[OCP學習筆記]043-07-處理資料庫損壞--基本知識

一、基本知識總結

1. 介質損壞（media corrupt）與邏輯損壞（logically corrupt）

所謂“塊損壞”指塊沒有采用可識別的Oracle 格式，或者其內容在內部不一致。通常情況下，損壞是由硬體故障或作業系統問題引起的，包括介質損壞和塊損壞。Oracle 資料庫將損壞的塊標識為“邏輯損壞”或“介質損壞”。

介質損壞：Oracle伺服器根本無法識別此塊，校驗和無效，塊的內容全部為零，或者塊頭和塊尾不匹配。通常由硬體引起，需要透過修復硬體來徹底解決問題。此時應執行一次全面的硬體診斷會話，來確定出錯的位置。

邏輯損壞：塊的校驗和有效，塊頭和塊尾也匹配，但是內容在邏輯上不一致。通常是由Oracle內部錯誤引發的，資料庫檢測到不一致後，會將邏輯損壞的塊標記為損壞（表和索引邏輯驗證的詳細介紹，參看analyze....validate structure）。

當損壞發生時，系統將在alert.log中寫入一個ORA-01578和ORA-01110錯誤。：ORA-01578 會返回相對檔案號，隨之出現的ORA-01110 錯誤會顯示絕對檔案號。

2. 邏輯驗證和物理驗證工具

發現有資料塊壞，我們就需要使用工具來對資料檔案進行掃描，定位到發生損壞的資料塊的位置。暴露出來的資料塊壞可能只是冰山一角，也可能曇花一現，所以為了定位準確，需要多次掃描，仔細確定出錯的位置和性質，再決定解決問題的方案。

DBV	檢查塊的一致性	物理驗證
analyze ...validate structure	分析物件的邏輯結構	邏輯驗證
DB_BLOCK_CHECKING	透過讀取塊中的資料，執行自我一致性檢查	邏輯驗證
DB_BLOCK_CHECKSUM	在寫入磁碟前計算校驗，將其記錄到塊高速緩衝頭中。讀取前，重新計算校驗，確定無物理損壞。	物理驗證
EXP / EXPDP	常規匯出檢測損壞	物理驗證
Flashback	透過閃回查詢確定發生邏輯損壞的時間。運用閃回還原資料損壞。	邏輯驗證
DBMS_REPAIR	檢測並修復表和索引中損壞的塊	邏輯驗證
BMR (BlockRecover)	RMAN從備份集中還原個別資料塊。

所謂的邏輯驗證主要是分析物件的邏輯結構是否完整，類似於執行analyze...validate structure的操作；而物理驗證則在讀取資料塊時計算校驗碼，然後與塊快取記憶體中的進行比較，判斷其一致性。如果不一致，系統會報ORA-01578錯誤。

將上述工具強行分為邏輯驗證還是物理驗證，我覺得沒有必要。例如：select * from table_name這樣的全表掃描，也可以進行物理驗證。只要發生了checksum一類的校驗活動，發現其中可能存在的損壞都可以屬於物理驗證的範圍。而邏輯驗證，我認為主要是在頻繁發生插入、刪除操作後的索引與資料表間存在著差異，以及進行分割槽操作後的分割槽表、進行聚類操作的聚類表等比較複雜的資料塊組織結構中，可能發生的邏輯結構方面的問題。邏輯問題一般是由軟體操作引發的，透過修復可以一次性解決；介質問題則必須先進行硬體修復，否則即便把資料找回來了，也可能再次發生丟失。

對於索引，直接透過重建物件來解決；對於資料庫錯誤，如果系統執行在archive模式下，那麼運用BMR技術來進行塊級別的恢復是最佳的選擇；如果損壞的塊沒有找到相應的備份，那麼將損失降到最低限度是唯一的選擇。

在損壞的塊無法重建的情況下，如果問題發生的時間不長，丟失的資料可以在undo中找到的話，可以使用flashback來找回資訊；如果丟失的資料塊所在表對應的索引尚在，那麼透過DBMS_REPAIR定位到出錯的資料塊，然後將其標識為不可用，從而繼續使用這些物件。

3. DBV

l 主要使用者對備份檔案物理完整性進行檢驗，但不能進行修復。

l DBV僅能檢查檔案，不能檢查其中包含的物件；

l DBV不能驗證線上重做日誌檔案和控制檔案的塊錯誤；

4. analyze....validate structure

對於堆表，Oracle將驗證每一個資料塊和記錄的完整性。

對於IOT，資料庫將為表中主鍵生成一個壓縮統計。

對於Cluster，Oracle將自動驗證群集表的結構。

對於分割槽表，資料庫同樣驗證每一行是否屬於正確的分割槽。如果某行沒有正確的分配，那麼他的rowid將插入到INVALID_ROWS表中。

對於臨時表，Oracle將驗證它在當前會話中的表和索引的結構。

對於索引，資料庫驗證其中每一個資料塊的完整性，並檢查可能存在的塊衝突。系統分析的結果，可以在XXX_Indexes、Index_stats、Index_Histogram資料字典檢視中找到。

