浅谈在Oracle中如何利用REDO实现故障恢复

    在数据库中，Redo的功能主要通过3个组件来实现：Redo Log Buffer、LGWR后台进程和Redo Log File（在归档模式下，Redo Log File最终会写出为归档日志文件）。

    在Oracle的SGA中，存在一块共享内存，称为Redo Log Buffer，如图1所示。

图1 Oracle Instance

    Redo Log Buffer位于SGA之中，是一块循环使用的内存区域，其中保存数据库变更的相关信息。这些信息以重做条目（Redo Entries）形式存储（Redo Entries也经常被称为Redo Records）。Redo Entries包含重构、重做数据库变更的重要信息，这些变更包括INSERT、UPDATE、DELETE、CREATE、ALTER或者DROP等。在必要的时候Redo Entries被用于数据库恢复。

    Redo Entries的内容被Oracle数据库进程从用户的内存空间复制到SGA中的Redo Log Buffer之中。Redo Entries在内存中占用连续的顺序空间，由于Redo Log Buffer是循环使用的，Oracle通过一个后台进程LGWR不断地把Redo Log Buffer的内容写出到Redo Log File中。

    当用户在Buffer Cache中修改数据时，Oracle并不会立即将修改数据写出到数据文件上,因为那样做效率会很低，到目前为止，计算机系统中最繁忙的部分是磁盘的I/O操作，Oracle这样做的目的是为了减少IO的次数，当修改过的数据达到一定数量之后，可以进行高效地批量写出。

    大部分传统数据库（当然包括Oracle）在处理数据修改时都遵循no-force-at-commit策略。也就是说，在提交时并不强制写。那么为了保证数据在数据库发生故障时（例如断电）可以恢复，Oracle引入了Redo机制，通过连续的、顺序的日志条目的写出将随机的、分散的数据块的写出推延。这个推延使得数据的写出可以获得批量效应的性能提升。

    同Redo Log Buffer类似，Redo Log File也是循环使用的，Oracle允许使用最少两个日志组。缺省情况下，数据库创建时会建立3个日志组。

SQL> select group#,members,status from v$log; 
GROUP# MEMBERS STATUS
---------- ---------- ----------------
1 1 INACTIVE
2 1 CURRENT
3 1 INACTIVE

    当一个日志文件写满之后，会切换到另外一个日志文件，这个切换过程称为Log Switch。Log Switch会触发一个检查点，促使DBWR进程将写满的日志文件保护的变更数据写回到数据库。在检查点完成之前，日志文件是不能够被重用的。

    由于Redo机制对于数据的保护，当数据库发生故障时，Oracle就可以通过Redo重演进行数据恢复。那么一个非常重要的问题是，恢复应该从何处开始呢？

    如果读取的Redo过多，那么必然导致恢复的时间过长，在生产环境中，我们必需保证恢复时间要尽量得短。Oracle通过检查点（Checkpoint）来缩减恢复时间。回顾一下第1章中所提到的内容：检查点只是一个数据库事件，它存在的根本意义在于减少恢复时间。

    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 Buffer）从Buffer Cache写入磁盘，在检查点完成后CKPT进程会相应地更新控制文件和数据文件头，记录检查点信息，标识变更。

    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。如果此后数据库崩溃，那么恢复只需要从最后一次完成的检查点开始恢复即可。如果数据库运行在归档模式（所有生产数据库，都建议运行在归档模式），日志文件在重用之前必须写出到归档日志文件，归档日志在介质恢复时可以用来恢复数据库故障