Oracle的增量检查点指的是什么

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一、为什么要有检查点
   被修改过的块，在oracle中都被统称为脏块.所有的脏块被一个链表串起来,称做检查点队列.在buffer cache中,每一个块都有一个buffer header 简称BH,在BH中有一个ckptq项,此项目中记录了指向检查点队列上一个块和下一个块的指针.如果某一个块不在检查点队列中,他的ckptq项为空.通过ckptq项oracle将所有的脏块串成了一个双向链表.这个双向链表就是检查点队列了.
1,只有脏块才会在检查点队列中,非脏块的ckptq为空.
2,当块首次被更改时,块会立即被加进检查点队列.如果检查点队列中的脏块再次被修改,并不会改变其在检查点队列中的位置.
3,检查点队列中脏块的排列顺序:根据第2点,所有脏块按照首次被更改的时间的顺序排列.更准确点说:按照块的lrba排列.

二、什么是rba? lrba? hrba
  rba就是重做块地址,比如说,用户发出了一条update命令,更新了块A,块A现在变成了脏块,oracle会为他生成一条重做记录.这条重做记录在重做日志文件中的位置就是rba(redo block address).过了一会儿,假如:块A依然还是脏块,此时.用户又发出一条更新块A的命令,这又会生成一条重做记录.第一条更新命令对应的重做记录的rba被称为块A的lrba(low rba),第二条更新命令对应的rba,被称为hrba(high rba).其实,按照lrba来排列,就是按照块首次被修改的顺序来排列.
  下面说说DBWR写脏块的方式,有了检查点队列之后,脏块按照首次变脏的时间顺序排列,DBWR每到一定的时机,就会被触发,沿着检查点队列的顺序刷新脏块,具体在oracle中有几个参数用来确定检查点队列的长度.另有一个CKPT进程,会监控着检查点队列的长度,当检查点队列的长度达到一定限制时,CKPT会通知DBWR写脏块.CKPT会根据参数的设置和I/O的速度以及繁忙程度,计算出来一个Target rba(目标rba),DBWR会沿着检查点队列,将所有Target rba之前的脏块刷新到磁盘.当CKPT通知完DBWR Target rba后,CKPT的任务就结束了.他并不会等待DBWR写完所有的Target rba之前的脏块.通知DBWR写脏块,这是CKPT的任务之一,CKPT另有一个任务,就是每3秒,检测一次DBWR的写进度.检查点队列最前面的块被称为检查点位置.DBWR是沿着检查点队列写脏块的,CKPT每3秒钟查看一下DBWR沿检查点队列写到了哪里,并且将这个位置设置为检查点位置.也就是说检查点位置之前的块,都是已被DBWR刷新到磁盘上的块.这个3秒一次检查DBWR进度的工作,也是CKPT的一个重要的任务.CKPT每3秒一次将检查点位置记录进控制文件,当然同时被记录进控制文件的还有'心跳'等其他信息.CKPT每3秒一次的工作和CKPT定期触发DBWR,这两项操作合一起被称为--增量检查点.
下面的就是CKPT每3秒写进控制文件的信息
SQL> alter session set events 'immediate trace name controlf level 8';
会话已更改。
具体内容如下:
***************************************************************************
CHECKPOINT PROGRESS RECORDS
***************************************************************************
(size = 8180, compat size = 8180, section max = 11, section in-use = 0,
  last-recid= 0, old-recno = 0, last-recno = 0)
(extent = 1, blkno = 2, numrecs = 11)
THREAD #1 - status:0x2 flags:0x0 dirty:89
low cache rba 0x2ad.908.0)[检查点位置] on disk rba 0x2ad.d2f.0)[最后一条重做记录的rba]
on disk scn: 0x0000.00237745 03/02/2008 15:03:44[最后一条重做记录的scn]
resetlogs scn: 0x0000.0008297b 08/27/2007 09:51:58
heartbeat: 648318959[心跳] mount id: 1201288562
...
...
这里面的大多数信息可以通过x$kcccp中看到.
SQL> select CPDRT,CPLRBA_SEQ||'.'||CPLRBA_BNO||'.'||CPLRBA_BOF "Low
RBA",CPODR_SEQ||'.'||CPODR_BNO||'.'||CPODR_BOF "On disk RBA",CPODS,CPODT,CPHBT from x$kcccp;
     CPDRT Low RBA         On disk RBA     CPODS            CPODT                     CPHBT
---------- --------------- --------------- ---------------- -------------------- ----------
        35 686.124.0       686.220.0       2325376          03/02/2008 15:18:54   648319278
说明:
     CPDRT列是检查点队列中的脏块数目.
     CPODS列是on disk rba的scn
     CPODT列是on disk rba的时间戳
     CPHBT列是心跳
  检查点位置是是个rba,他指向着重做日志文件中的某个重做记录.在此位置前的重做记录,其对应的信息已经被写进了数据文件,在此位置后的重做记录,所对应的是数据块,有可能还在内存中.如果发生了实例崩溃,只需要在日志文件中找到检查点位置,从此处开始应用所有的重做日志文件,就完成了前滚操作.实例崩溃后,再次启动数据库,oracle会到控制文件中读取low cache rba,这就是检查点位置.从此处开始应用重做信息,应用到on disk rba处.on disk rba是磁盘中重做日志文件的最后一条重做记录的rba.  如果某条命令的重做记录的rba高于on disk rba，那说明此重做记录还没有被写进日志文件中，崩溃发生时，他是不可能被恢复的.on disk rba是oracle前滚操作的终点.on disk 顾名思义 就是'在磁盘上'的意思.比这个更高的rba,都在log buffer中,还没有来的急被写进磁盘中的日志文件.所以是不能被用于恢复的.下面假设一个实例恢复的例子：
Table表每行2000个字节，块大小8K，每块可容纳table的3行，按如下发布7条更新命令：
Update table set name=low(name) where id=1; ------块1 RBA ：692.2998.10
Update table set name=low(name) where id=2; ------块1 RBA ：692.3015.10
Update table set name=low(name) where id=4; ------块2 RBA ：692.3024.10
Update table set name=low(name) where id=7; ------块3 RBA ：692.3033.10
Update table set name=low(name) where id=3; ------块1 RBA ：692.3102.10
Update table set name=low(name) where id=10; ------块4 RBA ：692.3127.10
Update table set name=low(name) where id=13; ------块5 RBA ：692.3136.10
上面七条更新命令后，每块状态为：

