轉載 :深入瞭解ORACLE SCN

2.10. 深入瞭解SCN
2.10.1. SCN的概念
SCN是順序遞增的一個數字，在Oracle 中用來標識資料庫的每一次改動，及其先後順序。SCN的最大值是0xffff.ffffffff。
2.10.2. SCN的管理方式
Oracle對SCN的管理，分為單節點和RAC兩種方式。
單節點的instance中
單節點的instance中，SCN值存在SGA區，由system commit number latch保護。任何程式要得到當前的SCN值，都要先得到這個latch。
RAC/OPS環境中
Oracle透過排隊機制(Enqueue)實現SCN在各並行節點之間的順序增長。具體有兩種方法：
Lamport演算法：又稱麵包房演算法，先來先服務演算法。跟很多銀行採用的排隊機制一樣。客戶到了銀行，先領取一個服務號。一旦某個視窗出現空閒，擁有最小服務號的客戶就可以去空閒視窗辦理業務。
Commit廣播演算法：一有commit完成，最新的SCN就廣播到所有節點中。
上述兩種演算法可以透過調整初始化引數max_commit_propagation_delay來切換。在多數系統 (除了Compaq Tur64 Unix)中，該引數的預設值都是700釐秒(centisecond)，採用Lamport演算法。如果該值小於100釐秒，Oracle就採用廣播演算法，並且記錄在alert.log檔案中。
2.10.3. 幾種重要的SCN
Commit SCN
當使用者提交commit命令後，系統將當前scn賦給該transaction。這些資訊都反映在redo buffer中，並馬上更新到redo log 檔案裡。
Offline SCN
除了System tablespace以外的任何表空間，當我們執行SQL>alter tablespace … offline normal命令時，就會觸發一個checkpoint，將記憶體中的dirty buffer寫入磁碟檔案中。Checkpoint完成後，資料檔案頭會更新checkpoint scn和offline normal scn值。其中資料庫檔案頭的checkpoint scn值可透過查詢列x$kccfe.fecps得到。
如果執行SQL>alter tablespace …offline命令時採用temporary或 immediate選項，而不用normal選項時，offline normal scn會被設成0。這樣當資料庫重啟後透過resetlog方式開啟時，該表空間就無法再改回線上狀態。
Checkpoint SCN
當資料庫記憶體的髒資料塊(dirty blocks)寫到各資料檔案中時，就發生一次checkpoint。資料庫的當前checkpoint scn值存在x$kccdi.discn中。Checkpoint scn在資料庫恢復中起著至關重要的作用。無論你用何種辦法恢復資料庫，只有當各個資料庫檔案的checkpoint scn都相同時，資料庫才能開啟。
雖然引數“_allow_resetlogs_corruption”可以在checkpoint scn不一致時強制開啟資料庫，但是這樣的資料庫在open後必須馬上作全庫的export，然後重建資料庫並import資料。
Resetlog SCN
資料庫不完全恢復時，在指定時間點後的scn都無法再應用到資料庫中。Resetlog時的scn就被設成當前資料庫scn，redo log也會被重新設定。
Stop SCN
Stop scn記錄在資料檔案頭上。當資料庫處在開啟狀態時，stop scn被設成最大值0xffff.ffffffff。在資料庫正常關閉過程中，stop scn被設定成當前系統的最大scn值。在資料庫開啟過程中，Oracle會比較各檔案的stop scn和checkpoint scn，如果值不一致，表明資料庫先前沒有正常關閉，需要做恢復。
High and Low SCN
Oracle的Redo log會順序紀錄資料庫的各個變化。一組redo log檔案寫滿後，會自動切換到下一組redo log檔案。則上一組redo log的high scn就是下一組redo log的low scn。
在檢視v$log_history中，sequence#代表redo log的序列號，first_change#表示當前redo log的low scn，列next_change#表示當前redo log的high scn。
SQL> col recid format 9999
SQL> col requence# format 9999
SQL> col first_change# format 9,999,999,999,999
SQL> col next_change# format 9,999,999,999,999
SQL> select recid,sequence#,first_change#,next_change# from v$log_history where rownum<6;
RECID SEQUENCE# FIRST_CHANGE# NEXT_CHANGE#
----- ---------- ------------------ ------------------
484 484 1,928,645,840,091 1,928,645,840,436
485 485 1,928,645,840,436 1,928,645,840,636
486 486 1,928,645,840,636 1,928,778,045,209
487 487 1,928,778,045,209 1,929,255,480,725
488 488 1,929,255,480,725 1,930,752,214,033
2.10.4. SCN號與oracle資料庫恢復的關係
SCN號與oracle資料庫恢復過程有著密切的關係，只有很好地理解了這層關係，才能深刻地理解恢復的原理，從而才能很好地解決這方面的問題。
SCN與CHECKPOINT
CKPT程式在checkpoint發生時，將當時的SCN號寫入資料檔案頭和控制檔案，同時通知DBWR程式將資料塊寫到資料檔案。
CKPT程式也會在控制檔案中記錄RBA(redo block address),以標誌Recovery需要從日誌中哪個地方開始。與checkpoint相關的SCN號有四個，其中三個存在控制檔案中，一個存放在資料檔案頭中。
這四個分別是：
1.System Checkpoint SCN
當checkpoint完成後，ORACLE將System Checkpoint SCN號存放在控制檔案中。我們可以透過下面SQL語句查詢：
select checkpoint_change# from v$database;
2.Datafile Checkpoint SCN

當checkpoint完成後，ORACLE將Datafile Checkpoint SCN號存放在控制檔案中。我們可以透過下面SQL語句查詢所有資料檔案的Datafile Checkpoinnt SCN號。
select name,checkpoint_change# from v$datafile;
3.Start SCN號
ORACLE將Start SCN號存放在資料檔案頭中。
這個SCN用於檢查資料庫啟動過程是否需要做media recovery.
