Oracle 實(shí)例恢復(fù)時(shí) 前滾（roll forward） 后滾（roll back） 問題

看到一個(gè)有關(guān)實(shí)例恢復(fù)時(shí) 前滾（roll forword）和回滾（roll back）的討論。在這里小整理一下，也理理自己的一個(gè)思路。
 

一. 什么時(shí)候需要實(shí)例恢復(fù)
       在shutdown normal or shutdown immediate下，也就是所謂的clean shutdown，checkpoint也會(huì)自動(dòng)觸發(fā)，并且把SCN紀(jì)錄寫回。 當(dāng)發(fā)生checkpoint時(shí)，會(huì)把SCN寫到四個(gè)地方：
 

三個(gè)地方于control file內(nèi)：
（1）SYSTEM CHECKPOINT SCN

（2）Datafile checkpoint SCN

（3）Stop SCN

一個(gè)在datafile header內(nèi)：
Start SCN

1.1 Clean shutdown 時(shí)
       當(dāng)clean shutdown 時(shí)，checkpoint會(huì)進(jìn)行，并且此時(shí)datafile的stop scn和控制文件里的start scn會(huì)相同。 等到open數(shù)據(jù)庫時(shí)，Oracle檢查datafile header中的start scn和存于control file中的datafile的scn是否相同， 如果相同，接著檢查start scn和stop scn是否相同，如果仍然相同，數(shù)據(jù)庫就會(huì)正常開啟，否則就需要recovery。

       等到數(shù)據(jù)庫開啟后，儲(chǔ)存在control file中的stop scn就會(huì)恢復(fù)為NULL值，此時(shí)表示datafile是open在正常模式下了。

1.2 非正常shutdown

       如果不正常SHUTDOWN (shutdown abort)，則mount數(shù)據(jù)庫后，會(huì)發(fā)現(xiàn)stop scn并不是等于其它位置的scn， 而是等于NULL，這表示Oracle在shutdown時(shí)沒有進(jìn)行checkpoint，下次開機(jī)必須進(jìn)行crash recovery（實(shí)例恢復(fù)）。

注意一點(diǎn)：
       （1）啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)STOP SCN = NULL，表示需要進(jìn)行crash recovery；
       （2）啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)有datafile header的START SCN 不等于儲(chǔ)存于CONTROLFILE的DATAFILE SCN，表示需要進(jìn)行Media recovery

1.3 crash recovery 順序問題
       必須先進(jìn)行roll forward(從redo log file中從目前的start SCN開始，重做后面的已提交之交易)。 再從roll back segment 做rollback未完成(dead transaction)交易。檢驗(yàn)controlfile中的SCN會(huì)等于datafile header的SCN

二.  Crash Recovery 過程
       當(dāng)數(shù)據(jù)庫突然崩潰，而還沒有來得及將buffer cache里的臟數(shù)據(jù)塊刷新到數(shù)據(jù)文件里，同時(shí)在實(shí)例崩潰時(shí)正在運(yùn)行著的事務(wù)被突然中斷，則事務(wù)為中間狀態(tài)，也就是既沒有提交也沒有回滾。這時(shí)數(shù)據(jù)文件里的內(nèi)容不能體現(xiàn)實(shí)例崩潰時(shí)的狀態(tài)。這樣關(guān)閉的數(shù)據(jù)庫是不一致的。

       下次啟動(dòng)實(shí)例時(shí)，Oracle會(huì)由SMON進(jìn)程自動(dòng)進(jìn)行實(shí)例恢復(fù)。實(shí)例啟動(dòng)時(shí)，SMON進(jìn)程會(huì)去檢查控制文件中所記錄的、每個(gè)在線的、可讀寫的數(shù)據(jù)文件的END SCN號(hào)。

       數(shù)據(jù)庫正常運(yùn)行過程中，該END SCN號(hào)始終為NULL，而當(dāng)數(shù)據(jù)庫正常關(guān)閉時(shí)，會(huì)進(jìn)行完全檢查點(diǎn)，并將檢查點(diǎn)SCN號(hào)更新該字段。