1号块		2号块	3号块		4号块	5号块
Lrba：692.2998.10 Hrba：692.3102.10	Lrba：692.3024.10 Hrba：692.3024.10			Lrba：692.3033.10 Hrba：692.3033.10	Lrba：692.3127.10 Hrba：692.3127.10	Lrba：692.3136.10 Hrba：692.3136.10

  Lrba就是块首次变脏时的RBA，而Hrba，是最后一次改变块中信息，所对应的重做记录的RBA。1号块外被修改两次，Lrba和Hrba不同。2到5号块只被修改一次，Lrba和Hrba相同。相应的重做记录有：

RBA：692.2998.10（第一条更新命令对应的重做记录） 回滚段头重做信息 回滚段块重做信息 1号块第1行重做信息 （下面的重做记录中省略具体的信息）

RBA：692.3015.10 （第二条更新命令对应的重做记录）

RBA：692.3024.10 （第三条更新命令对应的重做记录）

RBA：692.3033.10 （第四条更新命令对应的重做记录）

RBA：692.3102.10 （第五条更新命令对应的重做记录）

RBA：692.3127.10 （第六条更新命令对应的重做记录）

RBA：692.3136.10 （第七条更新命令对应的重做记录）

  假如此时，1号块和2号块已经变得不脏，3、4、5号块仍是脏块，所有的脏块依Lrba顺序按列为检查点队列，其中检查点队列头（此处是3号块）的Lrba就是检查点位置，此处为692.3033.10。这个值被记录在控制文件中。如果发生了实例崩溃，Oracle将从控制文件中取出692.3033.10，到692号重做日志中，找到第3033块，从此处开始，应用所有的重做日志，直到重做日志文件的最未尾。而重做日志文件的最未尾重做记录的RBA，又叫On disk rba。从检查点位置处，应用重做记录到On disk rba处，这个过程就是前滚。
  如下几个参数可以用来限制检查点队列的长度:
1,fast_start_io_target
  该参数用于表示数据库发生Instance Recovery 的时候需要产生的IO总数,他通过v$filestat的AVGIOTIM来估算的.比如我们一个数据库发生Instance Crash后需要在10分钟内恢复完毕,假定OS的IO每秒为500个,那么这个数据库发生Instance Recovery的时候大概产生500*10*60=30,000次IO,也就是我们将可以把fast_start_io_target设置为30000.
2,fast_start_mttr_target
  我们从上面可以看到fast_start_io_target来估算检查点位置比较麻烦.oracle为了简化这个概念,从9I开始引入了fast_start_mttr_target这么一个参数,用于表示数据库发生Instance Recovery的时间.以秒为单位,这个参数我们从字面上也比较好理解,其中的mttr是mean time to recovery的简写,如上例中的情况我们可以将fast_start_mttr_target设置为600.当设置了fast_start_mttr_target后,fast_start_io_target这个参数将不再生效,从9I后fast_start_io_target这个参数被oracle废除了.
3,log_checkpoint_timeout
  该参数用于表示检查点位置和重做日志尾之间的时间间隔,以秒为单位,默认情况下是1800秒,这个参数实际上表示了脏块保持脏状态的最长时间.如果它被定为1800秒,没有脏块保持1800秒后,还是为脏.设log_checkpoint_timeout为1800秒.

