校验点和校验点进程

本文介绍了Oracle数据库中校验点机制的作用及其实现原理。校验点通过将SGA中已修改的数据写入数据文件,减少实例恢复时所需处理的日志量,从而提升系统效率。同时,详细阐述了校验点发生时Oracle如何更新数据文件头部和控制文件的具体过程。

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oracle为了提高系统的效率和数据库的一致性,引入了一个称为校验点的事件。
该事件在当DBWR进程把在SGA中所有所有改变了得数据库高速缓冲区中的数据(包括提交的和没提交的)
写到数据文件上时产生。从理论上,校验点和校验点进程没必要存在。因为oracle系统通过重做日志数据和
SCN号是能够保证数据库的完全恢复的,引入校验点是为了提高系统的效率。因为所有到校验点为止的变化了的数据已经写到了数据文件中,在市里恢复时校验点之前的重做日志记录已经不再需要,这样实例恢复速度就加快了。
  校验点事件发生时,oracle将校验点号码(oracle系统自动产生的)写入所有相关的数据文件的文件头
中,还要将校验点号码,重做日志序列号,归档日志名和scn号码都写入控制文件中。

 由于产生校验点会产生大量的I/O操作,所以,通常生产库上的校验点间隔是在半个小时以上。

 

### **进程间通信(IPC)中的CRC校验码** **答案**:在进程间通信(如管道、共享内存、消息队列等)中,**CRC校验码(Cyclic Redundancy Check)** 是一种常用的错误检测机制,用于验证数据在传输过程中是否被篡改或损坏。它通过计算数据的冗余校验值,接收方重新计算并比对校验码来确保数据完整性。 --- ### **1. CRC校验码的核心作用** - **错误检测**:检测数据在传输过程中是否因噪声、干扰或硬件故障导致比特翻转。 - **轻量级**:相比加密算法(如SHA、MD5),CRC计算速度快,适合实时性要求高的IPC场景。 - **常见应用**:网络通信(如以太网、TCP/IP)、存储系统(如硬盘、SSD)、嵌入式系统(如传感器数据传输)。 --- ### **2. CRC在IPC中的实现步骤** #### (1)**发送方流程** 1. **计算CRC**:对原始数据(如共享内存中的结构体)计算CRC值。 2. **附加CRC**:将CRC值附加到数据末尾或单独传输。 3. **发送数据**:通过IPC机制(如消息队列)发送数据+CRC。 #### (2)**接收方流程** 1. **接收数据**:从IPC通道读取数据和CRC值。 2. **重新计算CRC**:对接收到的数据重新计算CRC。 3. **比对校验**: - 若计算值 == 接收的CRC值 → 数据完整。 - 否则 → 数据损坏,需重传或丢弃。 --- ### **3. 代码示例:共享内存中的CRC校验** #### (1)**发送方(生产者进程)** ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <sys/shm.h> #include <sys/ipc.h> #include <stdint.h> // 简单的CRC8计算(示例) uint8_t calculate_crc8(const uint8_t *data, size_t len) { uint8_t crc = 0; for (size_t i = 0; i < len; i++) { crc ^= data[i]; for (int j = 0; j < 8; j++) { if (crc & 0x80) { crc = (crc << 1) ^ 0x07; // CRC8多项式示例:0x07 } else { crc <<= 1; } } } return crc; } int main() { key_t key = ftok("shmfile", 65); int shmid = shmget(key, 1024, 0666 | IPC_CREAT); char *shm = (char *)shmat(shmid, NULL, 0); // 原始数据 char *data = "Hello, IPC!"; size_t data_len = strlen(data); // 计算CRC uint8_t crc = calculate_crc8((uint8_t *)data, data_len); // 写入共享内存(数据 + CRC) memcpy(shm, data, data_len); shm[data_len] = crc; // CRC附加到数据末尾 printf("[Sender] Data: %s, CRC: 0x%02X\n", data, crc); shmdt(shm); return 0; } ``` #### (2)**接收方(消费者进程)** ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <sys/shm.h> #include <sys/ipc.h> #include <stdint.h> uint8_t calculate_crc8(const uint8_t *data, size_t len) { // 同发送方的CRC8计算函数 uint8_t crc = 0; for (size_t i = 0; i < len; i++) { crc ^= data[i]; for (int j = 0; j < 8; j++) { if (crc & 0x80) { crc = (crc << 1) ^ 0x07; } else { crc <<= 1; } } } return crc; } int main() { key_t key = ftok("shmfile", 65); int shmid = shmget(key, 1024, 0666); char *shm = (char *)shmat(shmid, NULL, 0); // 读取数据和CRC char *data = shm; size_t data_len = strlen(data); uint8_t received_crc = shm[data_len]; // 从共享内存读取CRC // 重新计算CRC uint8_t calculated_crc = calculate_crc8((uint8_t *)data, data_len); // 校验 if (calculated_crc == received_crc) { printf("[Receiver] Data valid: %s\n", data); } else { printf("[Receiver] Data corrupted! Calculated CRC: 0x%02X, Received: 0x%02X\n", calculated_crc, received_crc); } shmdt(shm); shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); // 清理共享内存 return 0; } ``` --- ### **4. 关键注意事项** #### (1)**CRC多项式的选择** - 不同多项式(如CRC-8、CRC-16、CRC-32)的检错能力不同: - CRC-8:检测单比特错误、双比特错误、突发错误(≤8比特)。 - CRC-32:广泛用于以太网、ZIP文件等,检错能力更强。 #### (2)**CRC的附加位置** - **方式1**:将CRC附加到数据末尾(如示例)。 - **方式2**:单独传输CRC(如通过消息队列的额外字段)。 #### (3)**性能与可靠性的权衡** - **CRC-8**:计算快,适合低功耗设备。 - **CRC-32**:检错能力更强,但计算开销略高。 #### (4)**与加密算法的区别** - **CRC**:仅检测错误,不提供安全性。 - **SHA/MD5**:提供数据完整性+防篡改(但计算开销大)。 --- ### **5. 实际应用场景** #### (1)**嵌入式系统** - 传感器通过SPI/I2C将数据发送到主控板,主控板用CRC校验数据。 #### (2)**分布式系统** - 微服务间通过gRPC传输数据,底层协议(如HTTP/2)可能内置CRC校验。 #### (3)**文件传输** - 下载文件时,服务器提供CRC值,客户端验证文件完整性。 --- ### **6. 常见问题解答** #### (1)**CRC能检测所有错误吗?** - **不能**。CRC无法检测所有错误(如某些特定模式的错误),但能高效检测常见错误。 #### (2)**如何选择CRC多项式?** - 根据应用场景: - 通信协议:常用CRC-16(如Modbus)、CRC-32(如以太网)。 - 存储系统:CRC-64(如ZFS文件系统)。 #### (3)**CRC与奇偶校验的区别?** - **奇偶校验**:仅能检测单比特错误。 - **CRC**:能检测多比特错误和突发错误。 #### (4)**如何优化CRC计算速度?** - 使用查表法(Lookup Table)替代逐比特计算。 #### (5)**CRC失败后如何处理?** - 重传数据、切换备用通道或记录错误日志。 --- ### **7. 扩展:查表法优化CRC计算** ```c // CRC8查表法示例(预计算表) uint8_t crc8_table[256] = { 0x00, 0x07, 0x0E, 0x09, 0x1C, 0x1B, 0x12, 0x15, // 省略部分表项... }; uint8_t calculate_crc8_fast(const uint8_t *data, size_t len) { uint8_t crc = 0; for (size_t i = 0; i < len; i++) { crc = crc8_table[crc ^ data[i]]; } return crc; } ``` ---
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