印刻数据库

外观

Oracle Redo Log与Undo Log ​

Redo Log 和 Undo Log 是 Oracle 数据库中至关重要的日志文件，它们共同保证了数据库的一致性、完整性和可恢复性。理解这两种日志的工作原理对于 DBA 进行日常运维、备份恢复和性能调优至关重要。

Redo Log 概述 ​

Redo Log 的定义 ​

Redo Log（重做日志）是 Oracle 数据库用于记录所有数据修改操作的日志文件。它包含了恢复数据库所需的所有信息，可以将数据库恢复到任意时间点。

Redo Log 的作用 ​

  • 崩溃恢复：当数据库实例意外崩溃时，Oracle 可以使用 Redo Log 恢复未写入数据文件的修改
  • 介质恢复：当数据文件损坏时，Oracle 可以使用 Redo Log 和备份文件恢复数据库
  • 实例恢复：当数据库实例正常关闭时，Oracle 会将所有修改写入数据文件，不需要 Redo Log 进行恢复
  • 数据复制：Oracle Data Guard 和 Streams 等技术使用 Redo Log 进行数据复制

Redo Log 的结构 ​

Redo Log 组 ​

  • Redo Log 以组（Group）的形式组织，每个组包含一个或多个成员（Member）
  • 每个组的成员是完全相同的副本，用于冗余和容错
  • Oracle 至少需要两个 Redo Log 组，以实现日志切换

Redo Log 成员 ​

  • 每个成员是一个物理文件，存储在磁盘上
  • 同一组的成员通常存储在不同的磁盘上，以提高可靠性
  • 成员的大小和数量可以根据业务需求配置

Redo Log 循环使用 ​

  • Oracle 按顺序使用 Redo Log 组，当一个组写满后，会切换到下一个组
  • 当所有组都写满后，Oracle 会覆盖最早的组（如果该组的内容已经写入数据文件）
  • 这种循环使用机制确保了 Redo Log 不会无限增长

Redo Log 管理 ​

Redo Log 组管理 ​

sql
-- 查看 Redo Log 组信息
SELECT group#, thread#, sequence#, bytes, members, status FROM v$log;

-- 查看 Redo Log 成员信息
SELECT group#, member, status FROM v$logfile;

-- 添加 Redo Log 组
ALTER DATABASE ADD LOGFILE GROUP 4 ('+DATA/orcl/redo04a.log', '+FRA/orcl/redo04b.log') SIZE 200M;

-- 添加 Redo Log 成员
ALTER DATABASE ADD LOGFILE MEMBER '+DATA/orcl/redo01c.log' TO GROUP 1;

-- 删除 Redo Log 成员
ALTER DATABASE DROP LOGFILE MEMBER '+DATA/orcl/redo01c.log';

-- 删除 Redo Log 组
ALTER DATABASE DROP LOGFILE GROUP 4;

-- 强制日志切换
ALTER SYSTEM SWITCH LOGFILE;

-- 强制检查点
ALTER SYSTEM CHECKPOINT;

-- 清除 Redo Log 组
ALTER DATABASE CLEAR LOGFILE GROUP 3;

-- 清除未归档的 Redo Log 组
ALTER DATABASE CLEAR UNARCHIVED LOGFILE GROUP 3;

Redo Log 大小与数量优化 ​

大小优化 ​

  • 过小的 Redo Log 会导致频繁的日志切换，增加系统开销
  • 过大的 Redo Log 会导致恢复时间过长
  • 推荐大小：500MB 到 2GB 之间，根据业务写入量调整
  • 监控日志切换频率：理想情况是每 15-30 分钟切换一次
sql
-- 查看日志切换频率
SELECT TO_CHAR(first_time, 'YYYY-MM-DD HH24') AS hour, COUNT(*) AS log_switches
FROM v$log_history
GROUP BY TO_CHAR(first_time, 'YYYY-MM-DD HH24')
ORDER BY 1 DESC;

数量优化 ​

  • 至少需要 2 个 Redo Log 组
  • 推荐数量：4-10 个组，根据业务写入量和磁盘数量调整
  • 每个组的成员数量：建议 2-3 个成员，存储在不同的磁盘上

Redo Log 故障处理 ​

单个成员损坏 ​

sql
-- 查看损坏的成员
SELECT group#, member, status FROM v$logfile WHERE status = 'INVALID';

