# 定義

SCN 在 Oracle 的文件上以多種形式出現，一種是 System Change Number，另一種是 System Commit Number，在大多數情況下，Systems Change Numbers 的定義更為確切。

SCN 是資料庫中非常重要的一個資料結構，用以標識資料庫在某個確切時刻提交的版本。在事務提交時，它被賦予一個唯一的標示事務的 SCN。SCN 同時被作為 Oracle 資料庫的內部時鐘機制，可以被看作邏輯時鐘，每個資料庫都有一個全域性的 SCN 生成器。

# 作用

SCN 在資料庫中是唯一的，並隨時間而增加，但是可能並不連貫。除非重建資料庫，SCN 的值永遠不會被重置為0。

1. 作為資料庫內部的邏輯時鐘，資料庫事務依 SCN 而排序
2. Oracle 也依據 SCN 來實現一致性讀（Read Consistency）等重要資料庫功能
3. 對於分散式事務（Distributed Transactions），SCN 也極為重要。

SCN 在資料庫中是無處不在的，常見的事務表、控制檔案、資料檔案頭、日誌檔案、資料塊頭等都記錄有 SCN 值。冠以不同字首，SCN 也有了不同的名稱，比如檢查點 SCN（Checkpoint SCN）、Resetlogs SCN 等。

# 組成

SCN 由兩部分組成，高位 SCN Wrap 由 2 Bytes 記錄，低位 SCN Base 由 4 Bytes 記錄，如下圖所示。

![image-20211220165624423](http://img.blog.itpub.net/blog/2021/12/22/6190dc796f0559e0.png)

其最大值是：

```sql
SQL> col scn for 99999999999999999
SQL> select power(2,48) scn from dual;

SCN
------------------
281 4749 7671 0656
```

可以透過如下幾種方式獲得資料庫的當前或近似SCN。

```sql
select current_scn from v$database;
```

# 型別

- Source
  - Per instance Global Lamport SCN
  - Block Sequence#
  - Block Buffer subSCN
  - Transation subSCN
- Snapshot
  - LWN SCN
  - RedoGen SCN
  - RedoGen subSCN
  - Per Strand SCN
  - On disk SCN
  - Block SCN
  - Transaction SCN
  - Dependent SCN
- Timestamp
  - Redo Record SCN
  - Redo Record SubSCN
  - Change Vector SCN
  - Change Vector sequnce#
- Marker
  - Thread Checkpoint SCN
  - Database Checkpoint SCN
  - File Checkpoint SCN
  - Stop SCN
  - Force Archiving SCN
  - Resetlogs SCN
  - Creation SCN
  - Tablespace Clean stop SCN
  - Recovery SCN

# Oracle SCN 增長

Oracle 的 SCN 可能會被異常的增進，而至於極限，導致資料庫無法正常工作，在這種情況下，只能重建資料庫。但是這個風險的發生機率低，因為 Oracle 會在資料庫內部控制 SCN 的合理增長，每秒 SCN 最多增長16348（16K/秒），這會將 SCN 控制在一個合理的增長範疇內。

按照這樣計算，這個數值可以使用大約 544 年：

```sql
SQL> select power(2,48) / 16 / 1024 / 3600 / 24 / 365 from dual;

POWER(2,48)/16/1024/3600/24/365
-------------------------------
                     544.770078
```

從 12.2.0.1 開始，相容性設定為 12.2，增加高位 SCN Wrap2 也由 2 Bytes 記錄，即使 SCN 以 96K/秒的速度消耗，Oracle 資料庫也將允許近 300 萬年的資料處理。

```sql
SQL> select power(2,63) / 96 / 1024 / 3600 / 24 / 365 from dual;

POWER(2,63)/96/1024/3600/24/365
-------------------------------
		             2975170.99
```

