在Oracle數據庫中，undo主要有三大作用：?提供一致性讀（Consistent Read）、回滾事務（Rollback Transaction）以及實例恢復（Instance Recovery）?。

一致性讀是相對于臟讀（Dirty Read）而言的。假設某個表T中有10000條記錄，獲取所有記錄需要15分鐘時間。當前時間為9點整，某用戶A發出一條查詢語句：select * from T，該語句在9點15分時執行完畢。當用戶A執行該SQL語句到9點10分的時候，另外一個用戶B發出了一條delete命令，將T表中的最后一條記錄刪 除并提交了。那么到9點15分時，A用戶將返回多少條記錄？

如果返回9999條記錄，則說明發生了臟讀；如果仍然返回10000條記錄，則說明發生了一致性讀。很明顯，在 9點鐘那個時間點發出查詢語句時，表T中確實有10000條記錄，只不過由于I/O的相對較慢，所以才會花15分鐘完成所有記錄的檢索。?對于Oracle 數據庫來說，沒有辦法實現臟讀，必須提供一致性讀，并且該一致性讀是在沒有阻塞用戶的DML的前提下實現的。

那么undo數據是如何實現一致性讀的呢？?還是針對上面的例子。用戶A在9點發出查詢語句時，服務器進程會將9 點那個時間點上的SCN號記錄下來，假設該SCN號為SCN9.00。那么9點整的時刻的SCN9.00一定大于等于記錄在所有數據塊頭部的ITL槽中的 SCN號（如果有多個ITL槽，則為其中最大的那個SCN號）。

注:?ITL?（?Interested Transaction List）?是 Oracle數據塊內部的一個組成部分，用來記錄該塊所有發生的事務，一個itl可以看作是一個記錄，在一個時間，可以記錄一個事務（包括提交或者未提交 事務）。當然，如果這個事務已經提交，那么這個itl的位置就可以被反復使用了，因為itl類似記錄，所以，有的時候也叫itl槽位。

服務器進程在掃描表T的數據塊時，會把掃描到的數據塊頭部的ITL槽中的SCN號與SCN9:00之間進行比較，哪個更大。如果數據塊頭部的SCN號比 SCN9.00要小，則說明該數據塊在9點以后沒有被更新，可以直接讀取其中的數據；否則，如果數據塊ITL槽的SCN號比SCN9.00要大，則說明該 數據塊在9點以后被更新了，該塊里的數據已經不是9點那個時間點的數據了，于是要借助undo塊。

9點10分，B用戶更新了表T的最后一條記錄并提交（注意，在這里，提交或者不提交并不是關鍵，只要用戶B更新了表T，用戶A就會去讀undo數據塊）。 假設被更新記錄屬于N號數據塊。那么這個時候N號數據塊頭部的ITL槽的SCN號就被改為SCN9.10。當服務器進程掃描到被更新的數據塊（也就是N號 塊）時，發現其ITL槽中的SCN9.10大于發出查詢時的SCN9.00，說明該數據塊在9點以后被更新了。于是服務器進程到N號塊的頭部，找到 SCN9.10所在的ITL槽。由于ITL槽中記錄了對應的undo塊的地址，于是根據該地址找到undo塊，將 undo塊中的被修改前的數據取出，再結合N號塊里的數據行，從而構建出9點10分被更新之前的那個時間點的數據塊內容，這樣的數據塊叫做CR塊 （Consistent Read）。對于delete來說，其undo信息就是insert，也就是說該構建出來的CR塊中就插入了被刪除的那條記錄。隨后，服務器進程掃描該 CR塊，從而返回正確的10000條記錄。

讓我們繼續把問題復雜化。假設在9點10分B用戶刪除了最后一條記錄并提交以后，緊跟著9點11分，C用戶在同一個數據塊里（也就是N號塊）插入了2條記 錄。這個時候Oracle又是如何實現一致性讀的呢（假設表T的initrans為1，也就是只有一個ITL 槽）？因為我們已經知道，事務需要使用ITL槽，只要該事務提交或回滾，該ITL槽就能夠被重用。換句話說，該ITL槽里記錄的已經是SCN9.11，而 不是SCN9.10了。這時，ITL槽被覆蓋了，Oracle的服務器進程又怎能找回最初的數據呢？

