• 实验演示Oracle“多版本一致读”和“Cross DDL”


    http://space.itpub.net/17203031/viewspace-756336
     
    在各种事务级别中,Oracle实现的是“Read Committed”,也就是读取的数据都是已经提交过的数据内容。在Oracle中,select不会阻塞任何操作,同样也不会被任何其他操作阻塞。
     
    Oracle的select动作是不会加锁的,也不会受到数据表已经有锁的影响。其他操作,如insert、update和delete,通常会有两个锁定动作,一个是对数据表的共享锁,保护数据表结构不被DDL操作修改。另一个锁定动作是独占锁,独占修改删除的数据记录和对应的Undo段地址。
     
    如果Oracle需要保证在其他会话在修改数据块,尚未提交的时候,一个会话select数据,还满足“Read Committed”,就必须要在一个地方保存住数据块的“前镜像”,也就是rollback segment/undo segment的作用。
     
    当一个数据块进行修改的时候,Oracle会自动将前镜像信息保存在一个rollback/undo空间里面,数据块中包含一个寻址到rollback/undo位置,这个位置就是ITL(活动事务槽)。当事务没有结束,select操作到这个数据块的时候,会通过ITL找到前镜像信息,并且拼凑出数据块的前镜像信息。
     
    另一个方面问题,如果一个select开始后,由于数据量的原因,持续很长时间。在这个时间段内发生了DML操作,比如删除了几条数据并且提交,那么select操作检索的范围中,会不会包括这几条数据呢?
     
    下面我们通过实验来证明。
     
    1、环境准备
     
    我们选择11gR2环境进行实验。
     
     
    SQL> select * from v$version;
     
    BANNER
    --------------------------------------------------------------------------------
    Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.1.0 - Production
    PL/SQL Release 11.2.0.1.0 - Production
    CORE       11.2.0.1.0        Production
    TNS for 32-bit Windows: Version 11.2.0.1.0 - Production
    NLSRTL Version 11.2.0.1.0 – Production
     
    --创建实验数据表
     
    13:35:25 SQL> create table t as select * from dba_objects where rownum<100;
    Table created
     
    Executed in 0.124 seconds
     
     
    实验有一个重点,就是如何让一个数据查询持续很长时间,由于环境的限制,笔者不能拿到一个长时间操作的数据范围。所以,采用了一些变通方法。
     
     
    set time on;
    set serveroutput on;
    declare
     coun number;
     cursor tes is select * from t;
     t_info t%rowtype;
    begin
     coun := -1;
     
     open tes;
     loop
       fetch tes into t_info;
       coun := coun + 1;   
       dbms_lock.sleep(0.1);
       
       exit when tes%notfound;
     end loop; 
     dbms_output.put_line('Total Count: '||to_char(coun)); 
    end;
    /
     
     
    代码中的部分就是使用游标逐条的fetch数据表t记录。关键部分在于dbms_lock方法sleep,它可以实现让代码终止一段时间,模拟长时间操作处理。这样,我们就可以在另一个会话中更从容的进行操作了。
     
    2、一致读DML操作实验
     
    下面我们进行DML操作实验,如果一个select很长时间,并且中间有已经提交的DML修改操作,如插入、删除,select的结果会有什么影响?
     
    首先,我们在会话1里面执行select过程脚本。
     
     
    会话1:
     
    14:16:22 SQL> set time on;
    14:16:22 SQL> set serveroutput on;
    14:16:22SQL> declare
              2   coun number;
              3   cursor tes is select * from t;
              4   t_info t%rowtype;
              5 begin
              6   coun := -1;
              7 
              8   open tes;
              9   loop
             10     fetch tes into t_info;
             11     coun := coun + 1;
             12     dbms_lock.sleep(1);
             13 
             14     exit when tes%notfound;
             15   end loop;
             16   dbms_output.put_line('Total Count: '||to_char(coun));
             17 end;
             18 /
     
    Total Count: 99
     
    PL/SQL procedure successfully completed
     
    Executed in100.044seconds
     
     
    同时,第二个会话再执行脚本,注意相应的时间。
     
     
    会话2:
     
    14:15:54 SQL> set time on;
    14:16:25SQL> delete t;
    99 rows deleted
     
    Executed in 0.016 seconds
     
    14:16:29SQL> commit;
    Commit complete
     
    Executed in 0 seconds
     
    14:16:31 SQL>
     
     
    在第二个会话中,我们实现了14:16:29的时候提交了事务。此时任何select动作,都应该是不能访问到数据。
     
    但是,第一个会话的启动时间是14:16:22,此时数据是存在的。执行了超过100秒之后,才运行结束。返回结果是99行,明显是有结果的。
     
    之后,第一个会话再执行的时候,我们就再也看不到数据了。
     
     
    14:18:03 SQL> select count(*) from t;
     
