UNDO

UNDO及事物

undo表空间是Oracle独有，在oracle开启一个事物之后，oracle对数据进行修改，同时，会把修改前的数据保存到UNDO表空间的UNDO段里。undo表空间中会自动分配undo段，这些undo段用来保存事务中的DML语句的undo信息，也就是来保存数据在被修改之前的值。在rollback，实例恢复(前滚)，一致性读CR块的构造时会使用到undo信息。由于undo的引入，从而Oracle的select语句实现一致性读时，不需要任何锁。

undo表空间和其它表空间有很多类似的地方：undo数据块也会被读到buffer cache缓存起来，修改时也会产生redo log，数据也会写回到undo表空间的磁盘上。所以崩溃后，undo块的buffer cache也会恢复过来。

UNDO所有的段中，有一个段放入SYSTEM表空间的，其他都在UNDO表空间。DDL语句使用的就是SYSTEM这个undo段。当undo表空间UNDOTBS1损坏了时，也会使用SYSTEM这个undo段。随着系统的负载，undo段会根据需要自动增加。

段与段之间是不连续的，而段内部的block是连续的。从Oracle9i开始，undo表空间是自动管理，undo中的段、区等都是自动分配自动释放的，我只需要保证undo表空间有足够的大小。

一、undo表空间的作用

Oracle开始一个事务，当要修改数据时，会先将修改前的数据保存到undo表空间的undo段中。保存这些修改前的数据的原因下面这些场合需要undo数据：（1）事务的回滚；（2）实例恢复(回滚)；回滚未提交事物对应的块。（3）一致性读时需要构造CR块。

在标准SQL中,为了防止并发事务中产生脏读,就需要通过加锁来控制.这样就会带来死锁、阻塞的问题,即时是粒度最小的行级锁,也无法避免这些问题.
为了解决这一矛盾,Oracle充分利用的回滚段,通过回滚段进行一致性读取,即避免了脏读,又大大减少了系统的阻塞、死锁问题.

二、UNDO段中区的状态

FREE：从来没用过的，可以用来写事物。

ACTIVE：有事物，没有提交。

INACTIVE：有事物，已经提交，没有过undo_retetion的时间。尽量不覆盖，但是可以被覆盖。如果改为GUARANTEE，则不能被覆盖。

EXPIRED：失效，可以覆盖。

Oracle尽量回使用free的undo区，不够再去扩充FREE区空间，再不够会使用expired的undo区，Oracle原则上是不覆盖inactive的区，但是当undo空间不够时，也可能会使用inactive状态的区。当INACTIVE的区保留了UNDO_RETETION的时间之后，会变成EXPIRED状态，就能覆盖。

Alter tablespace undotbs1 retention gurantee;

强制undo表中间里面的inactive的区，不能被覆盖。

三、事物相关概念

Oracle每产生一个事物，都会在v$transaction中生成一条记录，对应一个事物ID。

 

1、事物表

位于UNDO段头块（undo segment header）中，用以记录该UNDO段中的所有事物信息。事物表放置在undo段的第一个块中，因为块的大小限制，只能放47行。所以，每个回滚段只能有47个事物。一个事物启动后，需要在undo表空间寻找一个段头块，记录事物id。一个回滚段最多有47个活动事物，oracle尽量一个回滚段只有一个事物，然后均匀的将事物分布在各个段中。

2、事物槽

每一个数据块中都有自己的事物槽，在事物槽中，记录事物的状态，同时只有事物已经提交了，这个事物槽才能被其他事物覆盖。一个数据块最多能有255个数据槽，当事物槽的数量增加导致PCT-FREE空间不够时，就会导致事物槽争用，需要等待其他事物提交。oracle为了减少事物槽的争用，为多个事物分配多个不同的数据块。所以容易出现事物槽争用的，一般都是update和delete。

数据块dump得到的头部的ITL事务槽结构：

Itl: 事务槽编号；
xid: 事务ID；其中包含了xidusn, xidslot, xidsqn，所以xid指向了事务表的一个条目；
uba: 回滚块地址；(数据块中的uba在构造CR块时使用；而事务表中的uba在rollback时使用)
flag: 事务是否提交的标识；用于实现行级锁；
lck：该事务锁定了几行数据；
scn: 前面我们知道每一条日志记录有一个scn；

3、XID：事物编号

是事物的唯一标识，由三个部分组成，这三个部分也保证了它的唯一性。通过事物id，能直接找到事务表。

（1）使用了哪个回滚段的段头块。

（2）使用了47行的哪一行。

（3）覆盖了多少次。

4、UBA 回滚块

在UNDO表中间中，保存具体被修改的数据块。

5、数据库隔离级别

一个事务对数据库的修改与并行的另一个事务的隔离程度。

未提交读：一个事物还没有提交，另一个事物就能读取到数据。

提交读：一个事物提交之后，其他事物才能读取到这个数据更改的数据。

序列化读：事物A读取了一个表的数据，其他事物在这之后，就算改了数据，提交了，事物A也不会读取其他事物已经改变的数据，依旧读取的是第一次看到的数据情况。

四、UNDO的工作流程

1、在undo表空间找一个相对空闲的undo段的段头块中的事务表找一个槽位，将事物（XID）写入。给事物分配一个undo块。将undo块的地址（UBA），写到事务表中。

2、修改数据块。

（1）将事物（XID）写入数据块的事物槽中，并记上事物是否已经提交。

（2）将修改前的数据 ，写到回滚块中。

（3）将回滚块的地址，写入到数据块的事物槽中（为了更快构造CR块）。

（4）在修改的数据行头部写上事物槽。

3、当回滚块的数据写满之后，系统会自动分配另一个回滚块，将回滚块链接在第一个回滚块之后。同时，将最后一个回滚块地址放入UNDO段头块事务表中。（为了rollback）

事物是否已经提交标志，需要写在回滚段段头块的事务表中，也需要写入数据块的事物槽中。写入回滚段段头块的事务表中，是为了实例恢复时，进行回滚。写入数据块的事物槽中，是为了方便找到那些数据行被事物占用，从而避免在事务表中出现争用。

当oracle rollback时，首先找到事物，找到回滚段的事务表，就能找到最后一个UBA，才能一次回滚所有回滚块。

为什么需要在数据块的事物槽中，记录回滚块的地址呢？为了更快的找到回滚块，从而加快构造CR块的速度。