深入解析Oracle IMU模式下的REDO格式

这个话题讨论在ITPUB，链接：http://www.itpub.net/thread-1838538-1-1.html 1. 什么是IMU？IMU的主要作用是什么，也就是说为了解决什么问题？ IMU---In Memory Undo，10g新特性，数据库会在shared pool开辟独立的内存区域用于存储Undo信息， 每个新事务都会

这个话题讨论在ITPUB，链接：http://www.itpub.net/thread-1838538-1-1.html

1. 什么是IMU？IMU的主要作用是什么，也就是说为了解决什么问题？

IMU--->In Memory Undo，10g新特性，数据库会在shared pool开辟独立的内存区域用于存储Undo信息，
每个新事务都会分配一个IMU buffer（私有的），一个buffer里有很多node，一个node相当于一个block（回滚块）。

IMU特性：
IMU顾名思义就是在内存中的undo,现在每次更改data block，Oracle 不用去更改这个undo block（也不会生成相应的redo了），而是把undo信息缓存到IMU里去了，只有最后commit或者flush IMU时，这些undo 信息才会批量更新到undo block,并生成redo。可以避免Undo信息以前在Buffer Cache中的读写操作，从而可以进一步的减少Redo生成，同时可以大大减少以前的UNDO SEGMENT的操作。IMU中数据通过暂存、整理与收缩之后也可以写出到回滚段，这样的写出提供了有序、批量写的性能提升。

IMU主要作用：
减少CR块-->在构造CR block时，不用像以前那样从undo block中获取undo record了，而是用共享池私有IMU区域里的信息来构造cr block，减少了BUFFER CACEH中 CBC LATCH竞争。
减少REDO日志条目数-->不再是每条DML语句一个redo records,而是每个事务一个redo records--REDO RECORD的产生会传到 LOG BUFFER，，会申请LATCH。
减少LATCH-->首先因为减少REDO RECORD数目；其次用一个IMU latch 代替 redo allocation latch 和 redo copy latch这两个,也减少了LATCH争用.
查询系统中IMU LATCH的数量--也就是Private redo strand area的个数。

IMU 私有REDO区对应的内部表：x$kcrfstrand       IMU UNDO区对应的内部表：x$ktifp
BYS@ bys3>select count(name) from v$latch_children where lower(name) like 'in mem%';
COUNT(NAME)
-----------
         84
BYS@ bys3>select count(*),name from v$latch_children where lower(name) like 'in mem%' group by name;
  COUNT(*) NAME
---------- ----------------------------------------------------------------
        84 In memory undo latch
下面语句可以查询IMU LATCH的获取情况
select name,gets from v$latch_children where lower(name) like 'in mem%';

2.在哪些场景下不会使用IMU特性？（ORACLE 10g出现了IMU,默认开启IMU）

在RAC环境中不支持IMU。
开启FLASHBACK DATABASE时会开启打开辅助日志，此时不能用IMU。
事务过大--据说每个IMU Buffer的Private redo strand area大小大概是64KB（64位的Oracle版本是128KB），大事务不能用。比如一个事务，先有一条UPDATE，此时将REDO私有区域使用完了，此事务的其它DML语句，将自动使用非IMU模式。
共享池太小时，ORACLE会自动不使用IMU。
无法获取IMU LATCH时，将自动使用非IMU模式。

3.如何手动关闭和开启IMU模式？

10G和11G中默认是开启IMU特性的，开启关闭语句如下：--修改后最好重启使之生效，或者至少切换一次REDO日志。
alter system set "_in_memory_undo"=false;
alter system set "_in_memory_undo"=true;  --关闭IMU后使用此语句改回使用IMU特性。

4、谈谈一条UPDATE语句从第一步到第九步的整个过程？在IMU模式下对REDO日志做DUMP分析(上图所示:IMU模式的REDO格式)。

UPDATE语句从第一步到第九步的对应上图是：

第一步：将更改的数据存放到PGA 
第二步：将BUFFER CACHE中旧数据拷贝到共享池的私有IMU buffer
第三步：将PGA中修改后的数据存放到private redo   private redo--在IMU中才有。
第四步：修改buffre cache中的数据
做提交操作后：
第五步：从IMU中拷贝修改前值到BUFFER CACHE中构建一个CR块-----即使未提交时SMON每3秒也会做此工作
第六步：第四步修改修改buffre cache中的数据产生的redo日志写入log buffe
第七步：第五步操作构造CR块，产生的redo日志写入 log buffe
第八步：由lgwr写出log buffer到redo log file
第九步：dbwr 将脏数据写入data file

