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为了保证数据库中多个用户间的读一致性和能够回退事务。
一、在一个简单的更新语句中，对于回滚段的操作存在多处，在事务开始时，首先需要在回滚表空间获得一个事务槽，分配空间，然后创建前镜像，此后事务的修改才能进行，oracle必须以此来保证事务是可以回滚的。如果用户提交了事务，oracle会在日志文件记录提交，并且写出日志，同时会在回滚段中把事务标记为已提交；如果用户回滚事务，则oracle需要从回滚段中把前镜像数据读取出来修改数据缓冲区，完成回滚，这个过程本身也要产生redo，所以回退这个操作是很昂贵的。
二、回滚段存储的内容
1、对于insert 操作，回滚段只需要记录插入记录的rowid，如果回退，只需要将该记录根据rowid删除即可。
2、对于update操作：回滚段只需要记录被更新字段的旧值即可，回退时通过旧值覆盖新值即可完成回退。
3、对于delete操作，oracle则必须记录正行的数据，在回退时，oracle通过一个反向操作恢复删除的数据。
三、并发控制和一致性读
1、一方面oracle通过锁定机制实现数据库的并发控制；一方面通过多版本模型来进行并发数据访问。通过多版本架构，oracle实现了读取和写入的分离，使得写入不阻塞读取，读取不阻塞修改。这是oracle数据库区别于其他数据库的一个重要特征。oracle一方面不允许其他用户读取未提交数据，一方面要保证用户读取数据要来自同一时间点。
假设员工scott的薪水为3000那么：
1）在t1时间，在session1查询可以得到这个结果
2）在t2时间session2进行更新，将scott的薪水增加3000，并为提交
3）在t3时间session1再次查询，注意此时，oracle不会允许其他用户看到未提交数据，所以此时，oracle需要通过回滚段记录的前镜像进行一致读，将3000恢复出来供给用户，这是一致性读的作用。
4）在t4时间，session2提交更改，此时数据修改被永久化；
5）在t5时间，其他用户再次查询，将会看到变化后的数据，也就是4000.
oracle内部使用scn作为时钟，在这里查询结果集就是根据scn来进行判断的，每个数据块头部都会记录一个提交scn，当数据更改提交后，提交scn同时被修改，这个scn在查询时可以用来进行一致性读判断。
四、在自动undo管理表空间，oracle随之引入了几个新的初始化参数
undo_management:用来定义数据块使用的回滚段是否使用自动管理模式。该参数有两个选项，auto表示自动管理，manual表示手工管理。
undo_tablespace:用来定义在自动管理模式下，当前实例使用哪个undo表空间。
undo_retention:表示在自动管理模式下，当回滚段变得非激活之后，回滚段中的数据在被覆盖前保留的时间，该参数单位是秒。
五、回滚机制的深入研究
1、获取事务信息：
v$transaction动态视图
xidusn:回滚段号
xidslot：事务槽
xidsqn：事务的序列号
ubafil:undo block address filenum
ubablk:UBA block number
ubarec:UBA record number
v$rollstat动态视图
usn：回滚段标识
rssize：回滚段默认大小
xacts：活动事务数
writes：回滚段写入数
shrinks：回滚段收缩次数
extends：回滚段扩展次数
gets：获取回滚段头次数
waits：回滚段头等待次数
2、转储undo段
在undo段头的转储文件中，dba指向的就是包含这个事务的前镜像的数据块地址。前十位代表文件号，后22位代表block号。转储文件中的irb:指的是回滚段中记录的最近未提交变更开始之处，如果回滚，这是起始的搜索点。rci：该参数代表的是undo chain（同一事务中的多次修改，根据chain连接关联）的下一个偏移量。在x$BH中class字段中4表示的是段头，1表示的是数据块，state为3的就是一致读构造的前镜像。
select b.segment_name ,a.file#,a.dbarfil,a.dbablk,a.class,a.state
from x$bh a,dba_extents b
where b.relative_fno=a.dbarfil
and b.block_id<>
and b.block_id+b.blocks>a.dbablk
and b.owner='SCOTT'
and b.segment_name='EMP'
3、转储数据块信息
ITL事务槽指interested transaction list，事务必须获得一个ITL事务槽才能够进行数据修改ITL内容包括:
xid:事务的id
uba：undo块的地址