       而崩潰時(shí)，Oracle還來不及更新該字段，則該字段仍然為NULL。當(dāng)SMON進(jìn)程發(fā)現(xiàn)該字段為空時(shí)，就知道實(shí)例在上次沒有正常關(guān)閉，于是由SMON進(jìn)程就開始進(jìn)行實(shí)例恢復(fù)了。

       SMON進(jìn)程進(jìn)行實(shí)例恢復(fù)時(shí)，會(huì)從控制文件中獲得檢查點(diǎn)位置。于是，SMON進(jìn)程到聯(lián)機(jī)日志文件中，找到該檢查點(diǎn)位置，然后從該檢查點(diǎn)位置開始往下，應(yīng)用所有的重做條目，從而在buffer cache里又恢復(fù)了實(shí)例崩潰那個(gè)時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài)。這個(gè)過程叫做前滾，前滾完畢以后，buffer cache里既有崩潰時(shí)已經(jīng)提交還沒有寫入數(shù)據(jù)文件的臟數(shù)據(jù)塊，也還有事務(wù)被突然終止，而導(dǎo)致的既沒有提交又沒有回滾的事務(wù)所弄臟的數(shù)據(jù)塊。

       前滾一旦完畢，SMON進(jìn)程立即打開數(shù)據(jù)庫。但是，這時(shí)的數(shù)據(jù)庫中還含有那些中間狀態(tài)的、既沒有提交又沒有回滾的臟塊，這種臟塊是不能存在于數(shù)據(jù)庫中的，因?yàn)樗鼈儾�沒有被提交，必須被回滾。打開數(shù)據(jù)庫以后，SMON進(jìn)程會(huì)在后臺(tái)進(jìn)行回滾。
 

       有時(shí)，數(shù)據(jù)庫打開以后，SMON進(jìn)程還沒來得及回滾這些中間狀態(tài)的數(shù)據(jù)塊時(shí)，就有用戶進(jìn)程發(fā)出讀取這些數(shù)據(jù)塊的請求。這時(shí)，服務(wù)器進(jìn)程在將這些塊返回給用戶之前，由服務(wù)器進(jìn)程負(fù)責(zé)進(jìn)行回滾，回滾完畢后，將數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容返回給用戶。

三. 為什么數(shù)據(jù)庫的實(shí)例恢復(fù)是先前滾再回滾
 

       回滾段實(shí)際上也是以回滾表空間的形式存在的，既然是表空間，那么肯定就有對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)文件，同時(shí)在buffer cache 中就會(huì)存在映像塊，這一點(diǎn)和其他表空間的數(shù)據(jù)文件相同。

       當(dāng)發(fā)生DML操作時(shí)，既要生成REDO（針對(duì)DML操作本身的REDO Entry）也要生成UNDO（用于回滾該DML操作，記錄在UNDO表空間中），但是既然UNDO信息也是使用回滾表空間來存放的，那么該DML操作對(duì)應(yīng)的UNDO信息（在BUFFER CACHE生成對(duì)應(yīng)中的UNDO BLOCK）就會(huì)首先生成其對(duì)應(yīng)的REDO信息（UNDO BLOCK's REDO Entry）并寫入Log Buffer中。

       這樣做的原因是因?yàn)锽uffer Cache中的有關(guān)UNDO表空間的塊也可能因?yàn)閿?shù)據(jù)庫故障而丟失，為了保障在下一次啟動(dòng)時(shí)能夠順利進(jìn)行回滾，首先就必須使用REDO日志來恢復(fù)UNDO段（實(shí)際上是先回復(fù)Buffer Cache中的臟數(shù)據(jù)塊，然后由Checkpoint寫入U(xiǎn)NDO段中），在數(shù)據(jù)庫OPEN以后再使用UNDO信息來進(jìn)行回滾，達(dá)到一致性的目的。

       生成完UNDO BLOCK's REDO Entry后才輪到該DML語句對(duì)應(yīng)的REDO Entry，最后再修改Buffer Cache中的Block，該Block同時(shí)變?yōu)榕K數(shù)據(jù)塊。

       實(shí)際上，簡單點(diǎn)說REDO的作用就是記錄所有的數(shù)據(jù)庫更改，包括UNDO表空間在內(nèi)。

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