  相比fast_start_mttr_target,它也是时间,但它的时间值表示完成恢复操作所需要的时间,即从最后的检查点位置开始,应用所有日志直到日志末尾所需要的时间.而本参数表示从最后的检查点位置开始,到日志末尾经过的时间.在标准版中,本参数的最小值是900.
4,log_checkpoint_interval
  该参数是表示检查点位置和重做日志末尾的块的数量.以OS表示.
5,90% OF SMALLEST REDO LOG
  Oracle内部事实上还将重做日志末尾前面90%的位置设为检查点位置,这不是一个参数,这是oracle内部规定的一个触发增量检查点的事件.上面这些条件,严格来说,并不是控制检查点什么时候发生,而是控制检查点队列中可以有多少个块.在前4个参数中,9I中oracle推荐使用fast_start_mttr_target替代第一个fast_start_io_target.fast_start_mttr_target,log_checkpoint_timeout,log_checkpoint_interval和90% OF SMALLEST REDO LOG 可以同时使用.考虑这样一种情况,如果上面的这些触发增量检查点的参数都被设置,并且在某一时刻,这几个参数一起被触发,但他们指定的Target RBA位置可能不尽相同,oracle将离日志末尾最近的那个位置认为检查点位置,如下图所示: 
  在这种情况下,将会把log_checkpoint_interval的位置定为下一增量检查点的Target RBA.在9I后,对检查点频率,建议只设置fast_start_mttr_target.根据需要,也可以通过设置log_checkpoint_timeout,设置一个脏块保持脏状态的最大时间,而其他两个参数
fast_start_io_target,log_checkpoint_interval建议不再使用.
  Oracle写脏块并不一定都从检查点队列中写.在v$sysstat视图中,有两项关于物理写的资料.physical writes 和physical writes non checkpoint.也就是说,oracle将对脏块的写分为两类.一类是通过检查点的写,一类是不通过检查点的写.我把它叫做检查点无关写.比如说:当表空间脱机时,会把隶属于该表空间的所有脏块都写进数据文件,但是不会发生检查点,这个写就是检查点无关写. 还有其他的情况会发生检查点无关写,我会在以后的实验中介绍.一个小实验,证明下检查点无关写:为了避免检查点对实验的影响,将检查点的发生频率设置的低一些.
命令如下:
alter system set fast_start_mttr_target=0;
alter system set log_checkpoint_timeout=3600;
步骤一:在实验前先观察下当前物理写的值:
SQL> select * from v$sysstat where name='physical writes non checkpoint';
STATISTIC# NAME                                CLASS      VALUE    STAT_ID
---------- ------------------------------ ---------- ---------- ----------
       67 physical writes non checkpoint          8       3738 2602029796
步骤二:随便开始一个事务
SQL> update jj_10 set name='aa' where id=20;
已更新 1 行。
步骤三:把步骤二中的表脱机:
SQL> alter tablespace jj_ts_1 offline;
表空间已更改。
步骤四:此时再去查看资料视图:
SQL> select * from v$sysstat where name='physical writes non checkpoint';
STATISTIC# NAME                                CLASS      VALUE    STAT_ID
---------- ------------------------------ ---------- ---------- ----------
        67 physical writes non checkpoint          8       3759 2602029796
比较后发现,检查点无关写从3738增加到3759.为了观察到通过检查点队列的写,把检查点频率调的高一点:
alter system set log_checkpoint_timeout=10;
步骤一:
SQL> select * from v$sysstat where name='physical writes' or name='physical writes non
checkpoint';
STATISTIC# NAME                                CLASS      VALUE    STAT_ID
---------- ------------------------------ ---------- ---------- ----------
        62 physical writes                         8       5822 1190468109
        67 physical writes non checkpoint          8       3829 2602029796
  用physical writes减去physical writes non checkpoint所得到的结果,将近似于通过检查点队列的写.为什么说近似于呢?因为oracle内部会有很多写,比如说控制文件的写操作,也会被记录进physical writes资料.
步骤二:发布更新命令
SQL> update jj_10 set name='aa' where id=20;
已更新 1 行。
步骤三:观察块是否变的不脏.
SQL> select dirty,status from v$bh where file#=7 and block#=406 and status='xcur';
D STATUS
- -------
N xcur
步骤四:在块变的不脏后,马上查看资料视图.
SQL> select * from v$sysstat where name='physical writes' or name='physical writes non
checkpoint';
STATISTIC# NAME                                CLASS      VALUE    STAT_ID
---------- ------------------------------ ---------- ---------- ----------
        62 physical writes                         8       5851 1190468109
        67 physical writes non checkpoint          8       3832 2602029796
  可以看到检查点无关写多了3个字节,这3个字节和我们的更新声明没有关系.我们的更新声明更新了几十个字节.这3个字节应该是属于oracle内部的一些写操作,我们的更新声明,所产生的脏块,是通过检查点队列写出的.physical writes 多了很多。

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