Oracle SCN机制解析

[align=left]SCN（SystemChangNumber）作为oracle中的一个重要机制，在数据恢复、DataGuard、Streams复制、RAC节点间的同步等各个功能中起着重要作用。理解SCN的运作机制，可以帮助你更加深入地了解上述功能。[/align]
[align=left]在理解SCN之前，我们先看下oracle事务中的数据变化是如何写入数据文件的：[/align]
[align=left]1、事务开始；[/align]
[align=left]2、在buffercache中找到需要的数据块，如果没有找到，则从数据文件中载入buffercache中；[/align]
[align=left]3、事务修改buffercache的数据块，该数据被标识为“脏数据”，并被写入logbuffer中；[/align]
[align=left]4、事务提交，LGWR进程将logbuffer中的“脏数据”写入redologfile中；[/align]
[align=left]5、当发生checkpoint，CKPT进程更新所有数据文件的文件头中的信息，DBWn进程则负责将BufferCache中的脏数据写入到数据文件中。[/align]
[align=left]经过上述5个步骤，事务中的数据变化最终被写入到数据文件中。但是，一旦在上述中间环节时，数据库意外宕机了，在重新启动时如何知道哪些数据已经写入数据文件、哪些没有写呢（同样，在DG、streams中也存在类似疑问：redolog中哪些是上一次同步已经复制过的数据、哪些没有）？SCN机制就能比较完善的解决上述问题。[/align]
[align=left]SCN是一个数字，确切的说是一个只会增加、不会减少的数字。正是它这种只会增加的特性确保了Oracle知道哪些应该被恢复、哪些应该被复制。[/align]
[align=left]总共有4中SCN：系统检查点（SystemCheckpoint）SCN、数据文件检查点（DatafileCheckpoint）SCN、结束SCN（StopSCN）、开始SCN（StartSCN）。其中其面3中SCN存在于控制文件中，最后一种则存在于数据文件的文件头中。[/align]
[align=left]在控制文件中，SystemCheckpointSCN是针对整个数据库全局的，因而之存在一个，而DatafileCheckpointSCN和StopSCN是针对每个数据文件的，因而一个数据文件就对应在控制文件中存在一份DatafileCheckpointSCN和StopSCN。在数据库正常运行期间，StopSCN(通过视图v$datafile的字段last_change#可以查询)是一个无穷大的数字或者说是NULL。[/align]
[align=left]在一个事务提交后（上述第四个步骤），会在redolog中存在一条redo记录，同时，系统为其提供一个最新的SCN（通过函数dbms_flashback.get_system_change_number可以知道当前的最新SCN），记录在该条记录中。如果该条记录是在redolog被清空（日志满做切换时或发生checkpoint时，所有变化日志已经被写入数据文件中），则其SCN被记录为redolog的lowSCN。以后在日志再次被清空前写入的redo记录中SCN则成为NextSCN。[/align]
[align=left]当日志切换或发生checkpoint（上述第五个步骤）时，从LowSCN到NextSCN之间的所有redo记录的数据就被DBWn进程写入数据文件中，而CKPT进程则将所有数据文件（无论redolog中的数据是否影响到该数据文件）的文件头上记录的StartSCN(通过视图v$datafile_header的字段checkpoint_change#可以查询)更新为NextSCN，同时将控制文件中的SystemCheckpointSCN（通过视图v$database的字段checkpoint_change#可以查询）、每个数据文件对应的DatafileCheckpoint（通过视图v$datafile的字段checkpoint_change#可以查询）也更新为NextSCN。但是，如果该数据文件所在的表空间被设置为read-only时，数据文件的StartSCN和控制文件中DatafileCheckpointSCN都不会被更新。[/align]
[align=left]那系统是如何产生一个最新的SCN的？实际上，这个数字是由当时的timestamp转换过来的。每当需要产生一个最新的SCN到redo记录时，系统获取当时的timestamp，将其转换为数字作为SCN。我们可以通过函数SCN_TO_TIMESTAMP（10g以后）将其转换回timestamp：[/align]

SQL>selectdbms_flashback.get_system_change_number,SCN_TO_TIMESTAMP(dbms_flashback.get_system_change_number)fromdual;

GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER

------------------------

SCN_TO_TIMESTAMP(DBMS_FLASHBACK.GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER)

---------------------------------------------------------------------------

2877076756

17-AUG-0702.15.26.000000000PM

[align=left]也可以用函数timestamp_to_scn将一个timestamp转换为SCN：[/align]

SQL>selecttimestamp_to_scn(SYSTIMESTAMP)asscnfromdual;

SCN

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2877078439

[align=left]最后，SCN除了作为反映事务数据变化并保持同步外，它还起到系统的“心跳”作用——每隔3秒左右系统会刷新一次系统SCN。[/align]
[align=left]下面，在简单介绍一下SCN如何在数据库恢复中起作用。[/align]
[align=left]数据库在正常关闭（shutdownimmediate/normal）时，会先做一次checkpoint，将logfile中的数据写入数据文件中，将控制文件、数据文件中的SCN（包括控制文件中的StopSCN）都更新为最新的SCN。[/align]
[align=left]数据库异常/意外关闭不会或者只更新部分StopSCN。[/align]
[align=left]当数据库启动时，Oracle先检查控制文件中的每个DatafileCheckpointSCN和数据文件中的StartSCN是否相同，再检查每个DatafileCheckpointSCN和StopSCN是否相同。如果发现有不同，就从RedoLog中找到丢失的SCN，重新写入数据文件中进行恢复。具体的数据恢复过程这里就不再赘述。[/align]
[align=left]SCN作为Oracle中的一个重要机制，在多个重要功能中起着“控制器”的作用。了解SCN的产生和实现方式，帮助DBA理解和处理恢复、DG、Streams复制的问题。[/align]
[align=left]最后提一句，利用SCN机制，在Oracle10g、11g中又增加了一些很实用的功能——数据库闪[/align]