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數(shù)據(jù)庫(kù)一致性 一直在將保證數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性，但是到底什么是一致性，一般的DBMS如何保證數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性的？對(duì)這個(gè)問(wèn)題一直都沒(méi)有一個(gè)很直觀、完整的認(rèn)識(shí)，所以專門研究了一下數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性問(wèn)題，學(xué)習(xí)的結(jié)果如下： 首先摘一段在百度百科上對(duì)于“數(shù)據(jù)庫(kù)一致性”的描述： 數(shù)據(jù)庫(kù)一致性(Database Consistency)是指事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。 保證數(shù)據(jù)庫(kù)一致性是指當(dāng)事務(wù)完成時(shí)，必須使所有數(shù)據(jù)都具有一致的狀態(tài)。在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，所有的規(guī)則必須應(yīng)用到事務(wù)的修改上，以便維護(hù)所有數(shù)據(jù)的完整性。 保證數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的一項(xiàng)功能.比如有兩個(gè)表(員工/職位),員工表中有員工代碼、姓名、職位代碼等屬性，職位表中有職位代碼、職位名稱、職位等級(jí)等屬性。你在其中員工表中進(jìn)行了插入操作，你插入了一個(gè)新員工的信息，而這個(gè)新員工的職位是公司新創(chuàng)建的一個(gè)職位。如果沒(méi)有一致性的保證，就會(huì)出現(xiàn)有這么一個(gè)員工，但是不知道他到底擔(dān)當(dāng)什么職責(zé)！這個(gè)只是它的一個(gè)小小方面。 讀一致性也是數(shù)據(jù)庫(kù)一致性的一個(gè)重要方面，在實(shí)際中，我們會(huì)遇到這種情況：我們對(duì)一個(gè)表中的某些數(shù)據(jù)進(jìn)行了更新操作，但是還沒(méi)有進(jìn)行提交，這時(shí)另外一個(gè)用戶讀取表中數(shù)據(jù)。這個(gè)時(shí)候就出現(xiàn)了讀一致性的問(wèn)題：到底是讀什么時(shí)候的數(shù)據(jù)呢？是更新前的還是更新后的？在DBMS中設(shè)有臨時(shí)表，它用來(lái)保存修改前的值，在沒(méi)有進(jìn)行提交前讀取數(shù)據(jù)，會(huì)讀取臨時(shí)表中的數(shù)據(jù)，這樣一來(lái)就保證了數(shù)據(jù)是一致的。(當(dāng)前用戶看到的是更新后的值) 但是還有一種情況：用戶user1對(duì)表進(jìn)行了更新操作，用戶user2在user1還沒(méi)有進(jìn)行提交前讀表中數(shù)據(jù)，而且是大批量的讀取(打個(gè)比方：耗時(shí)3分鐘)而在這3分鐘內(nèi)user1進(jìn)行了提交操作，那又會(huì)產(chǎn)生什么影響呢？這個(gè)時(shí)候怎么保證讀寫一致性呢？這個(gè)時(shí)候DBMS就要保證有足夠大的臨時(shí)表來(lái)存放修改前的數(shù)值，以保證user2讀取的數(shù)據(jù)是修改前的一致數(shù)據(jù)。然后下次再讀取時(shí)候就是更新后的數(shù)據(jù)了。 個(gè)人認(rèn)為：從邏輯上來(lái)說(shuō)：當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)存在沒(méi)有結(jié)束的事務(wù)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)就是不一致的。所以要保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的一致性，就是要確保某一時(shí)刻沒(méi)有事務(wù)在數(shù)據(jù)庫(kù)上執(zhí)行即可。例如一般說(shuō)的數(shù)據(jù)庫(kù)一致性備份，就需要在數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)閉之后再進(jìn)行。當(dāng)然從物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)考慮一致性的問(wèn)題會(huì)比較復(fù)雜一些，因?yàn)樯婕暗胶芏辔募男薷牡葐?wèn)題，例如Oracle中的各類SCN的設(shè)置。