高水位線是Oracle段物件的一個重要引數。對Oracle Segment物件而言，HWM（High Water Mark）標記著資料使用過的最高位置，有時也稱為格式化過的資料位置。

當Oracle資料表進行FTS（全表掃描）操作的時候，會從段頭一直檢索到HWM位置。本篇中，我們一起從邏輯結構分析的角度，來研究一下HWM的確切位置。

1、環境準備

我們選擇在Oracle 10g下進行試驗，準備資料表T。

SQL> select * from v$version;

BANNER

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

Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.1.0 - Prod

PL/SQL Release 10.2.0.1.0 - Production

CORE 10.2.0.1.0 Production

SQL> show user

User is "SYS"

SQL> create table t as select * from dba_objects;

Table created

SQL> exec dbms_stats.gather_table_stats(user,'T',cascade => true);

PL/SQL procedure successfully completed

2、原始HWM位置分析

根據Oracle“表-段-區-塊”的層次順序，分析一下對應資料表的情況。

SQL> select HEADER_FILE, HEADER_BLOCK, BYTES, BLOCKS, EXTENTS from dba_segments where wner='SYS' and segment_name='T';

HEADER_FILE HEADER_BLOCK BYTES BLOCKS EXTENTS

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

1 63057 6291456 768 21

對應768個資料塊，包括21個分割槽中。

SQL> select EXTENT_ID, FILE_ID, BLOCK_ID, BYTES, BLOCKS from dba_extents where wner='SYS' and segment_name='T';

EXTENT_ID FILE_ID BLOCK_ID BYTES BLOCKS

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

0 1 63057 65536 8

（篇幅原因，有省略……）

19 1 63881 1048576 128

20 1 64009 1048576 128

21 rows selected

Oracle對segment的空間分配，是按照一個extent一個extent進行的。噹噹前的extent使用完，並且沒有可以使用的空間時，Oracle會給segment一個新的extent使用，分配新的extent_id編號。

HWM記錄的位置是在資料段segment的段頭塊中。我們透過dba_segments檢視，可以知道對應的段頭塊為fno=1，blockno=63057。我們使用dump命令，可以將其邏輯結構展現出來。

SQL> select f_get_trace_name from dual;

F_GET_TRACE_NAME

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

D:\ADMIN\ORCL\UDUMP\orcl_ora_1984.trc

SQL> alter system dump datafile 1 block 63057;

System altered

在trace檔案中，我們找到HWM位置記錄和對應的Extent分配map。

Extent Header:: spare1: 0 spare2: 0 #extents: 21 #blocks: 767

last map 0x00000000 #maps: 0 offset: 4128

Highwater:: 0x0040fa42 ext#: 20 blk#: 57 ext size: 128

#blocks in seg. hdr's freelists: 0

#blocks below: 696

mapblk 0x00000000 offset: 20

Unlocked

Map Header:: next 0x00000000 #extents: 21 obj#: 56436 flag: 0x40000000

Extent Map

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

0x0040f652 length: 7

0x0040f659 length: 8

（篇幅原因，省略…..）

0x0040f909 length: 128

0x0040f989 length: 128

0x0040fa09 length: 128

從extent allocation map中，我們可以看到對應的21個extents使用分配情況。段頭塊中記錄著HWM的位置地址，其中的（Highwater:: 0x0040fa42）就表示這個具體位置。

注意：當Oracle要進行FTS的時候，首先訪問的就是段頭segment header塊。從其中，可以獲得分配的分割槽資訊（Map Header）和Scan截止位置HWM。

下面考慮解析HWM地址。在Oracle 10g中，我們可以使用dbms_utility包方法進行解析。

SQL> select to_number('40fa42','xxxxxx') from dual;

TO_NUMBER('40FA42','XXXXXX')

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

4258370

SQL> select dbms_utility.data_block_address_file(4258370) from dual;

DBMS_UTILITY.DATA_BLOCK_ADDRES

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

1

SQL> select dbms_utility.data_block_address_block(4258370) from dual;

DBMS_UTILITY.DATA_BLOCK_ADDRES

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

64066

可以知道，對應HWM指向的位置是在檔案編號為1的檔案中，對應塊號為64066。

那麼，我們檢查一下這個位置在哪裡。

SQL> select EXTENT_ID, FILE_ID, BLOCK_ID, BYTES, BLOCKS from dba_extents where wner='SYS' and segment_name='T' and (block_id<=64066 and block_id+blocks-1>=64066) and file_id=1;

EXTENT_ID FILE_ID BLOCK_ID BYTES BLOCKS

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

20 1 64009 1048576 128

對應的blockno=64066為最大extent編號下的一個資料塊。我們可以看一下對應的相鄰資料塊中內容。

--高水位線對應資料塊

SQL> select count(*) from t where dbms_rowid.rowid_relative_fno(t.rowid)=1 and dbms_rowid.rowid_block_number(t.rowid)=64066;

COUNT(*)

----------

0

-高水位線對應上一個資料塊

SQL> select count(*) from t where dbms_rowid.rowid_relative_fno(t.rowid)=1 and dbms_rowid.rowid_block_number(t.rowid)=64065;

COUNT(*)

----------

1

---高水位線對應上上個資料塊

SQL> select count(*) from t where dbms_rowid.rowid_relative_fno(t.rowid)=1 and dbms_rowid.rowid_block_number(t.rowid)=64064;

COUNT(*)

----------

65

---高水位線對應下一個資料塊

SQL> select count(*) from t where dbms_rowid.rowid_relative_fno(t.rowid)=1 and dbms_rowid.rowid_block_number(t.rowid)=64067;

COUNT(*)

