29、undo_2_1（事务槽、延迟块清除、构造CR块、ora-01555）

事务槽（不同于事务表里面的槽位（这个事务槽在数据块的头部））

图解：

一个事务开始，要做的事情：

第一，事务表里面找槽位（undo段的段头块里有事务表，事务表有槽位，每一个槽位记录一个事务）；

事务表里的槽位里记录的信息有：

1、xid（事务ID）：(undo段的段号，段里面的第几个槽（槽号），覆盖数)；

2、cflag（commit flag）：提交标志；

3、SCN号（提交SCN号）；

4、dba（数据块地址）：指向事务使用的最后一个块；

第二，做DML操作，要修改某个数据块里面的一个数据行，在修改数据行以前，oracle会做一件事情：对于普通数据块来讲，在数据块的头部默认有两个事务槽，最多可以有255个。

事务槽里面含有的信息：

1、xid；

2、uba(undo block adress)：undo块地址；

3、提交标志；

4、SCN号；

事务开始了，要修改数据块，必须先获取到数据块里面的事务槽；假设0号事务槽里面没有未提交事务（就是没有active事务槽的时候），这个事务槽就可以被覆盖；要修改多行数据的时候，用一个事务槽就可以了；然后将事务信息写入事务槽；

现在要修改数据行了，会在数据行的头部写入一个数字（比如：0（事务槽的槽号）），表示在数据行上加了一个锁（也就是说这个数据行正在被0号事务槽里面所对应的事务修改），然后指向0号事务槽，然后事务槽里面的xid指向这个事务的事务源；同一个事务可以修改数据块里面的多行数据（这里修改了3行数据），都指向了同一个事务；另外还修改了另外一个数据块，然后也指向同一个事务源（一个事务可以同时修改多个数据块）；

关于事务的提交标志，在很多地方有，比如：在每一个数据块的事务槽里面有提交标志，在事务表里面的槽位里面有提交标志，并且都有SCN号；

现在描述一个场景：

假设，一个事务修改了100W个块，然后要commit提交；要提交的时候oracle会做几件事情：

1、清锁：需要把100W个块里面的每个数据行前面的锁标记清除了；

2、清理数据块的事务槽：就是把事务槽里面的信息清除了；

这两个清理的会很慢（非常消耗资源），因为涉及到100W个块；

3、清理undo段里面的事务表；

这个清理的比较快（不消耗资源）；

用户提交的时候，希望马上提交成功，但是提交的时候第一和第二件事情很慢，很消耗资源，所以oracle在提交的时候，只清除事务表里面的信息（这个是必须要做的事情），记下提交时候的SCN号，然后第一和第二件事情oracle也会尽量的去做一些（比如，现在是100W个块，然后呢，只修改1000个块），意思意思；

事务表里面的清了，数据块里面的事务槽还没有清理完，然后oracle下次再访问块的时候，假设读到之前修改的一行数据时，发现上面有锁标记，表示上面有活动的事务，然后找事务槽里面的事务，显示事务没有提交，这时候再到事务表里面找对应的事务，但是已经显示提交了，oracle就知道当时提交的时候，数据块里的事务槽没清理，所以oracle下次再访问块的时候就顺便清了，把锁标记清了，事务槽里面的信息清了，清理完之后就接着访问

快速提交

所以，只要事务表里面的信息清了，数据块里面的信息有没有清没关系；oracle里，在提交的时候，把事务表里面的信息清了，其他的地方意思意思的清理一下，这种提交机制叫做：快速提交

延迟块清除

然后呢，再读到那个块的时候，顺便清了，然后修改数据块，修改数据块就要修改锁标记，也要修改事务槽里面的提交标记（修改为未提交），还有修改SCN号（改为null），修改的时候就会产生redo，这种情况叫做：延迟块清除

有这么一种情况：就是事务提交的时候，提交了以后，因为数据库的压力比较大，只清除了事务表里面的信息，其他的都没有清除；假设这时候，事务表里面的槽位是：5号段，2号槽位，第100次被覆盖，因为这个事务提交了，这时候就被覆盖了，就变成了：5号段，2号槽位，第101次被覆盖；然后数据块里面的事务槽因为没有清除，记录的还是：5号段，2号槽位，第100次被覆盖，这时候就去找，但是在undo事务表里面已经是：5号段，2号槽位，第101次被覆盖了，oracle就认为已经提交了，这时候接着就清除锁和事务槽，更改SCN号，更改提交状态，

