聊聊UNDO_RETENTION作用（上）

在Oracle的Undo机制中，参数Undo_Retention扮演了“混淆者”的角色。论坛里面也有很多朋友对这个参数含义不是非常清楚。本篇我们就来讨论一下这个这个参数的含义和作用。

 

1、从Undo说起

 

Undo或者说rollback segment机制是Oracle早期奠定行业地位的核心技术之一。Undo机制的提出，源自于Oracle提出的“多版本一致读”特性。在Oracle中，select操作不会阻塞任何操作，也不会被任何操作所阻塞。

 

这就意味着，当我们对一个数据表进行DML操作，比如插入、修改和删除数据的时候，其他会话连接的select操作是可以随意进行的，而且访问的数据都是DML操作之前提交的数据。

 

Oracle数据是保存在“表空间、段对象、分区和数据块”的组织结构体系中。对数据的修改就是在数据块中直接的修改。如果需要同时支持对之前数据的访问，比如在系统中有一个地方需要保存数据的“前镜像pre-image”,同时一旦DML进行回滚rollback动作，恢复数据也需要这部分前镜像内容。这就衍生出了rollback segement和之后的Undo表空间。

 

那么，是不是当一个事务Transaction结束commit之后，Undo前镜像就没有用途了呢？我们说不是的。commit之后的undo段数据镜像至少要支持两种操作，其一是一致读（consistent read），另一个是利用undo数据的flash back闪回技术。

 

严格的说，多版本一致读是两个Oracle特性。一致读所说的是：当一个查询读操作select数据的时候，只能读取到小于等于启动查询操作时候SCN的数据。比如：我们启动查询的时候，数据表A中包括10亿条数据，。之后另一个会话启动删除了1亿条数据并且提交。提交之后，第一个读会话才检索到原来1亿条数据的位置，并且最后结束。从结果看，第一个会话读取到的是10亿条数据。

 

一致读特性的关键就在于保证了读操作的一致性，读取数据在时间层面的一致性。细想一下，第二个会话commit之后，源数据1亿条的前镜像在Undo空间中是失效Expired状态。一致读过程中，一定是进行过失效Undo镜像数据的读取。

 

失效Undo数据的最终归宿是被覆盖重用。想想一种情况，如果系统中Undo管理比较不合理，事务Undo数据量比较大而且频繁，有失效的Undo前镜像被覆盖之后，恰恰有一个长时间查询需要访问这个前镜像。这个时候，Oracle就只能说“抱歉”了，这也就是经典的ora-1555 snapshot too old的起源。

 

Undo失效数据的另一种用途就是Flashback闪回。Flashback Query和Flashback Archive都是建立在对前镜像数据再利用处理上。

 

Undo_Retention是Oracle提供出的用于控制Undo过期数据保留的“调节Tune”参数。注意：这里不是控制参数。Oracle中的控制参数起到强制作用，比如目录空间位置，归档文件存储等。但是另一部分参数起到的是目标调节的作用，比如检查点间隔控制、SGA_TARGET。

 

 

SQL> show parameter undo_ret

 

NAME                                 TYPE        VALUE

------------------------------------ ----------- ------------------------------

undo_retention                       integer     900

SQL>

 

 

undo_retention从直接看就是设置Oracle Undo过期数据的保存期限，单位是秒。如果参数设置为900秒，那么Undo段数据在非Active状态之后，会保留900秒。

 

如果根据这个守则，我们进行一致读和Flashback的时间就是通过这个参数来进行控制的。但是事实上，这个是有问题的。Undo的覆盖动作是一个必然的过程，覆盖与否是要和系统事务Undo消耗速率、Undo Tablespace大小乃至Undo数据文件可拓展性密切相关。

 

事实上，Undo_retention是一个“目标期望值”。用户设置出这个值之后，Oracle内部会尽量保证将Undo数据保留超过undo_retention设置的时间。在这个过程中，Oracle会涉及到比如尝试拓展Undo表空间数据文件、Undo Segment管理等内容。但是，如果“现实比较残酷”，比如说Undo使用紧张、没有额外的方法，那么这个时间段也是不能保证的。

 

下面我们通过一系列的实验来验证。

 

2、环境准备

 

我们选择Oracle 11gR2进行测试实验。

 

 

SQL> select * from v$version;

BANNER

--------------------------------------------------------------------------

Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.3.0 - Production

PL/SQL Release 11.2.0.3.0 - Production

CORE        11.2.0.3.0         Production

 

 

当前采用自动的undo管理机制，默认retention为900秒。注意：这个取值Oracle是有所选择的。早期版本中曾经设置过1800秒。

 

 

SQL> show parameter undo

 

NAME                                 TYPE        VALUE

------------------------------------ ----------- ------------------------------

undo_management                      string      AUTO

undo_retention                       integer     900

undo_tablespac                       string      UNDOTBS1

 

 

当前undo tablespace的数据文件拓展情况为支持拓展，容量为105M。

 

 

SQL> col file_name for a40

SQL> select file_name, AUTOEXTENSIBLE, BYTES/1024/1024 MB from dba_data_files where tablespace_name='UNDOTBS1';

 

FILE_NAME                                AUTOEXTENSIBLE         MB

---------------------------------------- -------------- ----------

/u01/app/oradata/ORA11G/datafile/o1_mf_u YES                   105

ndotbs1_92t6zl6d_.dbf                                  

 

 

3、超过undo_retention情况数据读取

 

在没有强制的Undo数据覆盖情况下，Oracle默认会一直保留前镜像的数据。在实际中，虽然undo_retention设置的保留值比较小，但是我们依然可以flash back query出几个小时乃至几天前的数据。

 

