Oracle 實例恢復(fù)時 前滾（roll forward） 后滾（roll back） 問題

看到一個有關(guān)實例恢復(fù)時 前滾（roll forword）和回滾（roll back）的討論。在這里小整理一下，也理理自己的一個思路。
 

一. 什么時候需要實例恢復(fù)
       在shutdown normal or shutdown immediate下，也就是所謂的clean shutdown，checkpoint也會自動觸發(fā)，并且把SCN紀(jì)錄寫回。 當(dāng)發(fā)生checkpoint時，會把SCN寫到四個地方：
 

三個地方于control file內(nèi)：
（1）SYSTEM CHECKPOINT SCN

（2）Datafile checkpoint SCN

（3）Stop SCN

一個在datafile header內(nèi)：
Start SCN

1.1 Clean shutdown 時
       當(dāng)clean shutdown 時，checkpoint會進(jìn)行，并且此時datafile的stop scn和控制文件里的start scn會相同。 等到open數(shù)據(jù)庫時，Oracle檢查datafile header中的start scn和存于control file中的datafile的scn是否相同， 如果相同，接著檢查start scn和stop scn是否相同，如果仍然相同，數(shù)據(jù)庫就會正常開啟，否則就需要recovery。

       等到數(shù)據(jù)庫開啟后，儲存在control file中的stop scn就會恢復(fù)為NULL值，此時表示datafile是open在正常模式下了。

1.2 非正常shutdown

       如果不正常SHUTDOWN (shutdown abort)，則mount數(shù)據(jù)庫后，會發(fā)現(xiàn)stop scn并不是等于其它位置的scn， 而是等于NULL，這表示Oracle在shutdown時沒有進(jìn)行checkpoint，下次開機(jī)必須進(jìn)行crash recovery（實例恢復(fù)）。

注意一點：
       （1）啟動數(shù)據(jù)庫時，如果發(fā)現(xiàn)STOP SCN = NULL，表示需要進(jìn)行crash recovery；
       （2）啟動數(shù)據(jù)庫時，如果發(fā)現(xiàn)有datafile header的START SCN 不等于儲存于CONTROLFILE的DATAFILE SCN，表示需要進(jìn)行Media recovery

1.3 crash recovery 順序問題
       必須先進(jìn)行roll forward(從redo log file中從目前的start SCN開始，重做后面的已提交之交易)。 再從roll back segment 做rollback未完成(dead transaction)交易。檢驗controlfile中的SCN會等于datafile header的SCN

二.  Crash Recovery 過程
       當(dāng)數(shù)據(jù)庫突然崩潰，而還沒有來得及將buffer cache里的臟數(shù)據(jù)塊刷新到數(shù)據(jù)文件里，同時在實例崩潰時正在運行著的事務(wù)被突然中斷，則事務(wù)為中間狀態(tài)，也就是既沒有提交也沒有回滾。這時數(shù)據(jù)文件里的內(nèi)容不能體現(xiàn)實例崩潰時的狀態(tài)。這樣關(guān)閉的數(shù)據(jù)庫是不一致的。

       下次啟動實例時，Oracle會由SMON進(jìn)程自動進(jìn)行實例恢復(fù)。實例啟動時，SMON進(jìn)程會去檢查控制文件中所記錄的、每個在線的、可讀寫的數(shù)據(jù)文件的END SCN號。

       數(shù)據(jù)庫正常運行過程中，該END SCN號始終為NULL，而當(dāng)數(shù)據(jù)庫正常關(guān)閉時，會進(jìn)行完全檢查點，并將檢查點SCN號更新該字段。

       而崩潰時，Oracle還來不及更新該字段，則該字段仍然為NULL。當(dāng)SMON進(jìn)程發(fā)現(xiàn)該字段為空時，就知道實例在上次沒有正常關(guān)閉，于是由SMON進(jìn)程就開始進(jìn)行實例恢復(fù)了。

       SMON進(jìn)程進(jìn)行實例恢復(fù)時，會從控制文件中獲得檢查點位置。于是，SMON進(jìn)程到聯(lián)機(jī)日志文件中，找到該檢查點位置，然后從該檢查點位置開始往下，應(yīng)用所有的重做條目，從而在buffer cache里又恢復(fù)了實例崩潰那個時間點的狀態(tài)。這個過程叫做前滾，前滾完畢以后，buffer cache里既有崩潰時已經(jīng)提交還沒有寫入數(shù)據(jù)文件的臟數(shù)據(jù)塊，也還有事務(wù)被突然終止，而導(dǎo)致的既沒有提交又沒有回滾的事務(wù)所弄臟的數(shù)據(jù)塊。

       前滾一旦完畢，SMON進(jìn)程立即打開數(shù)據(jù)庫。但是，這時的數(shù)據(jù)庫中還含有那些中間狀態(tài)的、既沒有提交又沒有回滾的臟塊，這種臟塊是不能存在于數(shù)據(jù)庫中的，因為它們并沒有被提交，必須被回滾。打開數(shù)據(jù)庫以后，SMON進(jìn)程會在后臺進(jìn)行回滾。
 

       有時，數(shù)據(jù)庫打開以后，SMON進(jìn)程還沒來得及回滾這些中間狀態(tài)的數(shù)據(jù)塊時，就有用戶進(jìn)程發(fā)出讀取這些數(shù)據(jù)塊的請求。這時，服務(wù)器進(jìn)程在將這些塊返回給用戶之前，由服務(wù)器進(jìn)程負(fù)責(zé)進(jìn)行回滾，回滾完畢后，將數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容返回給用戶。

三. 為什么數(shù)據(jù)庫的實例恢復(fù)是先前滾再回滾
 

       回滾段實際上也是以回滾表空間的形式存在的，既然是表空間，那么肯定就有對應(yīng)的數(shù)據(jù)文件，同時在buffer cache 中就會存在映像塊，這一點和其他表空間的數(shù)據(jù)文件相同。

       當(dāng)發(fā)生DML操作時，既要生成REDO（針對DML操作本身的REDO Entry）也要生成UNDO（用于回滾該DML操作，記錄在UNDO表空間中），但是既然UNDO信息也是使用回滾表空間來存放的，那么該DML操作對應(yīng)的UNDO信息（在BUFFER CACHE生成對應(yīng)中的UNDO BLOCK）就會首先生成其對應(yīng)的REDO信息（UNDO BLOCK's REDO Entry）并寫入Log Buffer中。

       這樣做的原因是因為Buffer Cache中的有關(guān)UNDO表空間的塊也可能因為數(shù)據(jù)庫故障而丟失，為了保障在下一次啟動時能夠順利進(jìn)行回滾，首先就必須使用REDO日志來恢復(fù)UNDO段（實際上是先回復(fù)Buffer Cache中的臟數(shù)據(jù)塊，然后由Checkpoint寫入UNDO段中），在數(shù)據(jù)庫OPEN以后再使用UNDO信息來進(jìn)行回滾，達(dá)到一致性的目的。

       生成完UNDO BLOCK's REDO Entry后才輪到該DML語句對應(yīng)的REDO Entry，最后再修改Buffer Cache中的Block，該Block同時變?yōu)榕K數(shù)據(jù)塊。

       實際上，簡單點說REDO的作用就是記錄所有的數(shù)據(jù)庫更改，包括UNDO表空間在內(nèi)。

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