ORACLE scn 機制

SCN號概述 
SCN是當Oracle資料庫更新後，由DBMS自動維護去累積遞增的一個數字。Oracle資料庫中一共有4種SCN分別為

系統檢查點SCN： 系統檢查點SCN位於控制檔案中，當檢查點程式啟動時(ckpt)，Oracle就把系統檢查點的SCN儲存到控制檔案中。該SCN是全域性範圍的，當發生檔案級別的SCN時，例如將表空間置於只讀狀態，則不會更新系統檢查點SCN。  

查詢系統檢查點SCN的命令如下 

SQL> select CHECKPOINT_CHANGE# from v$database;
CHECKPOINT_CHANGE#
------------------
            590694

資料檔案scn：當ckpt程式啟動時，包括全域性範圍的（比如日誌切換）以及檔案級別的檢查點（將表空間置為只讀、begin backup或將某個資料檔案設定為offline等），這時會在控制檔案中記錄的scn。
查詢資料檔案SCN的命令如下

SQL> alter tablespace users read only;
Tablespace altered.

SQL> select file#,checkpoint_change# from v$datafile;
     FILE# CHECKPOINT_CHANGE#
---------- ------------------
         1             592277
         2             592277
         3             592277
         4             592291
         5             592277

SQL> select checkpoint_change# from v$database;
CHECKPOINT_CHANGE#
------------------
            592277 
可以看到4號檔案也就是users表空間所屬的檔案scn值和其他檔案不一致，且比系統檢查點的scn要大。
結束scn：每個資料檔案都有一個結束scn，在資料庫的正常執行中，只要資料檔案線上且是可讀寫的，結束scn為null。否則則存在具體的scn值。結束scn也記錄在控制檔案中。

SQL>select TABLESPACE_NAME,STATUS from dba_tablespaces
TABLESPACE_NAME   STATUS
----------------- ---------------------------
SYSTEM            ONLINE
UNDOTBS1          ONLINE
SYSAUX            ONLINE
TEMP              ONLINE
USERS             READ ONLY
EXAMPLE           ONLINE

SQL> select file#,LAST_CHANGE# from  v$datafile;
     FILE# LAST_CHANGE#
---------- ------------
         1
         2
         3
         4       592291
         5 
可以看到除了users表空間的結束scn不為空，其他資料檔案的結束scn為空。

將資料庫至於mount狀態，由於該狀態下所有的資料檔案都不可寫，故mount狀態下所有的資料檔案都具有結束scn。

SQL> shutdown immediate;
SQL> startup mount;

SQL> select file#,last_change# from v$datafile;
     FILE# LAST_CHANGE#
---------- ------------
         1       592608
         2       592608
         3       592608
         4       592291
         5       592608

資料檔案頭scn：不同於上述的SCN資料檔案開始scn記錄在每個資料檔案中。當發生系統及檔案級別的檢查點後，不僅將這時的SCN號記錄在控制檔案中，同樣也記錄在資料檔案中。

查詢資料檔案頭SCN的命令如下

SQL> select file#,CHECKPOINT_CHANGE# from v$datafile_header;
     FILE# CHECKPOINT_CHANGE#
---------- ------------------
         1             592608
         2             592608
         3             592608
         4             592291
         5             592608 
SCN的機制