-- 删除损坏的成员
ALTER DATABASE DROP LOGFILE MEMBER '+DATA/orcl/redo01a.log';

-- 添加新成员
ALTER DATABASE ADD LOGFILE MEMBER '+DATA/orcl/redo01a.log' TO GROUP 1;

整个组损坏 ​

sql
-- 如果组未激活且未归档
ALTER DATABASE CLEAR UNARCHIVED LOGFILE GROUP 2;

-- 如果组已激活
-- 1. 切换日志
ALTER SYSTEM SWITCH LOGFILE;
-- 2. 强制检查点
ALTER SYSTEM CHECKPOINT;
-- 3. 清除日志组
ALTER DATABASE CLEAR LOGFILE GROUP 2;

归档日志（Archive Log） ​

归档日志的定义 ​

归档日志（Archive Log）是已写满的 Redo Log 组的副本，用于长期存储和介质恢复。

归档模式 ​

  • NOARCHIVELOG 模式：不保留已写满的 Redo Log，适用于测试环境
  • ARCHIVELOG 模式：保留已写满的 Redo Log，适用于生产环境

归档日志的作用 ​

  • 介质恢复：当数据文件损坏时，可以使用归档日志和备份文件恢复数据库
  • 时间点恢复：可以将数据库恢复到任意时间点
  • 数据复制：用于 Oracle Data Guard 和 Streams 等技术
  • 审计和合规：用于审计和满足合规要求

归档模式管理 ​

sql
-- 查看当前归档模式
SELECT log_mode FROM v$database;

-- 切换到归档模式
-- 1. 关闭数据库
SHUTDOWN IMMEDIATE;
-- 2. 启动到 mount 模式
STARTUP MOUNT;
-- 3. 启用归档模式
ALTER DATABASE ARCHIVELOG;
-- 4. 打开数据库
ALTER DATABASE OPEN;

-- 切换到非归档模式
-- 1. 关闭数据库
SHUTDOWN IMMEDIATE;
-- 2. 启动到 mount 模式
STARTUP MOUNT;
-- 3. 禁用归档模式
ALTER DATABASE NOARCHIVELOG;
-- 4. 打开数据库
ALTER DATABASE OPEN;

-- 查看归档日志信息
SELECT * FROM v$archived_log;

-- 查看归档日志目的地
SHOW PARAMETER log_archive_dest;

-- 设置归档日志目的地
ALTER SYSTEM SET log_archive_dest_1 = 'LOCATION=+FRA' SCOPE=BOTH;
ALTER SYSTEM SET log_archive_dest_2 = 'SERVICE=STANDBY_DB ASYNC' SCOPE=BOTH;

-- 手动归档
ALTER SYSTEM ARCHIVE LOG CURRENT;

-- 归档特定日志
ALTER SYSTEM ARCHIVE LOG SEQUENCE 100;

归档日志管理 ​

归档日志清理 ​

sql
-- 使用 RMAN 清理归档日志
RMAN> DELETE ARCHIVELOG ALL COMPLETED BEFORE 'SYSDATE-7';

-- 使用 OS 命令清理（不推荐）
-- rm -f /archivelog/*.arc

-- 查看归档日志使用率
SELECT * FROM v$recovery_file_dest;

归档日志压缩 ​

sql
-- 启用归档日志压缩
ALTER SYSTEM SET log_archive_compress = TRUE SCOPE=BOTH;

-- 查看归档日志压缩设置
SHOW PARAMETER log_archive_compress;

Undo Log 概述 ​

Undo Log 的定义 ​

Undo Log（撤销日志）是 Oracle 数据库用于记录数据修改前的旧值的日志文件。它包含了回滚事务所需的所有信息。

Undo Log 的作用 ​

  • 事务回滚：当事务执行 ROLLBACK 命令时，Oracle 可以使用 Undo Log 恢复数据的旧值
  • 一致性读：当事务执行 SELECT 语句时，Oracle 可以使用 Undo Log 生成数据的一致性视图
  • 闪回查询：Oracle 11g 及以上版本支持使用 Undo Log 执行闪回查询
  • 约束检查：Oracle 使用 Undo Log 检查约束的有效性

