Oracle SCN与检查点详解

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1．SCN 的定义

SCN（System Change Number ），也就是通常所说的系统改变号，是数据库中非常重要的一个数据结构。

SCN 用以标识数据库在某个确切时刻提交的版本。在事务提交时，它被赋予一个惟一的标识事务的SCN。SCN 同时被作为 Oracle数据库的内部时钟机制，可被看作逻辑时钟，每个数据库都有一个全局的 SCN 生成器。

作为数据库内部的逻辑时钟，数据库事务依 SCN 而排序，Oracle 也依据 SCN 来实现一致性读（Read Consistency ）等重要数据库功能。另外对于分布式事务（Distributed Transactions）， SCN 也极为重要，这里不作更多介绍。

SCN 在数据库中是惟一的，并随时间而增加，但是可能并不连贯。除非重建数据库，SCN 的值永远不会被重置为 0。

一直以来，对于 SCN 有很多争议，很多人认为 SCN 是指 System Commit Number ，而通常 SCN 在提交时才变化，所以很多时候，这两个名词经常在文档中反复出现。即使在Oracle 的官方文档中，SCN 也常以 System Change/Commit Number 两种形式出现。到底是哪个词其实不是最重要的，重要的是需要知道 SCN 是Oracle内部的时钟机制， Oracle通过SCN 来维护数据库的一致性，并通过 SCN 实施Oracle至关重要的恢复机制。 SCN 在数据库中是无处不在的，常见的事务表、控制文件、数据文件头、日志文件、数据块头等都记录有 SCN 值。

冠以不同前缀，SCN 也有了不同的名称，如检查点SCN（Checkpoint SCN ）、Resetlogs SCN 等。

2．SCN 的获取方式

可以通过如下几种方式获得数据库的当前或近似 SCN。

SQL> SELECT dbms_flashback.get_system_change_number FROM DUAL; 
GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER
------------------------
      6051905241299
SQL>

3．SCN 的进一步说明

系统当前SCN 并不是在任何的数据库操作发生时都会改变，SCN 通常在事务提交或回滚时改变。在控制文件、数据文件头、数据块、日志文件头、日志文件 change vector 中都有 SCN，但其作用各不相同。

（1）数据文件头中包含了该数据文件的 Checkpoint SCN，表示该数据文件最近一次执行检查点操作时的 SCN。

对于每一个数据文件都包含一个这样的条目，记录该文件的检查点 SCN 的值以及检查点发生的时间，这里的Checkpoint SCN 、Stop SCN以及 Checkpoint Cnt 都是非常重要的数据结构.

4．检查点

许多文档把Checkpoint 描述得非常复杂，为我们正确理解检查点带来了障碍，结果现在检查点变成了一个非常复杂的问题。实际上，检查点只是一个数据库事件，它存在的根本意义在于减少崩溃恢复（Crash Recovery ）时间。

当修改数据时，需要首先将数据读入内存中（Buffer Cache），修改数据的同时，Oracle 会记录重做信息（Redo）用于恢复。因为有了重做信息的存在，Oracle 不需要在提交时立即将变化的数据写回磁盘（立即写的效率会很低），重做（Redo）的存在也正是为了在数据库崩溃之后，数据可以恢复。

最常见的情况，数据库可能因为断电而 Crash，那么内存中修改过的、尚未写入文件的数据将会丢失。在下一次数据库启动之后，Oracle 可以通过重做日志（Redo）进行事务重演（也就是进行前滚），将数据库恢复到崩溃之前的状态，然后数据库可以打开提供使用，之后 Oracle可以将未提交的事务进行回滚。

在这个过程中，通常大家最关心的是数据库要经历多久才能打开。也就是需要读取多少重做日志才能完成前滚。当然用户希望这个时间越短越好，Oracle 也正是通过各种手段在不断优化这个过程，缩短恢复时间。

检查点的存在就是为了缩短这个恢复时间。

当检查点发生时（此时的SCN 被称为Checkpoint SCN ），Oracle会通知DBWR进程，把修改过的数据，也就是此Checkpoint SCN之前的脏数据（Dirty Data）从Buffer Cache 写入磁盘，当写入完成之后，CKPT进程更新控制文件和数据文件头，记录检查点信息，标识变更。

Checkpoint SCN 可以从数据库中查询得到：

SQL> select file#,NAME,CHECKPOINT_CHANGE#,to_char(CHECKPOINT_TIME,'yyyy -mm-dd hh24:mi:ss') CPT from v$datafile; 
   FILE# NAME                                       CHECKPOINT_CHANGE# CPT
---------- -------------------------------------------------------------------------------- ------------------ --------------------
     1 /u01/app/oracle/oradata/orcl/system01.dbf                       6051905239995 2016 -05-05 04:14:32
     2 /u01/app/oracle/oradata/orcl/sysaux01.dbf                       6051905239995 2016 -05-05 04:14:32
     3 /u01/app/oracle/oradata/orcl/undotbs01.dbf                      6051905239995 2016 -05-05 04:14:32
     4 /u01/app/oracle/oradata/orcl/users01.dbf                       6051905239995 2016 -05-05 04:14:32
     5 /u01/app/oracle/oradata/orcl/example01.dbf                      6051905239995 2016 -05-05 04:14:32
     6 /u01/app/oracle/oradata/orcl/DEV_odi_user.dbf                     6051905239995 2016 -05-05 04:14:32
     7 /u01/app/oracle/oradata/orcl/apex_01.dbf                       6051905239995 2016 -05-05 04:14:32
     8 /u01/app/oracle/oradata/orcl/APEX_6121090681146232.dbf                6051905239995 2016 -05-05 04:14:32
8 rows selected

在检查点完成之后，此检查点之前修改过的数据都已经写回磁盘，重做日志文件中的相应重做记录对于崩溃/实例恢复不再有用。

检查点的频度对于数据库的恢复时间具有极大的影响，如果检查点的频率高，那么恢复时需要应用的重做日志就相对得少，恢复时间就可以缩短。然而，需要注意的是，数据库内部操作的相关性极强，过于频繁的检查点同样会带来性能问题，尤其是更新频繁的数据库。所以数据库的优化是一个系统工程，不能草率。

更进一步可以知道，如果Oracle 可以在性能允许的情况下，使得检查点的SCN 逐渐逼近 Redo的最新变更，那么最终可以获得一个最佳平衡点，使得 Oracle 可以最大化的减少恢复时间。

为了实现这个目标，Oracle 在不同版本中一直在改进检查点的算法。

总结

以上就是本文关于Oracle SCN与检查点详解的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以参考：oracle 数据库启动阶段分析、 Oracle EBS工具选项：关闭其他表单修改方法、 oracle 虚拟专用数据库详细介绍等。有什么问题可以随时留言，小编会及时回复大家的。