我們可以透過以下SQL語句查詢：
select name,checkpoint_change# from v$datafile_header;
4.End SCN號
ORACLE將End SCN號存放在控制檔案中。
這個SCN號用於檢查資料庫啟動過程是否需要做instance recovery.
我們可以透過以下SQL語句查詢：
select name,last_change# from v$datafile;
在資料庫正常執行的情況下，對可讀寫的，online的資料檔案，該SCN號為NULL.
我們作個小的試驗，內容如下：
在執行檢查點程式之前SCN號如下：
System Checkpoint SCN 4609061
--select checkpoint_change# from v$database;
Datafile Checkpoint SCN 4609061
--select name,checkpoint_change# from v$datafile;
Start SCN 4609061
--select name,checkpoint_change# from v$datafile_header;
End SCN 空
--select name,last_change# from v$datafile;
執行alter system checkpoint。後的SCN號如下：
System Checkpoint SCN 4609630
--select checkpoint_change# from v$database;
Datafile Checkpoint SCN 4609630
--select name,checkpoint_change# from v$datafile;
Start SCN 4609630
--select name,checkpoint_change# from v$datafile_header;
End SC 空
--select name,last_change# from v$datafile;
SCN不連續原因可能如下：
1.當發生日誌組切換的時候
2.當符合LOG_CHECKPOINT_TIMEOUT，LOG_CHECKPOINT_INTERVAL，fast_start_io_target,fast_start_mttr_target引數設定的時候
3.當執行ALTER SYSTEM SWITCH LOGFILE的時候
4.當執行ALTER SYSTEM CHECKPOINT的時候
5.當執行alter tablespace XXX begin backup，end backup的時候
6.當執行alter tablespace ,datafile offline的時候;
2.10.4.1. SCN號與資料庫啟動
在資料庫啟動過程中，當System Checkpoint SCN、Datafile Checkpoint SCN和Start SCN號都相同時，資料庫可以正常啟動，不需要做media recovery.三者當中有一個不同時，則需要做media recovery。如果在啟動的過程中，End SCN號為NULL，則需要做instance recovery。ORACLE在啟動過程中首先檢查是否需要media recovery，然後再檢查是否需要instance recovery。
2.10.4.2. SCN號與資料庫關閉
如果資料庫的正常關閉的話，將會觸發一個checkpoint，同時將資料檔案的END SCN號設定為相應資料檔案的Start SCN號。
當資料庫啟動時，發現它們是一致的，則不需要做instance recovery。在資料庫正常啟動後，ORACLE會將END SCN號設定為NULL。如果資料庫異常關閉的話，則END SCN號將為NULL.
2.10.4.3. 為什麼需要System checkpoint SCN號與Datafile Checkpoint SCN號
為什麼ORACLE會在控制檔案中記錄System checkpoint SCN號的同時，還需要為每個資料檔案記錄
Datafile Checkpoint SCN號？
原因有二：
1.對只讀表空間，其資料檔案的Datafile Checkpoint SCN、Start SCN和END SCN號均相同。
這三個SCN在表空間處於只讀期間都將被凍結。
2.如果控制檔案不是當前的控制檔案，則System checkpoint會小於Start SCN或END SCN號。記錄這些SCN號，可以區分控制檔案是否是當前的控制檔案。
2.10.4.4. Recovery database using backup controlfile
當有一個Start SCN號超過了System Checkpoit SCN號時，則說明控制檔案不是當前的控制檔案，因此在做recovery時需要採用using backup controlfile。這是為什麼需要記錄SystemCheckpoint SCN的原因之一。
這裡需要一提的是，當重建控制檔案的時候，System Checkpoint SCN為0，Datafile Checkpoint SCN的資料來自於Start SCN。根據上述的描述，此時需要採用using backup controlfile做recovery。