5.UPDATE操作DUMP REDO 内容实验记录：

INSERT 和DELETE语句的，详见：点击打开链接
REDO RECORD - Thread:1 RBA: 0x000141.00000027.0010 LEN: 0x031c VLD: 0x0d
SCN: 0x0000.00719188 SUBSCN:  1 01/07/2014 20:27:05
(LWN RBA: 0x000141.00000027.0010 LEN: 0002 NST: 0001 SCN: 0x0000.00719187)
####一个REDO RECORD: RECORD头+CHANGE VECTOR组成（一个CV就是一个操作）
以上是日志头,Thread:1 线程号，RAC时会有1，2等
RBA: 0x000141.00000027.0010 将16进制转换为十进制分别是日志文件号、日志块号、在块上第N字节
VLD: 0x0d日志类型--IMU模式时是这个；非IMU时是：VLD: 0x05
SCN: 0x0000.00719188 SUBSCN:  1 01/07/2014 20:27:05   ----
BYS@ bys3>select scn_to_timestamp(to_number('719188','xxxxxxxx')) from dual;
SCN_TO_TIMESTAMP(TO_NUMBER('719188','XXXXXXXX'))
---------------------------------------------------------------------------
07-JAN-14 08.27.05.000000000 PM
--是此REDO条目产生时的SCN号，转为十进制现转为时间戳为：08.27.05， 插入语句完成是在20:27:00 BYS@ bys3>commit;--  --这个是在插入语句完成5秒后，此SCN与CHANGE#4提交时SCN一致。
(LWN RBA: 0x000141.00000027.0010 LEN: 0002 NST: 0001 SCN: 0x0000.00719187)
括号中SCN: 0x0000.00719187 比上一行：SCN: 0x0000.00719187   少了1个SCN。
####

CHANGE #1 TYP:2 CLS:1 AFN:4 DBA:0x010000fd OBJ:22327 SCN:0x0000.007164a1 SEQ:1 OP:11.5 ENC:0 RBL:0
#####AFN:4，操作是在4号文件做的-dba_data_files.file_id；OBJ:22327--操作的对象的OBJECT_ID。OP:11.5-有的版本是OP:11.19--更新操作
KTB Redo
op: 0x11  ver: 0x01
compat bit: 4 (post-11) padding: 1
op: F  xid:  0x0005.002.00000edc    uba: 0x00c041cd.02ea.01
Block cleanout record, scn:  0x0000.0071917c ver: 0x01 opt: 0x02, entries follow...
  itli: 1  flg: 2  scn: 0x0000.007164a1
KDO Op code: URP row dependencies Disabled   -- --URP=UPDATE ROW PIECE。有时会是：KDO Op code:21 row dependencies Disabled
  xtype: XA flags: 0x00000000  bdba: 0x010000fd  hdba: 0x010000fa
itli: 2  ispac: 0  maxfr: 4858
tabn: 0 slot: 8(0x8) flag: 0x2c lock: 2 ckix: 0
ncol: 3 nnew: 1 size: 2   --ncol: 3 nnew: 1  表示操作的表有3个列，操作了一列，size: 2
--列字符长度增加2：database减去chedan---根据多次update并DUMP的日志来看，这里的size的值应该是：当前CHANGE中的值减去另一个。。
col  1: [ 8]  64 61 74 61 62 61 73 65   --set dname='database'  --col  1: [ 8]，第二列，8个字符
BYS@ bys3>select dump('database',16),dump('dataoracle',16) from dual;
DUMP('DATABASE',16)                   DUMP('DATAORACLE',16)
------------------------------------- --------------------------------------------
Typ=96 Len=8: 64,61,74,61,62,61,73,65 Typ=96 Len=10: 64,61,74,61,6f,72,61,63,6c,65
#########################
CHANGE #2 TYP:0 CLS:25 AFN:3 DBA:0x00c000c0 OBJ:4294967295 SCN:0x0000.00719153 SEQ:1 OP:5.2 ENC:0 RBL:0
ktudh redo: slt: 0x0002 sqn: 0x00000edc flg: 0x000a siz: 164 fbi: 0
            uba: 0x00c041cd.02ea.01    pxid:  0x0000.000.00000000
### #####################事务信息
TYP:0 普通块 ，CLS:25 class大于16是UNDO块-递增。AFN:3 绝对文件号dba_data_files.file_id--是UNDO的文件号
DBA:0x00c000c0 数据块在内存中地址
OBJ:4294967295 --十进制，转为16进制是FFFFFFFF
SCN:0x0000.00719153  转换为16进制可与操作时对比
OP:5.2 -> operation code 向UNDO段头的事务表写事务信息-事务开始
uba: 0x00c041cd.02ea.01  UNDO块地址
#######################