其中的秘密就在于，Oracle在記錄undo數據的時候，不僅記錄了改變前的數據，還記錄了改變前的數據所在的數據塊頭部的ITL信息。因此，9點10 分B用戶刪除記錄時（位于N號塊里，并假設該N號塊的ITL信息為[Undo_block0 / SCN8.50]），則Oracle會將改變前的數據（也就是insert）放到undo塊（假設該undo塊地址為Undo_block1）里，同時在 該undo塊里記錄刪除前ITL槽的信息（也就是[Undo_block0 / SCN8.50]）。刪除記錄以后，該N號塊的ITL信息變為 [Undo_block1 / SCN9.10]；到了9點11分，C用戶又在N號塊里插入了兩條記錄，則Oracle將插入前的數據（也就是delete兩條記錄）放到undo塊（假 設該undo塊的地址為Undo_block2）里，并將9點11分時的ITL槽的信息（也就是[Undo_block1 / SCN9.10]）也記錄到該undo塊里。插入兩條記錄以后，該N號塊的ITL槽的信息改為 [Undo_block2 / SCN9.11]。

那么當執行查詢的服務器進程掃描到N號塊時，發現SCN9.11大于SCN9.00，于是到ITL槽中指定的 Undo_block2處找到該undo塊。發現該undo塊里記錄的ITL信息為[Undo_block1 / SCN9.10]，其中的SCN9.10仍然大于SCN9.00，于是服務器進程繼續根據ITL中記錄的Undo_block1，找到該undo塊。發現 該undo塊里記錄的ITL信息為[Undo_block0 / SCN8.50]，這時ITL里的SCN8.50小于發出查詢時的SCN9.00，說明這時undo塊包含合適的undo信息，于是服務器進程不再找下 去，而是將N號塊、Undo_block2以及Undo_block1的數據結合起來，構建CR塊。將當前N號的數據復制到CR塊里，然后在CR塊里先回 退9點11分的事務，也就是在CR塊里刪除兩條記錄，然后再回退9點10分的事務，也就是在CR塊里插入被刪除的記錄，從而構建出9點鐘時的數據。 Oracle就是這樣，以層層嵌套的方式，查找整個undo塊的鏈表，直到發現ITL槽里的SCN號小于等于發出查詢時的那個SCN號為止。正常來說，當 前undo塊里記錄的SCN號要比上一個undo塊里記錄的SCN號要小。

但是在查找的過程中，可能會發現當前undo塊里記錄的ITL槽的SCN號比上一個undo塊里記錄的SCN號還要大。這種情況說明由于事務被提交或回 滾，導致當前找到的undo塊里的數據已經被其他事務覆蓋了，于是我們無法再找出小于等于發出查詢時的那個時間點的SCN號，這時Oracle就會拋出一 個非常經典的錯誤——ORA-1555，也就是snapshot too old的錯誤。

以上的描述可以用圖來描述：
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回滾事務?則是在執行DML以后，發出rollback命令撤銷DML所作的變化。Oracle利用記錄在ITL槽里記錄的undo 塊的地址找到該undo塊，然后從中取出變化前的值，并放入數據塊中，從而對事務所作的變化進行回滾。

實例恢復?則是在SMON進程完成前滾并打開數據庫以 后發生。SMON進程會去查看undo segment頭部（所謂頭部就是undo segment里的第一個數據塊）記錄的事務表（每個事務在使用undo塊時，首先要在該undo塊所在的undo segment的頭部記錄一個條目，該條目里記錄了該事務相關的信息，其中包括是否提交等），將其中既沒有提交也沒有回滾，而是在實例崩潰時被異常終止的 事務全部回滾。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Oracle一致性读（Consistent Read）的原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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