2.oracle的dump理解二 Buffer Header和Block Header

2.oracle的dump理解二 Buffer Header和Block Header

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上篇查看了BH的结构和说明。

此外，这里补充一下，其实也可以用alter session命令进行转储

ALTER SESSION SET EVENTS 'immediate tracename buffers level level';

这里的level有很多值，分别可以转储buffer cache中的不同的内容。

level的可选值包括：

1 只转储buffer header

2 在level 1的基础上再转储数据块头

3 在level 2的基础上再转储数据块内容

4 转储buffer header和hash chain

5 在level 1的基础上再转储数据块头和hash chain

6 在level 2的基础上再转储数据块内容和hash chain

8 转储buffer header和hash chain以及users/waiters链表

9 在level 1的基础上再转储数据块头、hash chain以及users/waiters链表

10 在level 2的基础上再转储数据块内容、hash chain以及users/waiters链表

例如：

SQL> alter session set events 'immediate tracename buffers level 1';

会话已更改。

1     小插曲

蛤蟆发现，用这个命令DUMP的BH头数量有57753个。

然后重新用ORADEBUGDUMP了一份，发现也是57753。

这个说明：两个命令DUMPBuffer Header大小事一致的，并无差异。

为了发现原因，蛤蟆重启了数据库，起来就立马重做一个DUMP。

发现BH只有5007个，那么终于弄明白了，BH 在数据库实例周期中是动态变化的。

因为当没有找到需要的buffer header时，oracle会发出I/O调用，到磁盘上的数据文件中获取数据块，并将该数据块的内容拷贝一份到buffer cache中的内存数据块里。

我们继续来看下，DUMP整个buffer cache后的样子吧。

SQL> oradebug dump buffers 2

或者

SQL>alter session set events 'immediatetrace name buffers level 2';

从TRACE文件中，首先是一个BH，然后可以看到如下：

Dump of memory from 0x000007FF192A4000 to0x000007FF192A6000

两地址相减刚好是2000，换成十进制就是8192，就是8K字节，就是一个BLOCK SIZE。

里面的内容不是给人看的如下：

…………………..

7FF192A4470 09727807 34100A0B 0972780734100A0B  [.xr....4.xr....4]

7FF192A4480 09727807 34100A0B FF02C10206C405FF  [.xr....4........]

7FF192A4490 FF11551F C3048001 02243807FFFF02C1  [.U.......8$.....]

7FF192A44A0 D2CE10FF 082264E5 2124D80F342C0A76  [.....d"...$!v.,4]

7FF192A44B0 80017755 80018001 0419002C455D04C3  [Uw......,.....]E]

………………….

2     Oracle数据块

数据块(Oracle Data Blocks)，是Oracle最小的存储单位，Oracle数据存放在“块”中。一个块占用一定的磁盘空间。“块”是Oracle的“数据块”，不是操作系统的“块”。

　　Oracle每次请求数据的时候，都是以块为单位。每次请求的数据是块的整数倍。如果Oracle请求的数据量不到一块，Oracle也会读取整个块。 “块”是Oracle读写数据的最小单位或者最基本的单位。

　　块的标准大小由初始化参数DB_BLOCK_SIZE指定。具有标准大小的块称为标准块(Standard Block)。块的大小和标准块的大小不同的块叫非标准块(NonstandardBlock)。同一数据库中，Oracle9i及以上版本支持同一数据库中同时使用标准块和非标准块。Oracle允许指定5种非标准块(Nonstandard Block)。

　　操作系统每次执行I/O的时候，是以操作系统的块为单位;Oracle每次执行I/O的时候，都是以Oracle的块为单位。Oracle数据块大小一般是操作系统块的整数倍。

块中存放表的数据和索引的数据，无论存放哪种类型的数据，块的格式都是相同的，块由块头(header/Common and Variable),表目录(Table Directory),行目录(Row Directory),空余空间(Free Space)和行数据(Row Data)五部分组成，

块头(header/Common and Variable)：存放块的基本信息，如：块的物理地址，块所属的段的类型(是数据段还是索引段)。

3     Block header dump

最后有一个Blockheader的DUMP

Block header dump:  0x0040d0d8

 Object id on Block? Y

 seg/obj: 0x12 csc: 0x00.c1693  itc: 1  flg: - typ: 1 - DATA

    fsl: 0  fnx: 0x0 ver: 0x01

 

 Itl          Xid                  Uba         Flag Lck        Scn/Fsc

0x01   0x0008.015.00000310  0x01409480.0056.37  C---   0  scn 0x0000.000c1690

这里主要是ITL描述：

ITL(InterestedTransaction List)是Oracle数据块内部的一个组成部分，位于数据块头（block header），itl由xid，uba，flag，lck和scn/fsc组成，用来记录该块所有发生的事务，一个itl可以看作是一条事务记录。

