一文了解清楚oracle数据库undo表空间

    undo表空间对于oracle数据库至关重要，在数据库使用期间，undo表空间能够确保保障事务的读一致性，实现事务的回滚和恢复。

一、undo的作用

1.1，读一致性

    我们读取某个表数据时，如某一个回话正在修改某一条数据，我们读取到的实际还是更改前的数据（这只是其中的一种形式，这里面还涉及到数据库隔离级别，我们就不展开讨论了），而其中数据的读取一致性，就是通过undo回滚段实现的。

    我们打开两个回话，其中一个回话进行数据修改而不提交，另外一个回话同时查询，可以看到数据修改前后查到的数据一致。

    修改前查询：

SQL> select * from vehicle;

HPHM     HPZL       SYR
-------- ---------- ------------------------------------------------------------
湘A00000 02         湖南长沙
湘A00001 02         湖南长沙
湘A00002 02         湖南长沙
湘A00003 02         湖南长沙
湘A00004 02         湖南长沙
湘A00005 02         湖南长沙
湘A00006 02         湖南长沙

7 rows selected.

    我们修改第一条数据，不提交然后在第一个窗口查询数据（可以看到数据还是未改变）

SQL> update vehicle set hpzl='01' where hphm like '%A00000';

1 row updated.

SQL> select * from vehicle;

HPHM     HPZL       SYR
-------- ---------- ------------------------------------------------------------
湘A00000 02         湖南长沙
湘A00001 02         湖南长沙
湘A00002 02         湖南长沙
湘A00003 02         湖南长沙
湘A00004 02         湖南长沙
湘A00005 02         湖南长沙
湘A00006 02         湖南长沙

7 rows selected.

1.2，事务回滚和恢复

    我们修改某些数据的时候，如果我们突然不想操作了，需要进行回退，那么也需要undo表空间的回滚段。undo回滚段会在事务进行更新时候进行块的复制，更新并记录相关日志，如果需要回退，则根据日志信息利用回滚段数据进行回滚。

    我们同一个窗口更新某一行数据：

SQL> select * from vehicle;

HPHM     HPZL       SYR
-------- ---------- ------------------------------------------------------------
湘A00000 02         湖南长沙
湘A00001 02         湖南长沙
湘A00002 02         湖南长沙
湘A00003 02         湖南长沙
湘A00004 02         湖南长沙
湘A00005 02         湖南长沙
湘A00006 02         湖南长沙

7 rows selected.
SQL> update vehicle set hpzl='01' where hphm like '%A00000';

1 row updated.

    同一个回话查询数据：

SQL> select * from vehicle;

HPHM     HP SYR
-------- -- ------------------------------------------------------------
湘A00000 01 湖南长沙
湘A00001 02 湖南长沙
湘A00002 02 湖南长沙
湘A00003 02 湖南长沙
湘A00004 02 湖南长沙
湘A00005 02 湖南长沙
湘A00006 02 湖南长沙

7 rows selected.

    回滚再查询数据，发现数据又跟操作前一样了：

SQL> rollback;

Rollback complete.

SQL> select * from vehicle;

HPHM     HP SYR
-------- -- ------------------------------------------------------------
湘A00000 02 湖南长沙
湘A00001 02 湖南长沙
湘A00002 02 湖南长沙
湘A00003 02 湖南长沙
湘A00004 02 湖南长沙
湘A00005 02 湖南长沙
湘A00006 02 湖南长沙

7 rows selected.

二、undo参数

SQL> show parameter undo

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
undo_management                      string      AUTO
undo_retention                       integer     900
undo_tablespace                      string      UNDOTBS1

 2.1，管理模式

     Oracle 的Undo有两种方式， 一是使用undo 表空间，二是使用回滚段。

    我们通过 undo_management 参数来控制使用哪种方式，如果设为auto，就使用UNDO 表空间，这时必须要指定一个UNDO 表空间。 如果设为manual，系统启动后使用rollback segment方式存储undo信息。如果系统没有指定undo_management，那么系统默认以manual方式启动,即使设置了auto方式的参数，这些参数将被忽略。
    当实例启动的时候，系统自动选择第一个有效的undo表空间或者是rollback segment，如果没有有效的可用的undo表空间或者是回滚段，系统使用system rollback segment。这种情况是不被推荐的，当系统运行在没有undo的情况下，系统会在alert.log中记录一条警告信息。

