ORACLE中段的HEADER_BLOCK示例详析

时间：2021-08-29 08:56:48|栏目：Oracle|点击：次

前言

段（segment）是一种在数据库中消耗物理存储空间的任何实体（一个段可能存在于多个数据文件中，因为物理的数据文件

是组成逻辑表空间的基本物理存储单位）

最近在学习段（segment）、区间（extent）时，对段的HEADER_BLOCK有一些疑问，本文记录一下探究的实验过程以及相关总结，，如有不对的地方，敬请指出。以SCOTT.EMP表为例（下面测试环境为Oracle Database 10g Release 10.2.0.5.0 - 64bit Production）：

SELECT FILE_ID, 
  BLOCK_ID, 
  BLOCKS 
FROM DBA_EXTENTS 
WHERE OWNER ='&OWNER'
  AND SEGMENT_NAME = '&TABLE_NAME';

SELECT HEADER_FILE
  , HEADER_BLOCK
  , BYTES
  , BLOCKS
  , EXTENTS 
FROM DBA_SEGMENTS 
WHERE OWNER='&OWNER' AND SEGMENT_NAME='&SEGMENT_NAME';

如上所示，DBA_SEGMENTS 中的HEADER_BLOCK 与DBA_EXTENTS的BLOCK_ID不同（HEADER_BLOCK：文件ID为4的第27个块，区间的第一个块的BLOCK_ID为第25个块），这个的原因如下：

一个segment的第一个区的第一个块是FIRST LEVEL BITMAP BLOCK，第二个块是SECOND LEVEL BITMAP BLOCK，这两个块是用来管理free block的，第三个块是PAGETABLE SEGMENT HEADER，这个块才是segment里的HEADER_BLOCK，再后面的块就是用来记录数据的。所以25+2=27. 详细可以参考《循序渐进ORCLE:数据库管理、优化与备份》这本书的第5章。

下面我们创建一个表，测试一下是否也是这个规律，如下所示：

SQL> CREATE TABLE TEST1.MMM 
 2 AS
 3 SELECT * FROM DBA_OBJECTS;
 
Table created.
 
SQL> COL SEGMENT_NAME FOR A32;
SQL> SELECT SEGMENT_NAME
 2   ,FILE_ID
 3   ,BLOCK_ID
 4   ,BLOCKS
 5 FROM DBA_EXTENTS 
 6 WHERE SEGMENT_NAME='MMM' AND OWNER='TEST1'
 7 ORDER BY BLOCK_ID ASC;
 
SEGMENT_NAME      FILE_ID BLOCK_ID  BLOCKS
-------------------------------- ---------- ---------- ----------
MMM          76   9   8
MMM          76   17   8
MMM          76   25   8
MMM          76   33   8
MMM          76   41   8
MMM          76   49   8
MMM          76   57   8
MMM          76   65   8
MMM          76   73   8
MMM          76   81   8
MMM          76   89   8
 
SEGMENT_NAME      FILE_ID BLOCK_ID  BLOCKS
-------------------------------- ---------- ---------- ----------
MMM          76   97   8
MMM          76  105   8
MMM          76  113   8
MMM          76  121   8
MMM          76  129   8
MMM          76  137  128
MMM          76  265  128
MMM          76  393  128
MMM          76  521  128
MMM          76  649  128
MMM          76  777  128
 
22 rows selected.
 
SQL> SELECT HEADER_FILE
 2  , HEADER_BLOCK
 3  , BYTES
 4  , BLOCKS
 5  , EXTENTS 
 6 FROM DBA_SEGMENTS 
 7 WHERE OWNER='TEST1' AND SEGMENT_NAME='MMM';
 
HEADER_FILE HEADER_BLOCK  BYTES  BLOCKS EXTENTS
----------- ------------ ---------- ---------- ----------
   76   11 7340032  896   22

如上所示，段对象TEST1.MMM的header_block为11 ，而对应的区间的第一个块对象ID为9，也是9+2=11，确实是如此，那么我们来DUMP数据块看看，如下所示

SQL> alter system dump datafile 76 block 9;
 
System altered.
 
SQL> alter system dump datafile 76 block 10;
 
System altered.
 
SQL> alter system dump datafile 76 block 11;
 
System altered.
 
SQL> select user_dump.value 
 2   || '/' 
 3   || lower(instance.value) 
 4   || '_ora_' 
 5   || v$process.spid 
 6   || nvl2(v$process.traceid, '_' 
 7         || v$process.traceid, null) 
 8   || '.trc'"trace file" 
 9 from v$parameter user_dump 
 10   cross join v$parameter instance 
 11   cross join v$process 
 12   join v$session 
 13   on v$process.addr = v$session.paddr 
 14 where user_dump.name = 'user_dump_dest' 
 15   and instance.name = 'instance_name' 
 16   and v$session.audsid = sys_context('userenv', 'sessionid'); 
 
trace file
--------------------------------------------------------------------------------
/u01/app/oracle/admin/SCM2/udump/scm2_ora_22642.trc

第一个区的第一个块（block_id=9)是FIRST LEVEL BITMAP BLOCK，第二个块(block_id=10)是SECOND LEVEL BITMAP BLOCK，这两个块是用来管理free block的，第三个块(block_id=11)是PAGETABLE SEGMENT HEADER，这个块才是segment里的HEADER_BLOCK，再后面的块就是用来记录数据的

