Oracle SCN機制———在備份與恢復中

SCN（System Chang Number）作為oracle中的一個重要機制，在資料恢復、Data Guard、Streams複製RAC節點間的同步等各個功能中起著重要作用。理解SCN的運作機制，可以幫助你更加深入地瞭解上述功能

在理解SCN之前，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buffercache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，DBWn程式則負責將Buffer Cache中的髒資料寫入到資料檔案中。

 

經過上述5個步驟，事務中的資料變化最終被寫入到資料檔案中。但是，一旦在上述中間環節時，資料庫意外當機了，在重新啟動時如何知道哪些資料已經寫入資料檔案、哪些沒有寫呢（同樣，在DG、streams中也存在類似疑問：redo log中哪些是上一次同步已經複製過的資料、哪些沒有）？SCN機制就能比較完善的解決上述問題。

 

SCN是一個數字，確切的說是一個只會增加、不會減少的數字。正是它這種只會增加的特性確保了Oracle知道哪些應該被恢復、哪些應該被複制。

 

總共有4中SCN：系統檢查點（System Checkpoint）SCN、資料檔案檢查點（Datafile Checkpoint）SCN、結束SCN（Stop SCN）、開始SCN（Start SCN）。其中其面3中SCN存

 

在於控制檔案中，最後一種則存在於資料檔案的檔案頭中在控制檔案中，System Checkpoint SCN是針對整個資料庫全域性的，因而之存在一個，而Datafile Checkpoint SCN和Stop SCN是針對每個資料檔案的，因而一個資料檔案就對應在控制檔案中存在一份Datafile Checkpoint SCN和Stop SCN。在資料庫正常執行期間，Stop SCN(通過檢視v$datafile的欄位last_change#可以查詢)是一個無窮大的數字或者說是NULL。

 

在一個事務提交後（上述第四個步驟），會在redo log中存在一條redo記錄，同時，系統為其提供一個最新的SCN（通過函式dbms_flashback.get_system_change_number可以知道當前的最新SCN），記錄在該條記錄中。如果該條記錄是在redo log被清空（日誌滿做切換時或發生checkpoint時，所有變化日誌已經被寫入資料檔案中），則其SCN被記錄為redo log的low SCN。以後在日誌再次被清空前寫入的redo記錄中SCN則成為Next SCN。

 

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(通過檢視v$datafile_header的欄位checkpoint_change#可以查詢)更新為Next SCN，同時將控制檔案中的System Checkpoint SCN（通過檢視v$database的欄位checkpoint_change#可以查詢）、每個資料檔案對應的Datafile Checkpoint（通過檢視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。

 

那系統是如何產生一個最新的SCN的？實際上，這個數字是由當時的timestamp轉換過來的。每當需要產生一個最新的SCN到redo記錄時，系統獲取當時的timestamp，將其轉換為數字作為SCN。我們可以通過函式

SCN_TO_TIMESTAMP（10g以後）將其轉換回timestamp：

SQL> select dbms_flashback.get_system_change_number, SCN_TO_TIMESTAMP

(dbms_flashback.get_system_change_number) from dual;

GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER

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

SCN_TO_TIMESTAMP(DBMS_FLASHBACK.GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER)

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

              2877076756

17-AUG-07 02.15.26.000000000 PM

也可以用函式timestamp_to_scn將一個timestamp轉換為SCN：

SQL> select timestamp_to_scn(SYSTIMESTAMP) as scn from dual;

       SCN

----------

2877078439

最後，SCN除了作為反映事務資料變化並保持同步外，它還起到系統的“心跳”作用——每隔3秒左右系統會重新整理一次系統SCN。

 

下面，在簡單介紹一下SCN如何在資料庫恢復中起作用。

資料庫在正常關閉（shutdown immediate/normal）時，會先做一次checkpoint，將log file中的資料寫入資料檔案中，將控制檔案、資料檔案中的SCN（包括控制檔案中的Stop SCN）都更新為最新的SCN。

 

資料庫異常/意外關閉不會或者只更新部分Stop SCN。

 

當資料庫啟動時，Oracle先檢查控制檔案中的每個Datafile Checkpoint SCN和資料檔案中的Start SCN是否相同，再檢查每個Datafile Checkpoint SCN和Stop SCN是否相同。如果發現有不同，就從Redo Log中找到丟失的SCN，重新寫入資料檔案中進行恢復。具體的資料恢復過程這裡就不再贅述。

 

SCN作為Oracle中的一個重要機制，在多個重要功能中起著“控制器”的作用。瞭解SCN的產生和實現方式，幫助DBA理解和處理恢復、DG、Streams複製的問題。

 

最後提一句，利用SCN機制，在Oracle10g、11g中又增加了一些很實用的功能——資料庫閃回、資料庫負載重現等。

系統檢查點scn(v$database(checkpoint_change#))

資料檔案檢查點（v$datafile(checkpoint_change#)）

資料檔案終止scn(v$datafile(last_change#))

資料檔案中存放的檢查點

啟動scn (v$datafile_header(checkpoint_change#)

 

1、系統檢查點scn

   當一個檢查點動作完成之後，Oracle就把系統檢查點的SCN儲存到控制檔案中。

   select checkpoint_change# from v$database

2、資料檔案檢查點scn

   當一個檢查點動作完成之後，Oracle就把每個資料檔案的scn單獨存放在控制檔案

中。

   select name,checkpoint_change# from v$datafile

3、啟動scn

   Oracle把這個檢查點的scn儲存在每個資料檔案的檔案頭中，這個值稱為啟動scn，

因為它用於在資料庫例項啟動時，檢查是否需要執行資料庫恢復。

   select name,checkpoint_change# from v$datafile_header

4、終止scn

   每個資料檔案的終止scn都儲存在控制檔案中。

   select name,last_change# from v$datafile

  在正常的資料庫操作過程中，所有正處於聯機讀寫模式下的資料檔案的終止scn都為null.

5、在資料庫執行期間的scn值

   在資料庫開啟並執行之後，控制檔案中的系統檢查點、控制檔案中的資料檔案檢查點scn

和每個資料檔案頭中的啟動scn都是相同的。控制檔案中的每個資料檔案的終止scn都為null.

 

在安全關閉資料庫的過程中，系統會執行一個檢查點動作，這時所有資料檔案的終止scn

都會設定成資料檔案頭中的那個啟動scn的值。在資料庫重新啟動的時候，

Oracle將檔案頭中的那個啟動scn與資料庫檔案檢查點scn進行比較，

如果這兩個值相互匹配，oracle接下來還要比較資料檔案頭中的啟動scn和控制檔案

中資料檔案的終止scn。如果這兩個值也一致，就意味著所有資料塊多已經提交，所有

對資料庫的修改都沒有在關閉資料庫的過程中丟失，因此這次啟動資料庫的過程

也不需要任何恢復操作，此時資料庫就可以開啟了。當所有的資料庫都開啟之後，

儲存在控制檔案中的資料檔案終止scn的值再次被更改為null，

這表示資料檔案已經開啟並能夠正常使用了。

當前的就是最新的,當前的在不斷變化，而存放在那些檔案中的是在系統ckpt執行同步操作時寫入的當時的scn，就像你在看書，看一會你就加個標記，你當前在看得那頁就是當前scn，而你在書上加標記的頁就是當時的scn

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