     COUNT(*)
    ----------
            0
    Executed in 0.031 seconds
     
     
    这就是典型的Oracle一致读过程。无论select持续多长时间,Oracle都会保证返回的数据SCN版本都是在发出select语句时的SCN。比如,当发出select命令的时候,SCN编号是1000,那么在检索数据表段的时候,只会去检索那些SCN小于等于1000的数据行记录。如果当前数据行正有事务信息,就会根据ITL查找Undo/Rollback中的前镜像。如果数据行的SCN大于1000,那么会去Undo/Rollback找那些Expired的记录。
     
    所以,在过去手工管理Rollback的时候,如果一个select时间很长,同时数据修改频度很高,会报错1555错误,也就是Snapshot Too Old。在现在自动Undo管理的时候,这样的场景已经很少了。
     
    3、Cross DDL
     
    那么,我们想到一个场景,如果我们在长时间select的时候,发出DDL语句,如Truncate、Drop数据表。因为select操作不会加锁,所以不能组织DDL操作(独占六级锁)。
     
    我们还是通过实验来证明。首先,我们恢复一下现场。
     
     
     
    14:21:35 SQL> insert into t select * from dba_objects where rownum<100;
    99 rows inserted
     
    Executed in 0.032 seconds
     
    14:23:05 SQL> commit;
    Commit complete
     
    Executed in 0.016 seconds
     
     
    第一个会话,启动匿名块脚本。
     
     
    14:23:27 SQL> set time on;
    14:23:27 SQL> set serveroutput on;
    14:23:27SQL> declare
              2   coun number;
              3   cursor tes is select * from t;
              4   t_info t%rowtype;
              5 begin
              6   coun := -1;
              7 
              8   open tes;
              9   loop
             10     fetch tes into t_info;
             11     coun := coun + 1;
             12     dbms_lock.sleep(1);
             13 
             14     exit when tes%notfound;
             15   end loop;
             16   dbms_output.put_line('Total Count: '||to_char(coun));
             17 end;
             18 /
    Total Count: 99
     
    PL/SQL procedure successfully completed
    Executed in99.997seconds
     
     
    第二个会话,进行drop数据表过程。
     
     
    14:16:31 SQL> set time on;
    14:23:30 SQL> drop table t purge;
     
    Table dropped
     
    Executed in 0.047 seconds
     
     
    执行drop数据表动作。开始时间为14:23:30,持续不到1s。但是在第一个会话中,开始14:23:27,持续了100s。说明,在第一个会话结束之前,数据表就已经不存在了。
     
    但是,从第一个会话结束的情况看,数据表还是存在的。第二次执行一次,第一个会话报错。
     
     
    14:25:07 SQL>
    14:25:19 SQL> set time on;
    14:25:19 SQL> set serveroutput on;
    14:25:19 SQL> declare
              2   coun number;
              3   cursor tes is select * from t;
              4   t_info t%rowtype;
              5 begin
              6   coun := -1;
              7 
              8   open tes;
              9   loop
             10     fetch tes into t_info;
             11     coun := coun + 1;
             12     dbms_lock.sleep(1);
             13 
             14     exit when tes%notfound;
             15   end loop;
             16   dbms_output.put_line('Total Count: '||to_char(coun));
             17 end;
             18 /
     
    declare
     coun number;
     cursor tes is select * from t;
     t_info t%rowtype;
    begin
     coun := -1;
     
     open tes;
     loop
       fetch tes into t_info;
       coun := coun + 1;
       dbms_lock.sleep(1);
     
       exit when tes%notfound;
     end loop;
     dbms_output.put_line('Total Count: '||to_char(coun));
    end;
     
    ORA-06550:第3行,第31列:
    PL/SQL: ORA-01775:同义词的循环链
    ORA-06550:第3行,第17列:
    PL/SQL: SQL Statement ignored
    ORA-06550:第4行,第10列:
    PLS-00201:必须声明标识符'T'
    ORA-06550:第4行,第10列:
    PL/SQL: Item ignored
    ORA-06550:第10行,第20列:
    PLS-00320:此表达式的类型声明不完整或格式不正确
    ORA-06550:第10行,第5列:
    PL/SQL: SQL Statement ignored
     
     
    报错。
     
    说明,对于DDL操作(Truncate相同),一致读的现象依然存在。Oracle不会因为同时的DDL操作,影响到原来已经发出的select动作。从原理上,笔者认为还是和Undo/Rollback有关。
     
    对于Truncate数据表,Oracle没有修改真正的数据,而是修改了段头信息,直接修改段头的分区extent信息。这部分动作其实也是会计入到Undo/Rollback空间,并且段信息data_object_id被修改。
     
    当原有data_object_id访问需求出现的时候,Oracle会找Undo/Rollback上的段头信息,找到原有的Extent分区列表,进而可以范围数据。
     
    4、结论
     
    本篇演示了一致读现象,不仅对于DML操作有效,对DDL同样有效。
     
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