此外，如果使用者需要分析其他schema中的物件，需要analyze any許可權。

analyze的功能還是有很大侷限性的，每條命令只能影響到一個table。如果想對整個schema進行驗證分析，建議使用dbms_utility（Oracle8i之前）軟體包；進行統計分析，則dbms_stats（Oracle8i之後）軟體包功能更加強大。

5. DB_BLOCK_CHECKING系統引數

透過設定該引數，系統自動進行塊邏輯完整性掃描，即系統自動在後臺執行analyze....validate structure的操作。

系統執行插入、刪除的次數越多，系統執行塊檢查的開銷越高。系統將依據引數設定的級別來決定analyze操作的物件範圍。

l OFF僅檢查SYSTEM表空間中的物件；

l LOW增加記憶體中發生改變的塊；

l MEDIUM增加資料表（除IOT之外，因為其資料存放在索引段中）的檢查

l FULL增加對索引塊的檢查

因為此操作比較耗CPU，預設系統設定為關閉。即使關閉了此選項，也始終對SYSTEM 表空間執行塊檢查。

6. DBMS_REPAIR軟體包

使用DBMS_REPAIR軟體包，嘗試透過從索引中檢索資料來修復損壞的資料塊。整個修復的基本過程是：

l 透過admin_tables過程建立一個repair_table來記錄物件損壞的狀況和修復指令的資訊，建立orphan_key_table來存放指向損壞資料塊中的行的索引條目。

l 呼叫check_object來檢測壞塊，呼叫fix_corrupt_blocks將壞塊存放到repair_table中。

l 呼叫dump_orphan_keys來保持壞塊中的索引鍵值（即孤鍵），將其存放到orphan_key_table中。

l 如果該表空間採用手工管理的方式，那麼需要呼叫rebuild_freelists來修改freelists。（透過freelists來記錄空塊的技術，在系統採用ASSM進行段管理後不再有用）。

l 執行skip_corruption_blocks，使後續的DML操作跳過壞塊。

任何工具都不是萬能的，使用這個包的同時會帶來資料丟失、表和索引返回資料不一致，完整性約束破壞等其他問題。因此當出現錯誤時，應當首先從物理備份或邏輯備份恢復，使用dbms_repair只是在沒有備份的情況下使用的一種手段，這種方式一般都會造成資料的丟失。

7. 使用RMAN的塊介質恢復（BMR）

BMR 將介質恢復的最小可恢復單位從資料檔案縮小到塊，可以降低MTTR，並在恢復的過程中將資料檔案繼續保持在聯機狀態。BMR運用redo流（線上重做日誌和歸檔重做日誌）從相應的備份中還原個別資料塊。

BMR恢復的過程很簡單，難點在如何定位所需恢復的資料塊的位置。當系統報ORA-01578錯誤時，僅僅表示指定的塊存在錯誤。但錯誤往往會發生擴散，或者存在不確定性，例如某些硬體引發的塊錯誤並不穩定。所以需要多次對資料檔案進行掃描，查詢可能存在的錯誤的位置。定位出錯資料塊的方法如下：

l 透過DBV掃描確定：

Corrupt表明當前塊為介質損壞；influx表明當前塊第一次讀首尾不匹配，重讀後匹配。引發influx的原因未必是資料塊壞，當資料庫正處於開啟狀態，DBV將對資料塊進行多次讀取操作，多次讀取的結果可能存在不同。

Influx: number of blocks that are being read and written to at the same time. If the database is open when DBVERIFY is run, DBVERIFY reads blocks multiple times to get a consistent image. But because the database is open, there may be blocks that are being read and written to at the same time (INFLUX).

下面是一個DBV掃描的錯誤塊，Oracle根本無法識別此塊，校驗和無效，塊的內容全部為零（Data in bad block）。dba: 0x00000267指明壞塊的地址（database address），地址為16進位制。file 0, block 615指明壞塊的相對位置。這兩個都可以作為blockrecover進行恢復的依據。

透過DBV的提示資訊，可以在RMAN中執行進行修復。

l RMAN驗證

在備份和複製過程中，如果增加validate子句，RMAN會進行塊的校驗。

校驗的結果在以下檢視中得到體現。

RMAN可以透過使用CORRUPTION LIST 子句，可以恢復V$DATABASE_BLOCK_CORRUPTION 中列出的塊。

[@more@]《第07章 處理資料庫損壞》學習筆記.pdf