【DB笔试面试180】在Oracle中，Undo的作用是什么？

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在Oracle中，Undo的作用是什么？

Undo主要有以下几个作用：

（1）事务回滚（Rollback Transaction）

当一个事务修改表中数据的时候，该数据修改前的值（即前镜像，Before Image）会被存放在Undo段中，当用户回滚事务（ROLLBACK）时，Oracle将会利用在数据块ITL槽中记录的Undo块地址（Undo Block Address，Uba），然后找到相应的Undo块，接着利用其中的Undo数据（即前镜像）来将修改的数据恢复到原来的值，从而实现对事务所作的改变进行回滚。

（2）事务恢复（Transaction Recovery）

实例恢复（Instance Recovery）的第一阶段称为前滚（Rolling Forward）或者缓存恢复（Cache Recovery），第二阶段称为回滚（Rolling Back）或者事务恢复。前滚和回滚是Oracle数据库实例发生意外崩溃，重新启动的时候，由SMON进行的自动恢复的过程。所谓的前滚，是应用Redo来恢复Buffer Cache的数据，将Buffer Cache恢复到Crash之前状态，所以此时Buffer Cache中既有崩溃时已经提交但还没有写入数据文件的脏块，还有事务被突然终止而导致的既没有提交又没有回滚的事务的脏块（也就是没有COMMIT，但是DBWn已经将改变的数据刷新到底层磁盘）。前滚完成之后就可以确保联机Redo日志中所有已提交的事务操作的数据写回到数据文件中。接下来，前滚之后，任何未提交的更改必须被撤消，而回滚是在数据库做完前滚操作后并打开数据库的情况下完成的，SMON会利用Undo信息将未提交的事务全部进行回滚。具体来说，SMON进程在完成前滚后，查看Undo段头（Undo段的第1个数据块）记录的事务表（每个事务在使用Undo块时，首先要在该Undo块所在的Undo段头记录一个条目，该条目里记录了该事务相关的信息，其中包括是否提交等），将其中既没有提交也没有回滚，而是在实例崩溃时被异常终止的事务全部回滚。

（3）提供一致性读（Consistent Read）

Oracle是一个多用户系统，当一个会话开始读取数据还未结束读取之前，可能会有其他会话修改了该会话将要读取的数据。如果会话读取到修改后的数据，那么就会造成数据的不一致，出现了脏读（Dirty Read）。所以，一致性读是相对于脏读而言的。在Oracle中，一致性读是通过Undo来实现的，一致性读就是为了保证数据的一致性。在一般情况下，普通查询都是一致性读。

举例来说，假设某个表T中有1W条记录，获取所有记录需要15分钟时间。当前时间为9点整，某用户A发出一条查询语句：“SELECT * FROM T;”，该语句在9点15分时执行完毕。当用户A执行该SQL语句到9点10分的时候，另外一个用户B发出了一条DELETE命令，将T表中的最后一条记录删除并提交了。那么到9点15分时，A用户将返回多少条记录？如果返回9999条记录，那么说明发生了脏读；如果仍然返回1W条记录，那么说明发生了一致性读。很明显，在9点钟那个时间点发出查询语句时，表T中确实有1W条记录，只不过由于I/O的相对较慢，所以才会花15分钟完成所有记录的检索。对于Oracle数据库来说，必须提供一致性读，并且该一致性读是在没有阻塞用户的DML操作的前提下实现的。

那么Undo数据是如何实现一致性读的呢？在Oracle数据库中的Buffer Cache中的数据块上都会有最后一次修改数据块时的SCN。如果一个事务需要修改数据块中数据，那么会先在回滚段中保存一份修改前数据和SCN的数据块，然后再更新Buffer Cache中的数据块的数据及其SCN，并标识其为“脏”数据。当其它进程读取数据块时，会先比较数据块上的SCN和自己发出SQL语句时刻的SCN，分为以下两种情况：

①　如果该数据块头部的ITL槽上记录的SCN大于自己查询时刻的SCN，那么表示该块被更新过，此时就要借助Undo块了。在该数据块头部的ITL槽上记录了对应的Undo块的地址（Uba），根据Uba就可以找到对应的Undo块。如果发现该Undo块的ITL槽的SCN号也较大，证明该Undo块也不可用，那么需要在该块的ITL槽上继续寻找上一个Undo块地址，层层递归，最终找到SCN号比发出查询的SCN号小的Undo块，将该Undo块中的被修改前的数据取出，从而构建出发出SQL语句时刻的数据块内容，这样的数据块叫做CR（Consistent Read）块。但是在查找的过程中，可能会发现当前Undo块里记录的ITL槽的SCN号比上一个Undo块里记录的SCN号还要大。这种情况说明由于事务被提交或回滚，导致当前找到的Undo块里的数据已经被其它事务覆盖了，于是就无法再找出小于等于发出查询时的那个时间点的SCN号，这时Oracle就会抛出一个非常经典的错误--ORA-1555，也就是snapshot too old（快照过旧）的错误。对于DELETE来说，其Undo信息就是INSERT，也就是说该构建出来的CR块中就插入了被删除的那条记录。

②　如果数据块头部的ITL槽（事务槽）上记录的SCN小于等于自己查询时刻的SCN，那么分为两种情况：第一，若被查询的块上没有活动的事务，则表示该块没有被更新过，是可用的，可以直接读取该数据块上的数据；第二，若被查询的块上有活动的事务，则需要找Undo的前镜像数据。

（4）实现闪回功能

闪回功能中的闪回查询（Flashback Query）、闪回版本查询（Flashback Version Query）、闪回事务查询（Flashback Transaction Query）和闪回表（Flashback TABLE）都是基于Undo表空间中的回滚信息实现的。

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