CHANGE #3 TYP:0 CLS:1 AFN:4 DBA:0x010000fdOBJ:22327 SCN:0x0000.00719188 SEQ:1OP:11.5 ENC:0 RBL:0
KTB Redo        --同CHANGE #1的解析
op: 0x02  ver: 0x01
compat bit: 4 (post-11) padding: 1
op: C  uba: 0x00c041cd.02ea.02
KDO Op code: URP row dependencies Disabled   ---UNDO ROW PIECE
  xtype: XA flags: 0x00000000  bdba: 0x010000fd  hdba: 0x010000fa
itli: 2  ispac: 0  maxfr: 4858
tabn: 0 slot: 9(0x9) flag: 0x2c lock: 2 ckix: 0
ncol: 3 nnew: 1 size: 6
col  1: [10]  64 61 74 61 6f 72 61 63 6c 65   --第2列，10个字符--此次操作的字符数
BYS@ bys3>select dump('database',16),dump('dataoracle',16) from dual;
DUMP('DATABASE',16)                   DUMP('DATAORACLE',16)
------------------------------------- --------------------------------------------
Typ=96 Len=8: 64,61,74,61,62,61,73,65 Typ=96 Len=10: 64,61,74,61,6f,72,61,63,6c,65

###########################
CHANGE #4 TYP:0 CLS:25 AFN:3DBA:0x00c000c0 OBJ:4294967295SCN:0x0000.00719188 SEQ:1 OP:5.4 ENC:0 RBL:0
ktucm redo: slt: 0x0002 sqn: 0x00000edc srt: 0 sta: 9 flg: 0x2 ktucf redo: uba: 0x00c041cd.02ea.02 ext: 15 spc: 7890 fbi: 0
######OP:5.4 表明是提交操作。AFN:3 对应的是UNDO文件，slt: 0x0002  修改了UNDO文件的这个事务槽,uba: 0x00c041cd.02ea.02


CHANGE #5 TYP:1 CLS:26 AFN:3 DBA:0x00c041cd OBJ:4294967295 SCN:0x0000.0071917c SEQ:1 OP:5.1 ENC:0 RBL:0
ktudb redo: siz: 164 spc: 0 flg: 0x000a seq: 0x02ea rec: 0x01
###OP:5.1 --把数据修改前值放到UNDO   --AFN:3 --在UNDO文件里操作，UNDO文件号是3。。CLS:26 --比CHANGE #2中大1，顺序增长哈哈
            xid:  0x0005.002.00000edc
ktubl redo: slt: 2 rci: 0 opc: 11.1 [objn: 22327 objd: 22327 tsn: 4]
Undo type:  Regular undo        Begin trans    Last buffer split:  No
Temp Object:  No
Tablespace Undo:  No
             0x00000000  prev ctl uba: 0x00c041cc.02ea.04
prev ctl max cmt scn:  0x0000.00718dff  prev tx cmt scn:  0x0000.00718e4e
txn start scn:  0x0000.00000000  logon user: 32  prev brb: 12599753  prev bcl: 0 BuExt idx: 0 flg2: 0
KDO undo record:
KTB Redo
op: 0x04  ver: 0x01
compat bit: 4 (post-11) padding: 1
op: L  itl: xid:  0x0009.004.00000ebc uba: 0x00c037d5.0249.08
                      flg: C---    lkc:  0     scn: 0x0000.0070cfea
KDO Op code: URP row dependencies Disabled   -----UNDO ROW PIECE
  xtype: XA flags: 0x00000000  bdba: 0x010000fd  hdba: 0x010000fa
itli: 2  ispac: 0  maxfr: 4858
tabn: 0 slot: 8(0x8) flag: 0x2c lock: 0 ckix: 0
ncol: 3 nnew: 1 size: -2    ----列字符长度减少2：chedan 减去database---根据多次update并DUMP的日志来看，这里的size的值应该是：当前CHANGE中的值减去另一个
col  1: [ 6]  63 68 65 64 61 6e   ----  原值是chedan，，第二列，6个字符
BYS@ bys3>select dump('chedan',16),dump('test',16) from dual;
DUMP('CHEDAN',16)               DUMP('TEST',16)
------------------------------- -------------------------
Typ=96 Len=6: 63,68,65,64,61,6e Typ=96 Len=4: 74,65,73,74