lck：lock status
xid=undo.segment.number+transaction.table.slot.number+wrap
1）首先当一个事务开始时，需要在回滚段事务表上分配一个事务槽
2）在数据块头部获取一个ITL事务槽，该事务槽指向回滚段头的事务槽
3）在修改数据之前，需要记录前镜像信息，这个信息以undo record的形式存储在回滚段中，回滚段头事务槽指向该记录。
4）锁定修改行，修改行锁定位指向ITL事务槽。
5）数据修改可以进行。
4、块清除（block cleanouts）
在事务需要修改数据时，必须分配ITL事务槽，必须锁定该行，必须分配回滚段事务槽和回滚空间记录前镜像。当事务提交时，oracle需要将回滚段上的事务表信息标记为非活动，以便空间可以重用；那么还有ITL事务信息和锁定信息需要清除，以记录提交。由于oracle在数据块上存储了ITL和锁定等事务信息，所以oracle必须在事务提交之后清除这些事务数据，这就是块清除。块清除主要清除的数据有行级锁、ITL信息（包括提交标志、SCN等）。如果提交时修改过的数据块仍然在buffer cache之中，那么oracle可以清除ITL信息，这叫做快速块清除，如果事务提交时修改过的数据块已经被写回到数据文件上，oracle会等到下次访问该block时再来清除ITL锁定信息，这就是延迟块清除。
5、产生ora-01555错误的原因
1）由于回滚段是循环使用的，当事务提交以后，该事务占用的回滚事务表被标记为非活动，回滚段空间可以被覆盖重用。那么当一个查询需要使用被覆盖的回滚段构造前镜像实现一致读，此时就会出现oracle著名的ora-01555错误
2）因为延迟块清除。当一个查询触发延迟快清除时，oracle需要去查询回滚段获得该事务的提交scn，如果事务的前镜像信息已经被覆盖，并且查询scn也小于回滚段中记录的最小scn，那么oracle将无法判断查询scn和事务提交scn的大小，此时就会出现延迟块清除导致的ora-01555错误。
3）使用sqlldr直接加载数据时。
alter tablespace tablespace_name retention guarantee;
oracle提供一个内部事件（10203事件）可以用来跟踪数据库的块清除操作，10203事件可以通过以下命令设置，设置后需要重新启动数据库该参数才能生效
alter system set event='10203 trace name context forever' scope=spfile;
alter database datafile '.....' offline drop;
六、回滚段的空间过大
1）通过查询试图v$dba_data_file和v$dba_temp_files确定临时表空间和undo表空间的大小
2）新建一个undo表空间
create undo tablespace tablespace_name;
3）切换undo表空间
alter system set undo_tablespace=undotbs2 scope=both;
4)等待原表空间所有undo segment offline；
5）删除原undo表空间
drop tablespace undotbs1 including contents；
七、特殊情况的恢复
在很多情况下，特别是在使用隐含参数强制打开数据库之后，可能会在ora-006004194错误，在alert文件中，记录主要错误日志，出现此种错误时，最好的办法是通过备份进行恢复，如果没有备份，那么可以通过特殊的初始化参数进行强制启动，
1）从当前的日志文件中找到对应的AUM(auto undo management)下的回滚段名称。
2）修改init.ora参数文件，使用oracle隐含参数_corrupted_rollback_segments将回滚段标记为损坏，oracle会跳过对于这些回滚段的相关操作，强制启动数据库。
3）使用init.ora参数文件启动数据库
startup pfile=initconner.ora
4）重新创建新的undo表空间，删除出现问题的表空间，修改参数文件，由参数文件生成新的spfile，重新启动数据库。
create undo tablespace undotbs1 datafile '.......' size 10m;
alter system set undo_tablespace=undotbs1 scope=both;
drop tablespace undotbs2;
修改参数文件，变更undo表空间，并取消_corrupted_rollback_segments设置。
有参数文件创建spfile；
打开数据库即可；
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