Undo Log 的结构 ​

Undo 表空间 ​

  • Undo Log 存储在 Undo 表空间中
  • Oracle 10g 及以上版本推荐使用自动 Undo 管理

Undo 段 ​

  • Undo 表空间包含多个 Undo 段
  • 每个 Undo 段包含多个区（Extent）
  • 每个区包含多个数据块（Block）

Undo 数据 ​

  • 每个数据修改操作会生成一条 Undo 记录
  • Undo 记录包含数据修改前的旧值和事务信息
  • Undo 记录由事务 ID 标识

Undo Log 管理 ​

Undo 表空间管理 ​

sql
-- 查看当前 Undo 表空间
SELECT name FROM v$tablespace WHERE name LIKE 'UNDO%';

-- 查看 Undo 表空间使用情况
SELECT tablespace_name, status, contents FROM dba_tablespaces WHERE contents = 'UNDO';

-- 查看 Undo 段信息
SELECT segment_name, status, tablespace_name FROM dba_rollback_segs;

-- 创建 Undo 表空间
CREATE UNDO TABLESPACE undo_new DATAFILE '+DATA' SIZE 100M AUTOEXTEND ON NEXT 20M MAXSIZE 1000M;

-- 切换 Undo 表空间
ALTER SYSTEM SET undo_tablespace = undo_new SCOPE=BOTH;

-- 删除旧的 Undo 表空间
DROP TABLESPACE undo_old INCLUDING CONTENTS AND DATAFILES;

-- 查看 Undo 表空间统计信息
SELECT * FROM v$undostat;

Undo 相关参数设置 ​

sql
-- 查看 Undo 相关参数
SHOW PARAMETER undo;

-- 设置 Undo 管理方式（自动）
ALTER SYSTEM SET undo_management = AUTO SCOPE=SPFILE;

-- 设置 Undo 表空间
ALTER SYSTEM SET undo_tablespace = undo SCOPE=SPFILE;

-- 设置 Undo 保留时间（秒）
ALTER SYSTEM SET undo_retention = 3600 SCOPE=SPFILE;

-- 设置 Undo 表空间自动扩展
ALTER DATABASE DATAFILE '+DATA/orcl/datafile/undo.259.1012345678' AUTOEXTEND ON NEXT 20M MAXSIZE 1000M;

Undo 表空间优化 ​

大小优化 ​

sql
-- 计算 Undo 表空间所需大小
-- 公式：Undo Size = ( undo_retention * (redo_block_writes / redo_blocks_per_undo_block) ) / (60 * 60 * 24)

-- 查看 Undo 表空间使用情况
SELECT tablespace_name, 
       ROUND(total_bytes/1024/1024, 2) AS total_mb, 
       ROUND(used_bytes/1024/1024, 2) AS used_mb, 
       ROUND(free_bytes/1024/1024, 2) AS free_mb
FROM (
  SELECT tablespace_name, 
         SUM(bytes) AS total_bytes,
         SUM(CASE WHEN status != 'FREE' THEN bytes ELSE 0 END) AS used_bytes,
         SUM(CASE WHEN status = 'FREE' THEN bytes ELSE 0 END) AS free_bytes
  FROM dba_free_space
  WHERE tablespace_name LIKE 'UNDO%'
  GROUP BY tablespace_name
);

保留时间优化 ​

sql
-- 查看 Undo 保留时间建议值
SELECT MAX(query_len) AS max_query_len, 
       ROUND(MAX(undoblks) * (SELECT block_size FROM dba_tablespaces WHERE tablespace_name LIKE 'UNDO%') / 1024/1024, 2) AS required_mb
FROM v$undostat;

-- 设置合适的 Undo 保留时间
ALTER SYSTEM SET undo_retention = 7200 SCOPE=SPFILE;

Undo 表空间故障处理 ​

Undo 表空间损坏 ​

sql
-- 启动到 mount 模式
STARTUP MOUNT;

-- 禁用 Undo 自动管理
ALTER SYSTEM SET undo_management = MANUAL SCOPE=SPFILE;

-- 打开数据库
ALTER DATABASE OPEN;

-- 创建新的 Undo 表空间
CREATE UNDO TABLESPACE undo_new DATAFILE '+DATA' SIZE 100M;

-- 启用 Undo 自动管理
ALTER SYSTEM SET undo_management = AUTO SCOPE=SPFILE;
ALTER SYSTEM SET undo_tablespace = undo_new SCOPE=SPFILE;

-- 重启数据库
SHUTDOWN IMMEDIATE;
STARTUP;