快速提交和延迟块清除，都是为了提高提交的速度

构造CR块（consistent read）（读一致性）

图解：

一个undo段，假设里面有三个事务（T1、T2、T3），然后修改数据块里面的一行数据，修改数据之前，要把修改之前的数据放到undo里面事务T1对应的undo块里，修改前的值是1，修改后的值是2；

然后，select要访问这个数据块的这个数据行，oracle访问的时候，发现这个块上有事务槽，显示事务没有提交，然后oracle就根据xid找undue段里面的事务表对应的事务，看看这个事务是否已经提交，然后发现这个事务确实没有提交；

假设现在对于sp1来说，要读这个数据块，但是在这个数据块上sp2在修改并且还没有提交，这时候sp1是不能读未提交事务的，也就是说，对于任何的会话，任何的server process都是不能读未提交事务的；

这时候oracle会在buffer cache里面再找一个空块，把sp1正在修改的数据块里面所有行的数据取出来放到这个空块里，因为里面有一行有未提交事务，它就找事务槽的uba地址，然后找到undo数据，把修改前的数据取出来，还原事务修改前的值，再放到空块里面去，这就构造了一个块出来，这个块叫做：构造CR块

所以在oracle数据库里面，DML不阻塞select，也就是：修改不阻塞读；就是当oracle访问数据行的时候，去事务槽和undo事务表确认事务是否提交，未提交会在buffer中找到一个空块，找到undo中的源数据，构建一个CR，所以修改数据行的时候不会堵塞读。只读已提交事务，不读未提交事务。

崩溃恢复

图解：

数据库正在正常的运行着，一个undo段，里面有三两个事务（T1、T2、T3），T1对应修改三个块，T2修改了两个块；T1未提交,T2提交了；

这时候数据库突然崩了，数据库重新启动，重启以后呢，select要读T2事务对应的一个块，这个块是延迟块清除，然后显示T2这个事务没有提交，，然后去undo事务表的槽位发现事务已经提交，oracle知道该事务已经提交，马上清除锁和事务槽，更改SCN号，更改提交状态，然后直接读这个块；

读完以后，接着要读T1事务对应的一个块，发现T1事务之前没有提交，然后访问undo段的事务表里面的事务槽发现未提交，但是T1所对应的那个会话已经断开了，不存在了，因为数据库崩了，会话也都断开了，T1就不可能提交和回滚了，这时候select会帮助T1做一下回滚，强求回滚，然后T1这个事务就没了；

所以数据库突然崩了，数据库重新启动，在数据库突然崩的那一瞬间有很多的未提交事务，重启以后呢，这些事务不可能回来了，也不可能再提交，再回滚了，但是undo里面有undo数据在，这时候，select谁读到相应块的时候，就会把这个事务往前回滚一下，读的时候回滚一下，作为恢复的一个操作

访问以往事务修改过的数据块的数据

图解：

一个undo段，里面有一个事务T1，修改了一个数据块，然后T1提交了，还有一个事务T2，T2也要修改同样的数据块，因为事务槽所对应的事务T1已经提交，事务T2就可以覆盖事务T1在数据块中所对应的事务槽，要覆盖事务槽就要修改事务槽中的数据，就会产生undo，对于数据块来讲，修改任何数据都会产生undo；因为T2要覆盖事务槽就要修改数据，就要把事务槽里面的数据拿出来放到undo段的一个块里，然后新的事务槽的xid指向事务T2了，这时候T2也提交了；

我们就来找，找这个数据块数据修改的历史，对于这个数据块来说，被事务T1修改过，也被事务T2修改过，现在我们能看到事务T2修改后的数据，这时候，我们也可以看到事务T1修改过的数据，从T2往前推就可以找到T1修改前的数据；有T3，T4.....也是如此