總的來(lái)說(shuō)，可以簡(jiǎn)單得認(rèn)為：所有事務(wù)結(jié)束后數(shù)據(jù)庫(kù)就是一致的。 所以說(shuō)：數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性的前提是首先要保證事務(wù)的一致性。事務(wù)的一致性則需要通過(guò)并發(fā)控制、鎖、隔離性等限制進(jìn)行保證，具體工作機(jī)制可以參見(jiàn)前文，這里就不再研究了。 Oracle的SCN相關(guān)問(wèn)題 下面摘錄一些Oracle控制一致性的方法，來(lái)直觀得了解一下，DBMS是如何來(lái)處理一致性的問(wèn)題的： 1、SCN的介紹 Oracle中的SCN有下面幾種： ①系統(tǒng)檢查點(diǎn)scn(v$database(checkpoint_change#)) 當(dāng)一個(gè)檢查點(diǎn)動(dòng)作完成之后，Oracle就把系統(tǒng)檢查點(diǎn)的SCN存儲(chǔ)到控制文件中 select checkpoint_change# from v$database; ② 數(shù)據(jù)文件檢查點(diǎn)scn (v$datafile(checkpoint_change#)) 當(dāng)一個(gè)檢查點(diǎn)動(dòng)作完成之后，Oracle就把每個(gè)數(shù)據(jù)文件的scn單獨(dú)存放在控制文件中 select name,checkpoint_change# from v$datafile; ③ 數(shù)據(jù)文件終止scn (v$datafile(last_change#)) 每個(gè)數(shù)據(jù)文件的終止scn都存儲(chǔ)在控制文件中。在正常的數(shù)據(jù)庫(kù)操作過(guò)程中，所有正處于聯(lián)機(jī)讀寫模式下的數(shù)據(jù)文件的終止scn都為null select name,last_change# from v$datafile; ④數(shù)據(jù)文件啟動(dòng)scn (v$datafile_header(checkpoint_change#) Oracle把這個(gè)檢查點(diǎn)的scn存儲(chǔ)在每個(gè)數(shù)據(jù)文件的文件頭中，這個(gè)值稱為啟動(dòng)scn，因?yàn)樗糜谠跀?shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例啟動(dòng)時(shí)，檢查是否需要執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù) select name,checkpoint_change# from v$datafile_header; 2、SCN的工作機(jī)制： ①在數(shù)據(jù)庫(kù)打開并運(yùn)行之后，控制文件中的系統(tǒng)檢查點(diǎn)scn、控制文件中的數(shù)據(jù)文件檢查點(diǎn)scn和每個(gè)數(shù)據(jù)文件頭中的啟動(dòng)scn都是相同的 ②控制文件中的每個(gè)數(shù)據(jù)文件的終止scn都為null ③NORMAL或IMMEDIATE 關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程中，系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行一個(gè)檢查點(diǎn)動(dòng)作，這時(shí)所有數(shù)據(jù)文件的終止scn 都會(huì)設(shè)置成數(shù)據(jù)文件頭中的那個(gè)啟動(dòng)scn的值。 ④在數(shù)據(jù)庫(kù)重新啟動(dòng)的時(shí)，Oracle將執(zhí)行兩次檢查 ◆ 看數(shù)據(jù)文件頭中的ckpt計(jì)數(shù)器是否與對(duì)應(yīng)控制文件中的ckpt計(jì)數(shù)器一致。若相等，進(jìn)行第二次檢查 ◆ 比較文件頭中的啟動(dòng)scn和對(duì)應(yīng)控制文件中的終止scn進(jìn)行比較，如果終止scn等于啟動(dòng)scn，則不需要對(duì)那個(gè)文件進(jìn)行恢復(fù) ⑤數(shù)據(jù)庫(kù)打開之后，存儲(chǔ)在控制文件中的數(shù)據(jù)文件終止scn的值再次被更改為null，這表示數(shù)據(jù)文件已經(jīng)打開并能夠正常使用了 注：當(dāng)ABORT強(qiáng)制關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)不進(jìn)行檢查點(diǎn)處理，所以終止scn仍然為無(wú)窮大。