如果事务已经提交，这个itl的位置就可以被反复使用了，有的时候也叫itl槽位。如果一个事务一直没有提交，那么，这个事务将一直占用一个itl槽位，itl里面记录了事务信息，回滚段的入口，事务类型等等。如果这个事务已经提交，那么，itl槽位中还保存的有这个事务提交时候的SCN号。

ITL个数其最小值为1，由参数initrans控制（由于兼容性的原因，oracle会在对象的存储块分配两个itl，所以initrans的最小值实际上为2），最大值为255，由参数maxtrans控制，最大值参数在10g以后不能被修改，itl是block级的概念，一个itl占用块46B的空间，参数initrans意味着块中除去block header外一部分存储空间无法被记录使用（46B*initrans），当块中还有一定的free space时，oracle可以使用free space构建itl供事务使用，如果没有了free space，那么，这个块因为不能分配新的itl，就可能发生itl等待。如果在并发量特别大的系统中，最好分配足够的itl个数，其实它并浪费不了太多的空间，或者，设置足够的pctfree，保证itl能扩展，但是pctfree有可能是被行数据给消耗掉的，如update，所以，也有可能导致块内部的空间不够而导致itl等待。

Xid：事务id，在回滚段事务表中有一条记录和这个事务对应

Uba：回滚段地址，该事务对应的回滚段地址

  第一段地址：回滚数据块的地址，包括回滚段文件号和数据块号

  第二段地址：回滚序列号

  第三段地址：回滚记录号

SELECT UBAFIL 回滚段文件号,UBABLK 数据块号,UBASQN 回滚序列号,UBAREC 回滚记录号 FROM v$transaction --查看UBA

SQL> select ubafil,ubablk,ubasqn,ubarecfrom v$transaction;

Flag：事务标志位。这个标志位就记录了这个事务的操作，各个标志的含义分别是：

----- = 事务是活动的，或者在块清除前提交事务

C--- = 事务已经提交并且清除了行锁定。

-B-- = this undo recordcontains the undo for this ITL entry

--U- = 事务已经提交（SCN已经是最大值），但是锁定还没有清除（快速清除）。

---T =当块清除的SCN被记录时，该事务仍然是活动的，块上如果有已经提交的事务，那么在clean ount的时候，块会被进行清除，但是这个块里面的事务不会被清除。

Lck：影响的记录数

Scn/Fsc：快速提交（Fast Commit Fsc）的SCN或者Commit SCN。

每条记录中的行级锁对应于Itl列表中的序号，即哪个事务在该记录上产生的锁。

3.1     ITL等待

 发生等待的场景：

1.超过maxtrans配置的最大ITL数

2.initrans不足，没有足够的free space来扩展ITL

解决方法：

1.maxtrans不足：高并发引起的：同一数据块上的事务量已经超出了其实际允许的ITL数。减少事务的并发量;长事务，在保证数据完整性的前提下，增加commit的频率，修改为短事务，减少资源占用事件。而对于OLAP系统来说(例如，其存在高并发量的数据录入模块)，可以考虑增大数据块大小。

2.initrans不足：数据块上的ITL数量并没有达到MAX TRANS的限制，发生这种情况的表通常会被经常UPDATE，从而造成预留空间(PCTFREE)被填满。如果我们发现这类ITL等待对系统已经造成影响，可以通过增加表的INITRANS或者PCTFREE来解决(视该表上的并发事务量而定，通常，如果并发量高，建议优先增加INITRANS，反之，则优先考虑增加PCTFREE)。

如果是使用ALTER TABLE的方式修改这2个参数的话，只会影响新的数据块，而不会改变已有数据的数据块——要做的这一点，需要将数据导出/导入、重建表。 

3.2     行锁原理

Oracle的锁机制是一种轻量级的锁定机制，不是通过构建锁列表来进行数据的锁定管理，而是直接将锁作为数据块的属性，存储在数据块首部。这个是通过ITL来实现的，一个事务要修改块中的数据，必须获得该块中的一个itl(通过initrans预先分配的或者是通过free space构建的)。通过itl和undo segment header中的transaction table，可以知道事务处于活动阶段，还是已经完成。事务在修改块时（其实就是在修改行）会检查行中row header中的标志位，如果该标志位为0（该行没有被活动的事务锁住，这是可能要进行deferred block cleanout等工作），就把该标志位修改为事务在该块获得的itl的序号，这样当前事务就获得了对记录的锁定，然后就可以修改行数据了，这也就是oracle行锁实现的原理。