headroom 計算方式如下

```sql
SELECT VERSION,
       TO_CHAR(CURRENT_SCN),
       DATE_TIME,
       TO_CHAR(ROUND(HEADROOM, 2))
  FROM (SELECT VERSION,
               DBMS_FLASHBACK.GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER CURRENT_SCN,
               TO_CHAR(SYSDATE, 'YYYY-MM-DD HH24:MI:SS') DATE_TIME,
               case
                 when replace(version, '.', '') < 112020 then
                  ((((((TO_NUMBER(TO_CHAR(SYSDATE, 'YYYY')) - 1988) * 12 * 31 * 24 * 60 * 60) +
                  ((TO_NUMBER(TO_CHAR(SYSDATE, 'MM')) - 1) * 31 * 24 * 60 * 60) +
                  (((TO_NUMBER(TO_CHAR(SYSDATE, 'DD')) - 1)) * 24 * 60 * 60) +
                  (TO_NUMBER(TO_CHAR(SYSDATE, 'HH24')) * 60 * 60) +
                  (TO_NUMBER(TO_CHAR(SYSDATE, 'MI')) * 60) +
                  (TO_NUMBER(TO_CHAR(SYSDATE, 'SS')))) * (16 * 1024)) -
                  DBMS_FLASHBACK.GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER) /
                  (16 * 1024 * 60 * 60 * 24))
                 else
                  ((((((TO_NUMBER(TO_CHAR(SYSDATE, 'YYYY')) - 1988) * 12 * 31 * 24 * 60 * 60) +
                  ((TO_NUMBER(TO_CHAR(SYSDATE, 'MM')) - 1) * 31 * 24 * 60 * 60) +
                  (((TO_NUMBER(TO_CHAR(SYSDATE, 'DD')) - 1)) * 24 * 60 * 60) +
                  (TO_NUMBER(TO_CHAR(SYSDATE, 'HH24')) * 60 * 60) +
                  (TO_NUMBER(TO_CHAR(SYSDATE, 'MI')) * 60) +
                  (TO_NUMBER(TO_CHAR(SYSDATE, 'SS')))) * (96 * 1024)) -
                  DBMS_FLASHBACK.GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER) /
                  (32 * 1024 * 60 * 60 * 24))
               end HEADROOM
          FROM V$INSTANCE);
```

# 相關異常

在出現異常時，尤其是當使用 DB Link 跨資料庫查詢時，SCN會被同步，資料庫之間可以透過 dblink 來進行資料訪問，當透過 dblink 進行業務提交的時候，由於資料庫之間存在不同的 SCN，因此，為了讓事務一致，Oracle 將會以兩者之間較大的 SCN 來進行同步，更新 dblink 兩端的資料庫 SCN。但是，如果源資料庫出現 SCN 生成率過高的問題，隨著業務的不斷執行，SCN的異常就會透過 dblink 傳染到其他相關的資料庫，而 dblink 使用的頻率越大，這種傳染的速度也就越快。如果企業內部存在網狀的 dblink 結構，那麼這將很容易將 SCN 的問題擴大到全網，極端情況下會引起大範圍的當機。

一般應用補丁之後，一個新的隱含引數 \_external_scn_rejection_threshold_hours 引入，通常設定該引數為 24 小時： \_external_scn_rejection_threshold_hours=24

這個設定降低了 SCN Headroom 的頂部空間，以前預設的設定容量至少為 31 天，降低為 24 小時，可以增大 SCN 允許增長的合理空間。但是如果不加控制，SCN 仍然可能會超過最大的合理範圍，導致資料庫問題。
這個問題的影響會極其嚴重，我們建議使用者檢驗當前資料庫的 SCN 使用情況

在 SCN 告警閾值達到時，資料庫中可能出現以下錯誤資訊：

```
Advanced SCN by 8381 minutes worth to Ox0bad.4ab15e1,by distributed transaction remote logon,remote DB:ORCL.
Warning - High Database SCN: Current SCN value is 0x0b7b.0008e40b, threshold SCN value is 0x0b75.055dc000
If you have not previously reported this warning on this database, please notify Oracle Support so that additional diagnosis can be performed.
Warning: The SCN headroom for this database is only NN days!
Warning: The SCN headroom for this database is only N hours!
Rejected the attempt to advance SCN over limit by 984 hours worth to 0x0c00.0000ff66, by distributed transaction remote logon, remote DB: DB.ORCL.ORACLE.COM.
Client info : DB logon user SYS, machine sun, program sqlplus@orcl (TNS V1-V3), and OS user oracle
Rejected the attempt to advance SCN over limit by 9875 hours worth to 0x0c00.000003e6, by distributed transaction logon, remote DB: DB.ORCL.ORACLE.COM.
```

Oracle 資料庫爆發 SCN HeadRoom 問題，雖然 SCN 不會真正用完，但是資料庫觸碰到 headroom，還是可能有意想不到的情況發生，例如事務拒絕。

# MOS參考文件

- System Change Number (SCN), Headroom, Security and Patch Information (Doc ID 1376995.1)
- Installing, Executing and Interpreting output from the "scnhealthcheck.sql" script (Doc ID 1393363.1)
- Evidence to collect when reporting "high SCN rate" issues to Oracle Support (Doc ID 1388639.1)
- ORA-19706 and Related Alert Log Messages (Doc ID 1393360.1)

Oracle：SCN

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