-- 删除旧的 Undo 表空间
DROP TABLESPACE undo_old INCLUDING CONTENTS AND DATAFILES;

ORA-01555: Snapshot too old 错误 ​

  • 原因：Undo 表空间不足或 Undo 保留时间过短
  • 解决方案：
    1. 增加 Undo 表空间大小
    2. 延长 Undo 保留时间
    3. 优化长运行的查询
sql
-- 增加 Undo 表空间大小
ALTER TABLESPACE undo ADD DATAFILE '+DATA' SIZE 100M AUTOEXTEND ON;

-- 延长 Undo 保留时间
ALTER SYSTEM SET undo_retention = 7200 SCOPE=SPFILE;

闪回功能 ​

闪回查询 ​

sql
-- 闪回查询到指定时间点
SELECT * FROM employees AS OF TIMESTAMP TO_TIMESTAMP('2024-01-01 12:00:00', 'YYYY-MM-DD HH24:MI:SS') WHERE employee_id = 100;

-- 闪回查询到指定 SCN
SELECT * FROM employees AS OF SCN 1000000 WHERE employee_id = 100;

闪回表 ​

sql
-- 启用表闪回
ALTER TABLE employees ENABLE ROW MOVEMENT;

-- 闪回表到指定时间点
FLASHBACK TABLE employees TO TIMESTAMP TO_TIMESTAMP('2024-01-01 12:00:00', 'YYYY-MM-DD HH24:MI:SS');

-- 闪回表到指定 SCN
FLASHBACK TABLE employees TO SCN 1000000;

-- 禁用表闪回
ALTER TABLE employees DISABLE ROW MOVEMENT;

闪回数据库 ​

sql
-- 查看闪回数据库状态
SELECT flashback_on FROM v$database;

-- 启用闪回数据库
-- 1. 关闭数据库
SHUTDOWN IMMEDIATE;
-- 2. 启动到 mount 模式
STARTUP MOUNT;
-- 3. 启用闪回数据库
ALTER DATABASE FLASHBACK ON;
-- 4. 打开数据库
ALTER DATABASE OPEN;

-- 闪回数据库到指定时间点
-- 1. 关闭数据库
SHUTDOWN IMMEDIATE;
-- 2. 启动到 mount 模式
STARTUP MOUNT;
-- 3. 闪回数据库
FLASHBACK DATABASE TO TIMESTAMP TO_TIMESTAMP('2024-01-01 12:00:00', 'YYYY-MM-DD HH24:MI:SS');
-- 4. 打开数据库（只读模式验证）
ALTER DATABASE OPEN READ ONLY;
-- 5. 如果验证成功，打开数据库（重置日志）
SHUTDOWN IMMEDIATE;
STARTUP MOUNT;
ALTER DATABASE OPEN RESETLOGS;

最佳实践 ​

Redo Log 最佳实践 ​

  1. 使用多个 Redo Log 组：推荐 4-10 个组，避免日志切换过于频繁
  2. 合理设置 Redo Log 大小：推荐 500MB 到 2GB 之间，根据业务写入量调整
  3. 将 Redo Log 成员存储在不同磁盘上：提高可靠性和性能
  4. 使用 ARCHIVELOG 模式：生产环境必须使用 ARCHIVELOG 模式
  5. 合理设置归档日志目的地：推荐将归档日志存储在与数据文件不同的磁盘上
  6. 定期清理归档日志：避免归档日志占用过多磁盘空间
  7. 监控 Redo Log 切换频率：理想情况是每 15-30 分钟切换一次

Undo Log 最佳实践 ​

  1. 使用自动 Undo 管理：Oracle 10g 及以上版本推荐使用自动 Undo 管理
  2. 合理设置 Undo 表空间大小：根据业务写入量和长查询需求调整
  3. 设置合适的 Undo 保留时间：根据闪回查询需求调整
  4. 使用多个 Undo 表空间：方便维护和迁移
  5. 监控 Undo 表空间使用情况：定期检查 Undo 表空间使用率
  6. 避免长运行的查询：长运行的查询会占用大量 Undo 空间
  7. 启用行移动：如果需要使用闪回表功能

