数据库回滚机制(RollBack)的实现

一、我们来看一个DML语句的处理过程描述

update undotest set object_type='VIEW' where object_type='PROCEDURE';

1. 检查shared pool中是否存在相同的语句，如果存在，重用执行计划，执行扫描运算，如果不存在，执行硬解析生成执行计划
2. 根据执行计划中的扫描运算，检查undotest表中的相关数据块是否存在buffer cache中，如果不存在则读取到内存中
3. 检查数据块中符合object_type='PROCEDURE'条件的记录，如果没有符合条件的行记录，则结束语句，如果存在则进入下一步
4. 以当前模式（current）获取符合object_type='PROCEDURE'条件的数据块，准备进行更新
5. 在回滚表空间的相应回滚段头的事务表上分配事务槽，这个动作需要记录redo日志
6. 从回滚段数据块上创建object_type='PROCEDURE'的前映像数据，这个动作也要记录redo日志
7. 修改object_type='VIEW' ，这是DML操作的数据变更，而需要记录redo日志
8. 用户提交时，在redo日志中记录提交信息，将回滚段头上的事务表和回滚段数据块标记为非活动，清除修改数据块上的事务信息（也可能延迟清除）。同时必须确保整个事务的redp日志写到磁盘上的日志文件

注意：如果最后用户回滚了事务，oracle从回滚段中将前映像数据提取出来，覆盖被更新的数据块。这个回滚动作本身也需要产生redo日志，因此，我们要知道回滚的代价非常昂贵。

 

二、不同的DML操作，UNDO BLOCK中保存的前映像内容

• INSERT操作，UNDO中只需要保存插入记录的rowid，如果需要回退，通过保存的rowid进行删除即可（后面有案例）
• UPDATE操作，UNDO中只需要记录被更新字段的旧值，如果需要回退，只需要通过旧值覆盖更新后的值即可。
• DELETE操作，UNDO中必须记录整行的数据，如果需要回退，只需要将这整行的数据重新插入至表中即可。

备注：本文章只对INSERT操作，UNDO中保存的内容进行测试，至于UPDATE、DELETE操作，实验方法基本一致，这里就不再累赘

示例

1.开启事务

SQL> create table tt as select object_name,object_id from dba_objects;
Table created.
SQL> insert into tt values('dddddd',1233456); --执行insert操作
1 row created.

2.检查事务信息和其他一些事务信息
SQL> select HEADER_FILE,HEADER_BLOCK from dba_segments a where segment_name='TT';
HEADER_FILE HEADER_BLOCK
----------- ------------
4 810
SQL> SELECT
2 dbms_rowid.rowid_object(rowid) object_id,
3 dbms_rowid.rowid_relative_fno(rowid) REL_FNO,
4 dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) BLOCKNO,
5 dbms_rowid.rowid_row_number(rowid) ROWNO,rowid,object_name
6 FROM tt WHERE object_name='dddddd';
OBJECT_ID REL_FNO BLOCKNO ROWNO ROWID
---------- ---------- ---------- ---------- ------------------
OBJECT_NAME
--------------------------------------------------------------------------------
73430 4 1150 0 AAAR7WAAEAAAAR+AAA
dddddd
SQL> select xidusn,xidslot,xidsqn,ubablk,ubafil,ubarec,to_char(start_scnw,'xxxxxxxx') start_scnw, 
2 to_char(start_scnb,'xxxxxxxx') start_scnb, start_scnb+start_scnw*power(2,32) start_scn 
3 from v$transaction;
XIDUSN XIDSLOT XIDSQN UBABLK UBAFIL UBAREC START_SCNW START_SCNB START_SCN
---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- -------------------- -------------------- ----------
5 21 960 1466 3 7 0 f5520 1004832
根据上面查询获取的事务信息，dump insert事务undo 段头和undo 块

SQL> select name from v$rollname where usn=5;
NAME
------------------------------
_SYSSMU5_1527469038$

3.dump undo 段头和undo 块
SQL> oradebug setmypid;
Statement processed.
SQL> oradebug tracefile_name
/u01/oracle/diag/rdbms/test/test/trace/test_ora_604.trc
SQL> alter system dump undo header '_SYSSMU5_1527469038$';
System altered.
SQL> alter system dump datafile 3 block 1466;
System altered.
UNDO BLK: 
xid: 0x0005.015.000003c0 seq: 0x12c cnt: 0x7 irb: 0x7 icl: 0x0 flg: 0x0000

Rec Offset Rec Offset Rec Offset Rec Offset Rec Offset
---------------------------------------------------------------------------
0x01 0x1fa4 0x02 0x1f48 0x03 0x1ecc 0x04 0x1e70 0x05 0x1df4 
0x06 0x1d90 0x07 0x1d20 
*-----------------------------
* Rec #0x7 slt: 0x15 objn: 73430(0x00011ed6) objd: 73430 tblspc: 4(0x00000004)
* Layer: 11 (Row) opc: 1 rci 0x00 
Undo type: Regular undo Begin trans Last buffer split: No 
Temp Object: No 
Tablespace Undo: No 
rdba: 0x00000000Ext idx: 0
flg2: 0
*-----------------------------
uba: 0x00c005b9.012c.2d ctl max scn: 0x0000.000f4ed4 prv tx scn: 0x0000.000f4ee0
txn start scn: scn: 0x0000.000f53a9 logon user: 85
prev brb: 12584373 prev bcl: 0
KDO undo record:
KTB Redo 
op: 0x03 ver: 0x01 
compat bit: 4 (post-11) padding: 1
op: Z
KDO Op code: DRP row dependencies Disabled --DRP操作完成回滚
xtype: XA flags: 0x00000000 bdba: 0x0100047e hdba: 0x0100032a --bdba表示block address hdba 代表sgment header address
itli: 1 ispac: 0 maxfr: 4858
tabn: 0 slot: 0(0x0) ---------这个slot表示这一行数据在数据块中的行地址（行序列）
其中bdba表示file 4，block 1150 ,hdba表示file 4，block 810 与我们上面查询出来的地址相符。

我们可以看到，undo块中并没有直接保存rowid信息，但是oracle完全可以根据上面的几个信息（bdba,slot,objd)定位回滚时需要删除的具体数据，因此对于Insert操作，ORACLE只需保留上述信息，即可完成回滚操作

 

三、基本概念和名词解释

• UBA: Undo block address
• RBA: Redo block address
• Dba: Data block address
• Rdba: Root dba
• Xid: Transaction ID
• ITL: Interested Transaction List 保存在数据块的头部（事务信息部分），包含XID,UBA,LCK，FLG等重要信息

Transaction Identifiers

Transaction identifiers (XID) uniquely identify a transaction within the system; they are used within the Interested Transaction List (ITL) of the data block.

A transaction identifier consists of:

• Undo segment number 即v$rollname中的usn
• Transaction table slot number 对应回滚段头中回滚事务表的第几条记录
• Sequence number or wrap#

XID = usn# . slot# . wrap#

Undo Block Address

The undo block address (UBA) uniquely identifies the undo block for a given transaction; it is found within the ITL of the data block.

A UBA consists of:

• Data block address (DBA) of the block 前映像undo 块地址
• The sequence number of the block 序列号
• The record number within the block undo记录的开始地址（针对该块）

UBA = DBA. seq#. rec#