为了便于实验过程，我们调节了一下参数。

 

 

SQL> alter system set undo_retention=300 ;

System altered

 

SQL> show parameter undo

 

NAME                                 TYPE        VALUE

------------------------------------ ----------- ------------------------------

undo_management                      string      AUTO

undo_retention                       integer     300

undo_tablespace                      string      UNDOTBS1

 

 

此处我们使用的是较大的Undo表空间105M，而且支持自动拓展文件。实验数据表情况如下：

 

 

SQL> create table t as select * from dba_objects;

Table created

 

SQL> select bytes/1024/1024 MB from dba_segments where wner='SYS' and segment_name='T';

        MB

----------

         9

 

SQL> select count(*) from t;

  COUNT(*)

----------

     75255

 

--注意：当前时点上，数据量为7万。

SQL> select sysdate from dual;

SYSDATE

--------------------

2013-10-16 8:46:57

 

 

删除数据。

 

 

SQL> delete t;

75255 rows deleted

 

SQL> commit;

Commit complete

 

 

经过十五分钟左右，注意这个时间已经远远超过900秒设置值。

 

 

SQL> select sysdate from dual;

 

SYSDATE

--------------------

2013-10-16 9:00:34

 

SQL> select count(*) from t;

 

  COUNT(*)

----------

         0

 

SQL> select count(*) from t as of timestamp to_timestamp('2013-10-16 8:46:57','yyyy-mm-dd hh24:mi:ss');

 

  COUNT(*)

----------

     75255

 

 

超过了900秒，Undo前镜像依然保留而且可以访问到。到此我们可以得出结论，即使commit后超过了undo_retention设置的时间范围，前镜像数据依然可以读取到。

 

4、小Undo空间非拓展试验

 

下面我们看一下undo时间小于retention的情况。向实验数据表中插入实验数据。

 

 

SQL> insert into t select * from dba_objects;

75255 rows inserted

 

SQL> commit;

Commit complete

 

 

创建一个全新的undo tablespace，注意设置文件大小比较小，而且不支持自动拓展。

 

 

SQL> create undo tablespace undotbs2 datafile size 20m autoextend off;

Tablespace created

 

SQL> select tablespace_name, contents from dba_tablespaces;

 

TABLESPACE_NAME                CONTENTS

------------------------------ ---------

SYSTEM                         PERMANENT

SYSAUX                         PERMANENT

UNDOTBS1                       UNDO

TEMP                           TEMPORARY

USERS                          PERMANENT

UNDOTBS2                       UNDO

EXAMPLE                        PERMANENT

 

7 rows selected

 

SQL> select file_name, AUTOEXTENSIBLE, BYTES/1024/1024 MB from dba_data_files where tablespace_name in ('UNDOTBS1','UNDOTBS2');

 

FILE_NAME                                AUTOEXTENSIBLE         MB

---------------------------------------- -------------- ----------

/u01/app/oradata/ORA11G/datafile/o1_mf_u YES                   105

ndotbs1_92t6zl6d_.dbf                                  

 

/u01/app/oradata/ORA11G/datafile/o1_mf_u NO                     20

ndotbs2_95vsgpn7_.dbf                                   

 

 

更换系统使用的undo tablespace参数。

 

 

SQL> alter system set undo_tablespace=undotbs2

  2  ;

 

System altered

 

SQL> show parameter undo;

 

NAME                                 TYPE        VALUE

------------------------------------ ----------- ------------------------------

undo_management                      string      AUTO

undo_retention                       integer     300

undo_tablespace                      string      UNDOTBS2

 

 

删除数据，形成镜像。

 

 

SQL> select sysdate from dual;

 

SYSDATE

--------------------

2013-10-16 9:18:57

 

SQL> select count(*) from t;

 

  COUNT(*)

----------

     75255

 

SQL> delete t;

55256 rows deleted

 

SQL> commit;

Commit complete

 

 

下面我们试图去消耗大量的undo空间，DML操作中，delete是消耗最大的。

 

 

SQL> delete mmm where rownum<10000;

9999 rows deleted

 

SQL> commit;

Commit complete

 

SQL> delete mmm;

delete mmm

 

ORA-30036: 无法按 8 扩展段 (在还原表空间 'UNDOTBS2' 中)

 

 

SQL> delete mmm where rownum<10000;

9999 rows deleted

 

SQL> commit;

Commit complete

 

 

删除动作中，很多时候都是禁止的。因为Undo空间过小，不能容纳需要保存的前镜像数据。

 

 

SQL> select count(*) from t as of timestamp to_timestamp('2013-10-16 9:15:09','yyyy-mm-dd hh24:mi:ss');

 

select count(*) from t as of timestamp to_timestamp('2013-10-16 9:15:09','yyyy-mm-dd hh24:mi:ss')

 

ORA-01555: 快照过旧: 回退段号 12 (名称为 "_SYSSMU12_550256870$") 过小

 

SQL> select sysdate from dual;

 

SYSDATE

--------------------

2013-10-16 9:20:38

 

SQL> select count(*) from t as of timestamp to_timestamp('2013-10-16 9:17:09','yyyy-mm-dd hh24:mi:ss');

 

select count(*) from t as of timestamp to_timestamp('2013-10-16 9:17:09','yyyy-mm-dd hh24:mi:ss')

 

ORA-01555: 快照过旧: 回退段号 12 (名称为 "_SYSSMU12_550256870$") 过小

 

 

由此我们可以看到，虽然设置了undo_retention的参数，但是如果系统undo表空间容量不够大，而且undo生成总量很大的时候，系统还是会将undo进行覆盖。

 

那么，所谓的调节作用怎么体现呢？undo文件拓展是一种非常直接的手段。