不过有一个奇怪的现象，对SCOTT.EMP其数据块做dump，发现25、26、27数据块的type都是trans data，0x06表示的Block Type为 Table/cluster/index segment data block 。不知是否因为SCOTT.EMP对象位于USERS表空间下的缘故。不过USER表空间也是ASSM管理的。具体情况尚不清楚？

SQL> SELECT TABLESPACE_NAME
 2  , SEGMENT_SPACE_MANAGEMENT
 3  , ALLOCATION_TYPE
 4  , EXTENT_MANAGEMENT
 5 FROM DBA_TABLESPACES
 6 WHERE TABLESPACE_NAME='USERS';
 
TABLESPACE_NAME    SEGMEN ALLOCATIO EXTENT_MAN
------------------------------ ------ --------- ----------
USERS       AUTO SYSTEM LOCAL

那么是否所有的HEADER_BLOCK都是位于段的第三个block呢？是否还跟段空间管理的方式有关呢？我们用如下实验来探究一下：创建一个手工段空间管理（Manual Segment Space Management）的表空间。

SQL> CREATE TABLESPACE TBS_TEST_DATA
 2 DATAFILE '/u03/oradata/gsp/tbs_test_data_001.dbf'
 3 SIZE 20M 
 4 EXTENT MANAGEMENT LOCAL AUTOALLOCATE
 5 SEGMENT SPACE MANAGEMENT MANUAL ONLINE;
 
Tablespace created.
 
 
SQL> create user test identified by test123456
 2 default tablespace tbs_test_data;
 
User created.
 
SQL> grant connect, resource to test;
 
Grant succeeded.
 
SQL> CREATE TABLE TEST.KKK 
 2 AS
 3 SELECT * FROM DBA_OBJECTS;
 
Table created.
 
SQL> COL SEGMENT_NAME FOR A32;
SQL> SELECT SEGMENT_NAME
 2  ,FILE_ID
 3  ,BLOCK_ID
 4  ,BLOCKS
 5 FROM DBA_EXTENTS 
 6 WHERE SEGMENT_NAME='KKK' AND OWNER='TEST'
 7 ORDER BY BLOCK_ID ASC;
 
SEGMENT_NAME      FILE_ID BLOCK_ID  BLOCKS
-------------------------------- ---------- ---------- ----------
KKK          39  427785  128
KKK          43  435249   8
KKK          43  435257   8
KKK          43  435265   8
KKK          43  435273   8
KKK          43  435281   8
KKK          43  435289   8
KKK          43  435297   8
KKK          43  435305   8
KKK          43  435313   8
KKK          43  435321   8
 
SEGMENT_NAME      FILE_ID BLOCK_ID  BLOCKS
-------------------------------- ---------- ---------- ----------
KKK          43  435329   8
KKK          48  436745   8
KKK          48  436753   8
KKK          48  436761   8
KKK          48  436769   8
KKK          48  436777   8
KKK          48  436873  128
KKK          40  444297  128
KKK          43  447241  128
KKK          52  449545  128
KKK          2  458249  128
 
22 rows selected.
 
SQL> SELECT HEADER_FILE
 2  , HEADER_BLOCK
 3  , BYTES
 4  , BLOCKS
 5  , EXTENTS 
 6 FROM DBA_SEGMENTS 
 7 WHERE OWNER='TEST' AND SEGMENT_NAME='KKK';
 
HEADER_FILE HEADER_BLOCK  BYTES  BLOCKS EXTENTS
----------- ------------ ---------- ---------- ----------
   43  435249 7340032  896   22
 
SQL>

SQL> alter system dump datafile 43 block 435249;
 
System altered.
 
SQL> select user_dump.value 
 2   || '/' 
 3   || lower(instance.value) 
 4   || '_ora_' 
 5   || v$process.spid 
 6   || nvl2(v$process.traceid, '_' 
 7         || v$process.traceid, null) 
 8   || '.trc'"trace file" 
 9 from v$parameter user_dump 
 10   cross join v$parameter instance 
 11   cross join v$process 
 12   join v$session 
 13   on v$process.addr = v$session.paddr 
 14 where user_dump.name = 'user_dump_dest' 
 15   and instance.name = 'instance_name' 
 16   and v$session.audsid = sys_context('userenv', 'sessionid'); 
 
trace file
--------------------------------------------------------------------
/u01/app/oracle/admin/SCM2/udump/scm2_ora_27792.trc

如下所示，块类型为DATA SEGEMENT HEADER -UNLIMITED ， rdba:( segment header的块地址为)为 0x0ac6a431 .其实这是第一个块（不是以block_id大小来看），因为手工段空间管理，这种技术的具体实现方式是通过在段头（Segment Header）分配自由列表（freelist）来管理Block的使用。简单一点，你可以把自由列表想象成一个数据结构中的链表一样的数据结构，ORACLE通过一系列算法向自由列表（freelist）中加入或移出Block来实现段管理。

Segment Header是一个Segment的第一个extent的头块（第一个块）。在FLM管理的Segment中，header block始终是segment 的第一个块。如下所示，在Extent Map中，第一个区间的地址为0x0ac6a432，恰恰跟segment header的块地址 0x0ac6a431 相差为1，这意味着后面的分配是紧挨着segment header的块地址。所以在手工段空间管理（Manual Segment Space Management）的表空间，不能以block_id的大小顺序来看区间分配顺序。也就是说FILE_ID=39 BLOCK_ID=427785的块并不是第一个区间的第一个块。这也是我在实验当中纠结了好久的地方。

总结

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