----------

0

從上面的資料，我們可以清晰的看到HWM的對應。HWM位於segment編號最大的extent中的一個資料塊。在Oracle中，HWM對應的資料塊是那個沒有使用過的資料塊。HWM上面的就是正在使用的最大資料塊。

那麼，我們觀察一下，在新增和刪除過程中，HWM的變化情況。

3、HWM變化

下面我們觀察一下HWM在insert，delete和move操作時候的變化。

當進行insert操作時，如果是一個heap表的話，首先會在堆中尋找空位插入。如果沒有找到，就推高HWM到一個新的塊位置。

我們繼續在上面實驗的基礎上，進行試驗。

SQL> insert into t select * from dba_objects where wner='SCOTT';

25 rows inserted

SQL> commit;

Commit complete

此時，我們dump出資料塊檢視HWM情況。

Extent Header:: spare1: 0 spare2: 0 #extents: 21 #blocks: 767

last map 0x00000000 #maps: 0 offset: 4128

Highwater:: 0x0040fa47 ext#: 20 blk#: 62 ext size: 128

#blocks in seg. hdr's freelists: 5

#blocks below: 701

水位線位置從原來的0x0040fa42變化到0x0040fa47。真實對應的位置如下：

SQL> select to_number('40fa47','xxxxxx') from dual;

TO_NUMBER('40FA47','XXXXXX')

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

4258375

SQL> select dbms_utility.data_block_address_file(4258375) from dual;

DBMS_UTILITY.DATA_BLOCK_ADDRES

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

1

SQL> select dbms_utility.data_block_address_block(4258375) from dual;

DBMS_UTILITY.DATA_BLOCK_ADDRES

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

64071

對應從原來的64066塊偏移到了64071塊，移動了5個資料塊。結論：確實insert操作可能會推高水位線位置。

那麼，一般的delete操作呢？

SQL> delete t where wner='SCOTT';

50 rows deleted

SQL> commit;

Commit complete

SQL> alter system dump datafile 1 block 63057;

System altered

此時，HWM位置為：

Extent Control Header

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

Extent Header:: spare1: 0 spare2: 0 #extents: 21 #blocks: 767

last map 0x00000000 #maps: 0 offset: 4128

Highwater:: 0x0040fa47 ext#: 20 blk#: 62 ext size: 128

#blocks in seg. hdr's freelists: 6

#blocks below: 701

mapblk 0x00000000 offset: 20

Unlocked

Map Header:: next 0x00000000 #extents: 21 obj#: 56436 flag: 0x40000000

資料HWM位置沒有發生變化，說明HWM確實不會在delete的時候下降。

影響HWM下降的兩個常見命令，Move和Truncate效果如何呢？

SQL> alter table t move;

Table altered

SQL> select HEADER_FILE, HEADER_BLOCK, BYTES, BLOCKS, EXTENTS from dba_segments where wner='SYS' and segment_name='T';

HEADER_FILE HEADER_BLOCK BYTES BLOCKS EXTENTS

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

1 63441 6291456 768 21

此時，頭塊位置已經發生改變！！

SQL> alter system dump datafile 1 block 63441;

System altered

Move操作影響到了頭塊位置，HWM位置必然發生變化。

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

Extent Header:: spare1: 0 spare2: 0 #extents: 21 #blocks: 767

last map 0x00000000 #maps: 0 offset: 4128

Highwater:: 0x0040fd41 ext#: 20 blk#: 56 ext size: 128

#blocks in seg. hdr's freelists: 0

#blocks below: 695

mapblk 0x00000000 offset: 20

Disk Lock:: Locked by xid: 0x0006.007.000005a6

Map Header:: next 0x00000000 #extents: 21 obj#: 56512 flag: 0x40000000

最後，我們一起看一下truncate table命令。

SQL> truncate table t;

Table truncated

SQL> select HEADER_FILE, HEADER_BLOCK, BYTES, BLOCKS, EXTENTS from dba_segments where wner='SYS' and segment_name='T';

HEADER_FILE HEADER_BLOCK BYTES BLOCKS EXTENTS

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

1 63441 65536 8 1

注意：truncated table命令是不會影響到段頭塊的。

我們dump出頭塊情況。

SQL> alter system dump datafile 1 block 63441;

System altered

Dump出的資料塊結構如下：

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

Extent Header:: spare1: 0 spare2: 0 #extents: 1 #blocks: 7

last map 0x00000000 #maps: 0 offset: 4128

Highwater:: 0x0040f7d2 ext#: 0 blk#: 0 ext size: 7

#blocks in seg. hdr's freelists: 0

#blocks below: 0

mapblk 0x00000000 offset: 0

Disk Lock:: Locked by xid: 0x0008.001.0000058b

Map Header:: next 0x00000000 #extents: 1 obj#: 56513 flag: 0x40000000

Extent Map

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

0x0040f7d2 length: 7

nfl = 1, nfb = 1 typ = 1 nxf = 0 ccnt = 0

SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000

水位線下降到什麼位置呢？我們計算一下這個：0x0040f7d2。

SQL> select to_number('40f7d2','xxxxxx') from dual;

TO_NUMBER('40F7D2','XXXXXX')

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

4257746

SQL> select dbms_utility.data_block_address_block(4257746) from dual;

DBMS_UTILITY.DATA_BLOCK_ADDRES

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

63442

SQL> select dbms_utility.data_block_address_file(4257746) from dual;

DBMS_UTILITY.DATA_BLOCK_ADDRES

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

1

注意：這裡的HWM指向塊號為63442。我們的資料段頭塊為63441。說明：在truncate table的時候，HWM要重置到頭塊後面的第一個資料塊上。

4、結論

經過上面的討論，我們已經可以清晰的看到Oracle HWM的位置和工作原則。對segment物件而言，HWM的作用十分重要，需要我們深刻理解。

對Oracle高水位線的研究實踐

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