATA_OBJECT_ID
      Highwater::  0x01c00088  ext#: 0      blk#: 8      ext size: 8     
  #blocks in seg. hdr's freelists: 0     
  #blocks below: 5     
  mapblk  0x00000000  offset: 0     
  Level 1 BMB for High HWM block: 0x01c00080
  Level 1 BMB for Low HWM block: 0x01c00080
  --------------------------------------------------------
  Segment Type: 1 nl2: 1      blksz: 8192   fbsz: 0      
  L2 Array start offset:  0x00001434
  First Level 3 BMB:  0x00000000
  L2 Hint for inserts:  0x01c00081   ----二级位图块的DBA，换算为：0000 0001 1100 ，前10位文件号是二进制111-十进制7，16进制81--十进制129.插入时会选择这个L2下的L1的块，直到此L2下的所有L1中的块用完，才会用其它L2--在此处更改L1的DBA。
  Last Level 1 BMB:  0x01c00181
  Last Level II BMB:  0x01c00081
  Last Level III BMB:  0x00000000
     Map Header:: next  0x00000000  #extents: 18   obj#: 23199  flag: 0x10000000
  Inc # 0
  Extent Map  --区地图，段下有几个区，区的起始地址以及包含的块数
  -----------------------------------------------------------------
   0x01c00080  length: 8     
   0x01c00088  length: 8     
   0x01c00090  length: 8     
   0x01c00098  length: 8     
   0x01c000a0  length: 8     
   0x01c000a8  length: 8     
   0x01c000b0  length: 8     
   0x01c000b8  length: 8     
   0x01c000c0  length: 8     
   0x01c000c8  length: 8     
   0x01c000d0  length: 8     
   0x01c000d8  length: 8     
   0x01c000e0  length: 8     
   0x01c000e8  length: 8     
   0x01c000f0  length: 8     
   0x01c000f8  length: 8     
   0x01c00100  length: 128   
   0x01c00180  length: 128   
 
  Auxillary Map --辅助表， 区由哪个L1管理及所管理的区-数据块的起始位置DBA--非Metadata块始地址。。辅助区地址可看出哪几个区内的块共用同一个L1，如下：
  --------------------------------------------------------
   Extent 0     :  L1 dba:  0x01c00080 Data dba:  0x01c00083 --131，第一个可用的块的地址
   Extent 1     :  L1 dba:  0x01c00080 Data dba:  0x01c00088 --136，可以看到这个L1和上一个L1相同，一个L1管理了两个区。
   Extent 2     :  L1 dba:  0x01c00090 Data dba:  0x01c00091 --145
   Extent 3     :  L1 dba:  0x01c00090 Data dba:  0x01c00098
   Extent 4     :  L1 dba:  0x01c000a0 Data dba:  0x01c000a1
   Extent 5     :  L1 dba:  0x01c000a0 Data dba:  0x01c000a8
   Extent 6     :  L1 dba:  0x01c000b0 Data dba:  0x01c000b1
   Extent 7     :  L1 dba:  0x01c000b0 Data dba:  0x01c000b8
   Extent 8     :  L1 dba:  0x01c000c0 Data dba:  0x01c000c1
   Extent 9     :  L1 dba:  0x01c000c0 Data dba:  0x01c000c8
   Extent 10    :  L1 dba:  0x01c000d0 Data dba:  0x01c000d1
   Extent 11    :  L1 dba:  0x01c000d0 Data dba:  0x01c000d8
   Extent 12    :  L1 dba:  0x01c000e0 Data dba:  0x01c000e1
   Extent 13    :  L1 dba:  0x01c000e0 Data dba:  0x01c000e8
   Extent 14    :  L1 dba:  0x01c000f0 Data dba:  0x01c000f1
   Extent 15    :  L1 dba:  0x01c000f0 Data dba:  0x01c000f8
   Extent 16    :  L1 dba:  0x01c00100 Data dba:  0x01c00102  --128个块了，L1一个管理 一个区。 在8KB BLOCK，8M的区时，一个L1管理可以1024个块，再大的区就未实验过了。
   Extent 17    :  L1 dba:  0x01c00180 Data dba:  0x01c00182
  --------------------------------------------------------
 
   Second Level Bitmap block DBAs
   --------------------------------------------------------
   DBA 1:   0x01c00081      --二级位图块的DBA，这里只有一个L2，如果有多个L2，都会在这里显示出来的。
End dump data blocks tsn: 7 file#: 7 minblk 130 maxblk 130   
  #################################################3