2.2，undo保留规则

    UNDO_RETENTION，该参数用来指定undo 记录保存的最长时间，以秒为单位，是个动态参数，完全可以在实例运行时随时修改，通常默认是900 秒，也就是15 分钟。
    undo_retention 只是指定undo 数据的过期时间，并不是说，undo 中的数据一定会在undo表空间中保存15 分钟，比如说刚一个新事务开始的时候，如果undo 表空间已经被写满，则新事务的数据会自动覆盖已提交事务的数据，而不管这些数据是否已过期，因此呢，这就又关联回了第一点，当你创建一个自动管理的undo 表空间时，还要注意其空间大小，要尽可能保证undo 表空间有足够的存储空间。
    undo_retention 中指定的时间一过，已经提交事务中的数据就立刻无法访问，它只是失效，只要不被别的事务覆盖，它会仍然存在，并可随时被flashback 特性引用。如果你的undo表空间足够大，而数据库又不是那么繁忙，那么其实undo_retention 参数的值并不会影响到你，哪怕你设置成1，只要没有事务去覆盖undo 数据，它就会持续有效。因此呢，这里还是那句话，要注意undo 表空间的大小，保证其有足够的存储空间。
    只有在一种情况下，undo 表空间能够确保undo 中的数据在undo_retention 指定时间过期前一定有效，就是为undo 表空间指定Retention Guarantee，指定之后，oracle 对于undo 表空间中未过期的undo 数据不会覆盖，例如：
SQL> Alter tablespace undotbs1 retention guarantee;

三、undo操作

3.1，undo表空间切换

    建立新的undo表空间

SQL> CREATE UNDO TABLESPACE UNDOTBS2 DATAFILE '/oracle/oradata/orcl/undo03.dbf' size 100M reuse;
表空间已创建。

    切换到新的undo表空间上来

SQL> alter system set undo_tablespace=UNDOTBS2 scope=both;
系统已更改。

    将原理的undo表空间下线

SQL> alter tablespace UNDOTBS1 offline;
表空间已更改。

    删除下线的undo表空间

SQL> drop tablespace UNDOTBS1 including contents AND DATAFILES CASCADE CONSTRAINTS ;
表空间已删除。

3.2，undo表空间损坏恢复

    有些时候我们undo表空间损坏，数据库启动过程中就会报错：

ORA-01157: cannot identify/lock data file 12 - see DBWR trace file
ORA-01110: data file 12: '/oracle/oradata/orcl/undotbs01.dbf'

    因为undo表空间损坏，导致我们不能够开启数据库，但是数据库不能够open，我们又不能新增undo表空间。对此，我们只能先修改参数，让数据库使用默认的system表空间来使用undo回滚段。

    创建pfile文件(同时也是备份下参数文件)

SQL> create pfile='/oracle/pfilebak.ora' from spfile;
文件已创建。

    修改pfile文件

#*.undo_tablespace='UNDOTBS1'
#*.undo_management='AUTO'
undo_management='MANUAL'
rollback_segments='SYSTEM'

    启动数据库到mount阶段

SQL> STARTUP MOUNT pfile='/oracle/pfilebak.ora' ;

    offline drop掉损坏的undo表空间

 SQL> ALTER DATABASE DATAFILE '/oracle/oradata/orcl/undotbs01.DBF' OFFLINE DROP; 

    开启数据库

SQL> ALTER DATABASE OPEN;

    删除旧的undo表空间，创建新的undo表空间

DROP TABLESPACE UNDOTBS1 INCLUDING CONTENTS;
SQL> create undo tablespace undotbs2 datafile '/oracle/oradata/orcl/undotbs02.DBF' size 100M;
表空间已创建。

    关闭数据库，修改参数文件，指定undo表空间为undotbs2

SQL> shutdown immediate


*.undo_tablespace='UNDOTBS2'
*.undo_management='AUTO'
#undo_management='MANUAL'
#rollback_segments='SYSTEM'

    启动到nomount阶段，进行参数文件spfile的修改，用spfile启动

SQL> startup nomount pfile='/oracle/pfilebak.ora' ;
SQL> create spfile from pfile='/oracle/pfilebak.ora';

    停止数据库，启动数据库

SQL> shutdown immediate
SQL> startup