归档日志最佳实践 ​

  1. 使用快速恢复区（Fast Recovery Area）：方便管理归档日志和备份文件
  2. 合理设置快速恢复区大小：根据备份和归档日志需求调整
  3. 定期备份归档日志：避免归档日志丢失
  4. 使用 RMAN 管理归档日志：推荐使用 RMAN 进行归档日志的备份和清理
  5. 监控归档日志使用率：定期检查归档日志使用率，避免空间不足

版本差异 ​

版本特性
Oracle 11g增强了闪回功能，引入闪回数据归档
Oracle 12c支持多租户环境的 Redo Log 和 Undo Log 管理
Oracle 19c优化了 Redo Log 写入性能，增强了 Undo 表空间管理
Oracle 23c引入了新的日志压缩算法，优化了 Undo 数据管理

常见问题（FAQ） ​

Q1: 如何查看 Redo Log 信息？ ​

A1: 使用以下查询：

sql
-- 查看 Redo Log 组信息
SELECT group#, thread#, sequence#, bytes, members, status FROM v$log;

-- 查看 Redo Log 成员信息
SELECT group#, member, status FROM v$logfile;

Q2: 如何查看 Undo 表空间使用情况？ ​

A2: 使用以下查询：

sql
SELECT tablespace_name, 
       ROUND(total_bytes/1024/1024, 2) AS total_mb, 
       ROUND(used_bytes/1024/1024, 2) AS used_mb, 
       ROUND(free_bytes/1024/1024, 2) AS free_mb
FROM (
  SELECT tablespace_name, 
         SUM(bytes) AS total_bytes,
         SUM(CASE WHEN status != 'FREE' THEN bytes ELSE 0 END) AS used_bytes,
         SUM(CASE WHEN status = 'FREE' THEN bytes ELSE 0 END) AS free_bytes
  FROM dba_free_space
  WHERE tablespace_name LIKE 'UNDO%'
  GROUP BY tablespace_name
);

Q3: 如何切换归档模式？ ​

A3: 切换归档模式的步骤：

sql
-- 关闭数据库
SHUTDOWN IMMEDIATE;
-- 启动到 mount 模式
STARTUP MOUNT;
-- 启用归档模式
ALTER DATABASE ARCHIVELOG;
-- 打开数据库
ALTER DATABASE OPEN;

Q4: 如何处理 ORA-01555: Snapshot too old 错误？ ​

A4: 处理方法：

  1. 增加 Undo 表空间大小：ALTER TABLESPACE undo ADD DATAFILE '+DATA' SIZE 100M AUTOEXTEND ON;
  2. 延长 Undo 保留时间：ALTER SYSTEM SET undo_retention = 7200 SCOPE=SPFILE;
  3. 优化长运行的查询：分解长查询或增加查询条件

Q5: 如何执行闪回查询？ ​

A5: 执行闪回查询的方法：

sql
SELECT * FROM employees AS OF TIMESTAMP TO_TIMESTAMP('2024-01-01 12:00:00', 'YYYY-MM-DD HH24:MI:SS') WHERE employee_id = 100;

Q6: 如何清理归档日志？ ​

A6: 使用 RMAN 清理归档日志：

sql
RMAN> DELETE ARCHIVELOG ALL COMPLETED BEFORE 'SYSDATE-7';

相关命令速查 ​

命令用途
SELECT * FROM v$log;查看 Redo Log 组信息
SELECT * FROM v$logfile;查看 Redo Log 成员信息
ALTER SYSTEM SWITCH LOGFILE;强制日志切换
ALTER SYSTEM CHECKPOINT;强制检查点
SELECT log_mode FROM v$database;查看归档模式
ALTER DATABASE ARCHIVELOG;启用归档模式
ALTER DATABASE NOARCHIVELOG;禁用归档模式
SELECT * FROM v$undostat;查看 Undo 统计信息
ALTER SYSTEM SET undo_tablespace = undo_new;切换 Undo 表空间
FLASHBACK TABLE employees TO TIMESTAMP;闪回表
FLASHBACK DATABASE TO TIMESTAMP;闪回数据库

总结 ​

Redo Log 和 Undo Log 是 Oracle 数据库中至关重要的日志文件，它们共同保证了数据库的一致性、完整性和可恢复性。DBA 应该深入理解这两种日志的工作原理，合理配置和管理它们，以确保数据库的稳定高效运行。通过遵循最佳实践，DBA 可以提高数据库的可靠性和性能，减少故障恢复时间，满足业务的高可用性需求。