DUMP L2块--根据段头找到L2的DBA

BYS@ bys3>alter system dump datafile 7 block 129;
System altered.
BYS@ bys3>select value from v$diag_info where name like 'De%';
VALUE
----------------------------------------------------------------------------------------------------
/u01/diag/rdbms/bys3/bys3/trace/bys3_ora_4982.trc
#######
Start dump data blocks tsn: 7 file#:7 minblk 129 maxblk 129
Block dump from cache:
Dump of buffer cache at level 4 for tsn=7 rdba=29360257
Block dump from disk:
buffer tsn: 7 rdba: 0x01c00081 (7/129)
scn: 0x0000.0082b04b seq: 0x03 flg: 0x04 tail: 0xb04b2103
frmt: 0x02 chkval: 0xcf4e type: 0x21=SECOND LEVEL BITMAP BLOCK   --L2
Hex dump of block: st=0, typ_found=1
Dump of memory from 0xB6B43600 to 0xB6B45600
B6B43600 0000A221 01C00081 0082B04B 04030000  [!.......K.......]  0000A221中21与type: 0x21=  对应
        Repeat 496 times
B6B455F0 00000000 00000000 00000000 B04B2103  [.............!K.]
Dump of Second Level Bitmap Block
   number: 12      nfree: 12      ffree: 0      pdba:     0x01c00082     --父DBA，也就是L3的地址-130号块，   number: 12     --L1的总数，nfree: 12--空闲的L1个数，
   Inc #: 0 Objd: 23199
  opcode:1
 xid:
  L1 Ranges :--多个L1时，按L1 DBA顺序插入/////???????插入数据时：再根据PID进行HASH，得到一个随机值，根据此值选择L2中的L1--受高水位影响的
  --------------------------------------------------------
   0x01c00080  Free: 5 Inst: 1     ---128号块，Free: 5标记L1中可用空间状态
   0x01c00090  Free: 5 Inst: 1          --144号块，Free: 0 FULL状态
   0x01c000a0  Free: 5 Inst: 1
   0x01c000b0  Free: 5 Inst: 1
   0x01c000c0  Free: 5 Inst: 1
   0x01c000d0  Free: 5 Inst: 1
   0x01c000e0  Free: 5 Inst: 1
   0x01c000f0  Free: 5 Inst: 1
   0x01c00100  Free: 5 Inst: 1
   0x01c00101  Free: 5 Inst: 1
   0x01c00180  Free: 5 Inst: 1
   0x01c00181  Free: 5 Inst: 1
 
  --------------------------------------------------------
End dump data blocks tsn: 7 file#: 7 minblk 129 maxblk 129

#####################################

DUMP L3块--根据L2中的  L1 Ranges的找到 第一个L1块的DBA

BYS@ bys3>alter system dump datafile 7 block 128;
System altered.
BYS@ bys3>select value from v$diag_info where name like 'De%';
VALUE
----------------------------------------------------------------------------------------------------
/u01/diag/rdbms/bys3/bys3/trace/bys3_ora_5162.trc
@@@@@@@@@@@@@@@
Start dump data blocks tsn: 7 file#:7 minblk 128 maxblk 128
Block dump from cache:
Dump of buffer cache at level 4 for tsn=7 rdba=29360256
Block dump from disk:
buffer tsn: 7 rdba: 0x01c00080 (7/128)
scn: 0x0000.0082afe2 seq: 0x01 flg: 0x04 tail: 0xafe22001
frmt: 0x02 chkval: 0x9d2d type: 0x20=FIRST LEVEL BITMAP BLOCK
Hex dump of block: st=0, typ_found=1
Dump of memory from 0xB6CBD600 to 0xB6CBF600
B6CBD600 0000A220 01C00080 0082AFE2 04010000  [ ...............]  0000A220的20，表示：type: 0x20=FIRST LEVEL BITMAP BLOCK
B6CBD610 00009D2D 00000000 00000000 00000000  [-...............]
B6CBD620 00000000 00000000 00000000 00000000  [................]
        Repeat 1 times
        Repeat 8 times
B6CBD780 00000000 00000000 00000000 55551511  [..............UU]
B6CBD790 00000000 00000000 00000000 00000000  [................]
        Repeat 485 times
B6CBF5F0 00000000 00000000 00000000 AFE22001  [............. ..]
Dump of First Level Bitmap Block
 --------------------------------
   nbits : 4 nranges: 2         parent dba:  0x01c00081   poffset: 0     --parent dba: 上一级DBA，L2的地址——129号块
   unformatted: 8       total: 16        first useful block: 3      
   owning instance : 1
   instance ownership changed at 01/22/2014 11:22:40
   Last successful Search 01/22/2014 11:22:40
   Freeness Status:  nf1 0      nf2 0      nf3 0      nf4 5      
 
   Extent Map Block Offset: 4294967295
   First free datablock : 3      
   Bitmap block lock opcode 0
   Locker xid:     :  0x0000.000.00000000
   Dealloc scn: 3.0
   Flag: 0x00000001 (-/-/-/-/-/HWM)
   Inc #: 0 Objd: 23199
  HWM Flag: HWM Set
      Highwater::  0x01c00088  ext#: 0      blk#: 8      ext size: 8     高水位在 0x01c00088  136号块，下一个区的第一个块
  #blocks in seg. hdr's freelists: 0     
  #blocks below: 5     
  mapblk  0x00000000  offset: 0     
  --------------------------------------------------------
  DBA Ranges :   --这个L1管理的数据块的范围
  --------------------------------------------------------
   0x01c00080  Length: 8      Offset: 0      
   0x01c00088  Length: 8      Offset: 8      
 
   0:Metadata   1:Metadata   2:Metadata   3:75-100% free      ---Metadata 是无数据，这里存放的是L3 L2 L1的块。
   4:75-100% free   5:75-100% free   6:75-100% free   7:75-100% free   
   8:unformatted   9:unformatted   10:unformatted   11:unformatted
   12:unformatted   13:unformatted   14:unformatted   15:unformatted      可以DUMP 12和5，对比格式化与未格式化的差别。
在L1块中关于数据块的状态有7种格式：Unformat       75-100%       50-75%       25-50%      0-25%   FULL    Metadata
  --------------------------------------------------------
End dump data blocks tsn: 7 file#: 7 minblk 128 maxblk 128