CHANGE #6 TYP:0 CLS:26 AFN:3 DBA:0x00c041cd OBJ:4294967295 SCN:0x0000.00719188 SEQ:1 OP:5.1ENC:0 RBL:0  --解析同上
ktudb redo: siz: 92 spc: 7984 flg: 0x0022 seq: 0x02ea rec: 0x02
            xid:  0x0005.002.00000edc
ktubu redo: slt: 2 rci: 1 opc: 11.1 objn: 22327 objd: 22327 tsn: 4
Undo type:  Regular undo       Undo type:  Last buffer split:  No
Tablespace Undo:  No
             0x00000000
KDO undo record:
KTB Redo
op: 0x02  ver: 0x01
compat bit: 4 (post-11) padding: 1
op: C  uba: 0x00c041cd.02ea.01
KDO Op code: URP row dependencies Disabled     -----UNDO ROW PIECE
  xtype: XA flags: 0x00000000  bdba: 0x010000fd  hdba: 0x010000fa
itli: 2  ispac: 0  maxfr: 4858
tabn: 0 slot: 9(0x9) flag: 0x2c lock: 0 ckix: 0
ncol: 3 nnew: 1 size: -6    -列字符长度减少2：test减去database---根据多次update并DUMP的日志来看，这里的size的值应该是：当前CHANGE中的值减去另一个
col  1: [ 4]  74 65 73 74     --此次操作，第二列，4个字符
BYS@ bys3>select dump('chedan',16),dump('test',16) from dual;
DUMP('CHEDAN',16)               DUMP('TEST',16)
------------------------------- -------------------------
Typ=96 Len=6: 63,68,65,64,61,6e Typ=96 Len=4: 74,65,73,74

################################################验证SMON进程

实验步骤： --这个实验思路有错误的。不应该是DMUP REDO日志，因为当时还没从log buffe写入redo log file，可以考虑使用--我还未做。

Event 10500 - Trace SMON Process

跟踪SMON进程

event = "10500 trace name context forever, level 1"    D

12:12:04 BYS@ bys3>select a.group#,a.sequence#,a.archived,a.status,b.type,b.member from v$log a,v$logfile b where a.group#=b.group#;

    GROUP#  SEQUENCE# ARC STATUS           TYPE    MEMBER
---------- ---------- --- ---------------- ------- ------------------------------
         1        334 NO  CURRENT          ONLINE  /u01/oradata/bys3/redo01.log
         2        332 YES ACTIVE           ONLINE  /u01/oradata/bys3/redo02.log
         3        333 YES ACTIVE           ONLINE  /u01/oradata/bys3/redo03.log
Elapsed: 00:00:00.03
12:12:09 BYS@ bys3>select * from dept;
    DEPTNO DNAME          LOC
---------- -------------- -------------
        10 ACCOUNTING     NEW YORK
        20 RESEARCH       DALLAS
        40 OPERATIONS     BOSTON
        11 database       database
        22 dataoracle     sh
Elapsed: 00:00:00.01
12:12:24 BYS@ bys3>update dept set dname='mysql' where deptno=11;
1 row updated.
Elapsed: 00:00:00.01

12:12:29 BYS@ bys3>   ---UPDATE语句完成的时间是：12:12:29，只做UPDATE语句，不要提交，立刻去DUMP REDO LOGFILE.

另一会话在上一步做操作时来DUMP  ：  event = "10500 trace name context forever, level 1"