在下次啟動(dòng)期間，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)scn和終止scn不同，需要進(jìn)行線程恢復(fù)。 3、SCN的增加 ①SCN(System Change Number)只要數(shù)據(jù)庫(kù)被修改，就會(huì)+1，而不是一定要進(jìn)行checkpoint，例如DML的發(fā)生即使沒(méi)有提交也會(huì)使SCN+1 注：SCN增加并不代表會(huì)在數(shù)據(jù)文件頭中表現(xiàn)出來(lái)，而是需要等到checkpoint執(zhí)行后才寫入(當(dāng)然可能已經(jīng)增加了很多) ②如果一個(gè)DML導(dǎo)致產(chǎn)生事務(wù)，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)SCN。這個(gè)意思是說(shuō)如果一個(gè)事務(wù)包含多個(gè)dml，則只有第一個(gè)初始產(chǎn)生事務(wù)的dml產(chǎn)生scn，提交的時(shí)候又是一個(gè)scn，如果一個(gè)事務(wù)只有一個(gè)dml，拿看起來(lái)就是dml產(chǎn)生一個(gè)scn，提交或者回滾產(chǎn)生一個(gè)scn。 ③Oracle 10g內(nèi)部的SCN會(huì)默認(rèn)不管有沒(méi)有動(dòng)作，每隔3s自動(dòng)增加一次。其他需要增加的情況則再加。 ④只有ckpt進(jìn)程才會(huì)修改文件頭中的checkpoint計(jì)數(shù)器和SCN，DBWR只會(huì)修改數(shù)據(jù)塊，即ckpt通知dbwr寫數(shù)據(jù)文件，寫完之后ckpt更新控制文件和數(shù)據(jù)文件頭。此時(shí)若DBWR發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)塊的log block還沒(méi)有被寫入日志文件，則在dbwr寫塊之前通知llgwr把log buffer中的日志寫入log文件。 注：總結(jié)一下，日志切換必定出發(fā)ckpt，但ckpt不一定會(huì)出發(fā)llgwr，但是一定會(huì)觸發(fā)dbwr 4、其他的SCN ①日志文件頭中包含了Low scn、Next scn，表示給日志文件包含有從Low scn到Next scn的redo record 注：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，日志文件的Next scn同樣為無(wú)窮大。而且需要注意：在恢復(fù)時(shí)不是用日志文件中的Low scn和Next scn來(lái)選擇恢復(fù)的日志文件，而是通過(guò)數(shù)據(jù)文件頭中的信息。 ②數(shù)據(jù)塊中的SCN data block里面的SCN是當(dāng)block被更改的時(shí)候的SCN，而數(shù)據(jù)文件有那么多 block，自然不同的block有不同的SCN，block中存在block SCN和ITL中的commit SCN。block SCN 又在塊頭和塊位都有，若不一致意味著block損壞。而ITL中的commit SCN則跟consistent gets and delay block cleanout有關(guān)。 ③v$database中的checkpoint_change# 和 dbms_flashback.get_system_change_number 不同。前者是作為數(shù)據(jù)庫(kù)的最后一次checkpoint是的SCN，而后者是系統(tǒng)的最新SCN，所以一般后者都會(huì)比前者大，而當(dāng)剛做完checkpoint時(shí)兩者會(huì)差不多。 ④當(dāng)begin backup命令發(fā)出后，相關(guān)數(shù)據(jù)文件的checkpoint scn被凍結(jié)(以及狀態(tài)標(biāo)志被改變)，其他一切照舊。例如：日志切換時(shí)checkpoint count正常遞增/檢查點(diǎn)照常寫文件，自然文件中的數(shù)據(jù)塊內(nèi)的各種scn也照常遞增。 說(shuō)明：以上內(nèi)容均來(lái)自IPPUB論壇的一貼討論，來(lái)來(lái)回回看了好幾遍，又自己實(shí)踐了一下才稍微對(duì)Oracle的SCN有了一點(diǎn)了解。有時(shí)間要學(xué)習(xí)一下理論知識(shí)。 |
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