資料庫執行時的SCN

我們先看下oracle事務中的資料變化是如何寫入資料檔案的：

1、 事務開始；

2、 在buffer cache中找到需要的資料塊，如果沒有找到，則從資料檔案中載入buffer cache中；

3、 事務修改buffer cache的資料塊，該資料被標識為“髒資料”，並被寫入log buffer中；

4、 事務提交，LGWR程式將log buffer中的“髒資料”寫入redo log file中；

5、 當發生checkpoint，CKPT程式更新所有資料檔案的檔案頭中的資訊，DBWr程式則負責將Buffer Cache中的髒資料寫入到資料檔案中。

Redo log中的high scn和low scn

日誌切換或者checkpoint

當日志切換或發生checkpoint（上述第五個步驟）時，從Low SCN到Next SCN之間的所有redo記錄的資料就被DBWn程式寫入資料檔案中，而CKPT程式則將所有資料檔案（無論redo log中的資料是否影響到該資料檔案）的檔案頭上記錄的Start SCN(透過檢視v$datafile_header的欄位checkpoint_change#可以查詢)更新為Next SCN，同時將控制檔案中的System Checkpoint SCN（透過檢視v$database的欄位checkpoint_change#可以查詢）、每個資料檔案對應的Datafile Checkpoint（透過檢視v$datafile的欄位checkpoint_change#可以查詢）也更新為Next SCN。但是，如果該資料檔案所在的表空間被設定為read-only時，資料檔案的Start SCN和控制檔案中Datafile Checkpoint SCN都不會被更新。

心跳 
在Oracle中有一個事件叫Heartbeat，這個詞在很多地方被提及，並且有著不同的含義(比如RAC中)，我們這裡要討論的是CKPT的Heartbeat機制。
Oracle透過CKPT程式每3秒將Heartbeat寫入控制檔案，以減少故障時的恢復時間

資料庫正常關閉啟動

資料庫正常關閉時，系統會執行一個完全檢查點動作，並用該檢查點時的SCN號更新上述4個SCN號，這時所有資料檔案的終止SCN號會設定為資料檔案頭的那個啟動SCN（除了離線和只讀的資料檔案）

資料庫重新啟動時，Oracle將資料檔案頭中的啟動SCN與資料檔案檢查點SCN比較，如果這 兩個值匹配，Oracle接下來再比較資料檔案頭中的SCN和控制檔案中資料檔案的終止SCN，如果這個值也匹配，就意味著所有資料塊已經提交，因此資料 庫不需要進行恢復，此時資料庫直接開啟。當所有的資料檔案都開啟之後，線上且可讀寫的資料檔案終止SCN再次被設定為NULL，表示資料檔案已經開啟並能 夠正常使用了。有些表空間是隻讀的，這時控制檔案中的系統檢查點SCN號會不斷增長，而資料檔案SCN號和檔案頭中的啟動SCN(會停止更新直到表空間又 設定為可讀寫)，顯然這時系統檢查點SCN號會大於資料檔案SCN和檔案頭啟動SCN。

資料庫非正常關閉 
資料庫非正常關閉 ( 或稱為例項崩潰 ) 時，終止 SCN 不會被設定，依然為 NULL ，這可以透過把資料庫啟動至 mount 狀態查詢出來。 這樣重新啟動時，SMON程式 會執行例項恢復工作，即先執行前滾、回滾操作，再把資料庫開啟。

資料檔案介質故障

出現介質故障時，資料檔案檢查點SCN及系統檢查點SCN比檔案頭啟動SCN大。系統發生介質故障時，資料檔案被以前的備份代替，控制檔案中的資料檔案檢查點SCN肯定比檔案頭中的啟動SCN要大，這樣Oracle就知道要對這個檔案進行介質恢復

控制檔案介質故障

系統檢查點SCN及資料檔案SCN比資料檔案頭啟動SCN小：
在資料庫恢復時，控制檔案可能不是最新的，即把一個較早的控制檔案還原為當前的控制檔案，然後再執行恢復操作，這時控制檔案中的系統檢查點SCN和資料文 件SCN可能比檔案頭的啟動SCN小。這時恢復資料庫要用下面命令：recover database using Backup Controlfile或其他的恢復語句。

備份時的例項崩潰

當執行begin backup時例項崩潰：控制檔案中的資料檔案檢查點SCN號和資料檔案頭部檢查點SCN號相同，但是每個可讀寫的線上資料檔案之間檢查點SCN號不同， 那麼要求介質恢復，例如發出begin backup命令後就會出現這種情況，需要透過end backup命令好才可以開啟資料庫。

參考至：《教你如何成為10g OCP》韓思捷著
                  http://blog.csdn.net/daimin1983/archive/2008/12/09/3484173.aspx
                  

                  http://blog.csdn.net/liweiah/archive/2009/07/13/4345656.aspx

                  http://lanying1982.blog.163.com/blog/static/230677482009015112027385/
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