假设数据库建立以后undo表空间足够大，没有边界的大；对于数据块来讲，数据库可以找到所有的数据块的修改信息，就是一个数据块被多个事务修改了

如果现在将undo returntion设置为：24小时，然后将表空间设置为：gurantee属性；也就是这个表空间一直存储24个小时的数据，那么可以访问24小时之内表的每个时刻的数据；

select * from t; 访问现在的数据；

select * from t as time of 13：30：01；访问13：30：01时修改过的所有数据块的数据

ORA-01555错误

图解：

比如，现在oracle有一个t表，t表比较大，下面有很多很多块；在8:50访问t表，在8:55的时候有一个事务修改了一个数据块，数据块里面的SCN被修改为8:55，然后提交了；

假设9:00的时候读到最后一个数据块的最后一行，但是8:55删除了一行数据；假设t表有一万行，8:00的时候开始读，到9:00的时候会读到多少行数据？

读取了一万行；

因为对于select来讲，读到最后一行数据时，这行数据对应的事务已经提交了，按道理，这一行上没有未提交事务，删除数据已经提交了，不能被读，但是还是读到了10000行数据。oracle在读select开始的时候，记住当时时间点所有数据块的SCN号：850，oracle做了一个假设，并且假设成立：就是将要访问的表在8:50这个时刻，所对应的所有数据块的事务槽，它们的SCN号都应该小于等于900，突然让时间停止，将所有数据块读一遍。当读到最后一个块的时候，发现SCN号是：855，然后找最后一条数据之前的数据，通过undo构建CR块，找出该行数据SCN号为：850时的数据；

在8:57的时候，8:55的undo块被覆盖了。导致8:50的select读数据的时候，去undo块中找，发现数据没了，无法构建CR块，oracle就会报出ora-01555错误，报出ora-01555错误的因为：snapshot too old（快照太旧）或者select读取的时间过长

导致ora-01555错误的原因：

可能是snapshot too old（快照太旧）或者select的执行时间太长，还有就是undo空间压力很大，undo数据被快速覆盖；该错误，会指定哪个SQL引起的问题

select访问的是生产表，触发ora-01555这个错误，原因可能是undo空间太小；

select访问的是字典表，oracle做ddl的时候，向系统表空间的数据字典做insert操作，会将修改信息写到系统表空间的undo段中专门给字典表做回滚；

所以访问的是字典表的时候，发生01555错误是系统表空间的undo段引起的，很可能是一个bug，mos中查找。

回滚

回滚的本质：

对某个表做delete的时候，忘了加where条件，然后删；假设这个表有1000万行，删除了30分钟还没结束，这时候这个过程产生了大量的undo数据；

然后后悔了，想结束这个事务，就是将窗口叉掉，然后刚才做的这个事务需要回滚；回滚的时候，oracle会读undo，将这30分钟删除的数据找出来，然后对表进行insert操作，这时候也会产生redo，但是这个可能需要花费60分钟；当然，如果不叉掉接着执行，可能再过2分钟就执行完了，或者回滚需要90分钟，这些都是有可能的；

因为误删了，必须回滚。假设操作是正常操作，表已经删除了20分钟，还未结束。很长时间不能访问这个表，因为在表上加了很多锁。想结束这个事务，这个事务就需要回滚，回滚可能需要更长的时间。在数据库中用SQL可以查某个事务还有多少时间结束。

几个操作所占用的undo和redo的情况：

insert操作主要消耗redo资源； delete操作主要消耗undo资源； update操作消耗redo和undo操作；

注意：对于oracle来说，DML主要消耗redo和undo资源

这两个资源需要注意：

假设有一个表T，有一个id列，现在想将表中的id列删除了：

做的第一件事，将T表用排他锁锁住，任何人不能访问这个表；

第二，将表里所有的块，假设有100万个块，里面id列的数据，全部删除，所有的块都是扫描一遍，删除一遍；

第三，执行的话，T表中所有的数据都要进行操作，产生大量的redo和undo；

第四，执行的时间太长；假如执行时间很长，生产扛不住了，叉掉窗口，这个事务就需要回滚，这时候可能需要更长的时间，这个表只能废掉了；

但是在表里面加一个不加默认值的列，一下子就完成了。只会在数据字典里面添加列。但是添加一个列的时候，设置了默认值，这个操作和删除一个列数据库进行的操作一样，同样危险。