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关于Oracle ORA-01555快照过旧的错误


首先了解Oracle在什么情况下会产生ORA-01555错误: 


假设有一张6000万行数据的testdb表，预计testdb全表扫描1次需要2个小时，参考过程如下： 


1、在1点钟，用户A发出了select * from testdb;此时不管将来testdb怎么变化，正确的结果应该是用户A会看到在1点钟这个时刻的内容。


2、在1点30分，用户B执行了update命令，更新了testdb表中的第4100万行的这条记录，这时，用户A的全表扫描还没有到达第4100万条。毫无疑问，这个时候，第4100万行的这条记录是被写入了回滚段，假设是回滚段UNDOTS1，如果用户A的全表扫描到达了第4100万行，是应该会正确的从回滚段UNDOTS1中读取出1点钟时刻的内容的。 


3、这时，用户B将他刚才做的操作提交了，但是这时，系统仍然可以给用户A提供正确的数据，因为那第4100万行记录的内容仍然还在回滚段UNDOTS1里，系统可以根据SCN到回滚段里找到正确的数据，但要注意到，这时记录在UNDOTS1里的第4100万行记录已经发生了重大的改变：就是第4100万行在回滚段UNDOTS1里的数据有可能随时被覆盖掉，因为这条记录已经被提交了！ 


4、由于用户A的查询时间漫长，而业务在一直不断的进行，UNDOTS1回滚段在被多个不同的transaction使用着，这个回滚段里的extent循环到了第4100万行数据所在的extent，由于这条记录已经被标记提交了，所以这个extent是可以被其他transaction覆盖掉的！ 


5、到了1点45分，用户A的查询终于到了第4100万行，而这时已经出现了第4条说的情况，需要到回滚段UNDOTS1去找数据，但是已经被覆盖掉了，这时就出现了ORA-01555错误。 以上此段非本人原创 


 


原因分析："报表"程序执行时间漫长，在程序查询的过程中其他用户对"报表"进行了更新，被更新的数据写入了回滚段，当程序到回滚段找数据时，发现数据已经被覆盖掉，于是就出现了ORA-01555错误。另外"报表"程序执行效率不高也会造成ORA-01555错误。
解决办法：
1、扩大回滚段，因为回滚段是循环使用的，如果回滚段足够大，那么那些被提交的数据就能保存足够长的时间，使那些大事务完成一致性读取。之前EBS系统UNDO表空间为9GB，目前为10GB。见下图:



2、增加undo_retention时间，因为UNDO回滚段是循环使用，里面的数据可能随时被循环覆盖掉，如果设置undo_retention时间更长，那么在retention规定的时间内，任何其他事务都不能覆盖这些数据。目前EBS系统undo_retention为10800秒(3个小时)。见下图：
 


3、最重要的一点就是优化程序相关查询语句，减少查询语句的一致性读，降低读取不到回滚段数据的风险。所有的出错信息都会纪录到数据库日志alert_PROD.log文件中，下图红线部分是一条SQL查询词句，ORA-01555很有可能是这条语句造成，把这条语句提供给开发人员来分析和优化程序代码。

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ORA-01555 原因与解决：

前面提到了ORA-01555错误，那么现在来看一下ORA-01555错误是怎样产生的。由于回滚段是循环使用的，当事务提交以后，该事务占用的回滚段事务会被标记为非活动，回滚段空间可以被覆盖重用。那么一个问题就出现了，如果一个查询需要使用被覆盖的回滚段构造前镜像实现一致性读，那么此时就会出现Oracle著名的ORA-01555错误。

ORA-01555错误的另外一个原因是因为延迟块清除（Delayed Block Cleanout）。当一个查询触发延迟块清除时，Oracle需要去查询回滚段获得该事务的提交SCN，如果事务的前镜像信息已经被覆盖，并且查询SCN也小于回滚段中记录的最小提交SCN，那么Oracle将无从判断查询SCN和事务提交SCN的大小，此时出现延迟块清除导致的ORA-01555错误。

另外一种导致ORA-01555错误的情况出现在使用sqlldr直接方式加载（direct=true）数据时。当通过sqlldr direct=true 方式加载数据时，由于不产生重做和回滚信息，Oracle直接指定Cached Commit SCN 给加载数据，在访问这些数据时，有时会产生ORA-01555错误。

看下图的描述：假定在时间T用户A发出一条更新语句，更新SCOTT用户的SAL；用户B在Ty时间发出查询语句，查询SCOTT用户的SAL；用户A的更新在Tx时间提交，提交可能为快速提交块清除，也可能是延迟块清除；用户B的查询在Tz时间输出。

来看一下数据库在不同情况下的内部处理：

如果 Ty < T < Tz < Tx ，那么查询需要构造一致性读，由于事务尚未提交，可以通过回滚段构造前镜像，完成一致性读取。
·如果 Ty < T < Tx < Tz ，由于Ty查询时间小于T事务更新时间，那么数据库需要构造一致性读取，而Tz查询完成时间大于Tx提交时间，那么前镜像就有可能被覆盖，不可获取。

如果Tx的提交方式为Fast Block Cleanout，那么回滚段信息不可用时就会出现一致性读ORA-01555错误。

如果Tx的提交方式为Delayed Block Cleanout，那么回滚段信息不可用时Oracle将无法判断Ty和Tx的时间先后关系。如果 Ty > Tx ，那么Oracle可以正常进行块清除，并将块清除后的数据返回给用户B；如果 Ty < T ，那么Oracle需要继续构造一致性读返回给用户B；Oracle无法判断这两种情况，就会出现延迟块清除ORA-01555错误。

ORA-01555的直观解释是“snapshot too old”，也就是快照太旧，其根本含义就是查询需要的前镜像过于“久远”，已经无法找到了。可以想象，如果一个历时数个小时或十几个小时的查询，如果最后遭遇ORA-01555错误而失败，会是多么令人沮丧的一件事。一直以来，ORA-01555都是ORACLE最为头痛的问题之一。

在Oracle 9i的文档中这样描述ORA-01555错误：

01555, 00000, "snapshot too old: rollback segment number %s with name \"%s\" too small"
// *Cause: rollback records needed by a reader for consistent read are
//         overwritten by other writers
// *Action: If in Automatic Undo Management mode, increase undo_retention
//          setting. Otherwise, use larger rollback segments

可以看到，在Oracle 9i自动管理UNDO表空间模式下，UNDO_RETENTION参数的引入正是为了减少ORA-01555错误的出现。这个参数设置当事务提交之后（回滚段变得非活跃），回滚段中的前镜像数据在被覆盖前保留的时间，该参数以秒为单位，9iR1初始值为900秒，在Oracle 9iR2增加为10800秒。

显然该参数设置的越高就越能减少ORA-01555错误的出现，但是保留时间和存储空间是紧密相关的，如果UNDO表空间的存储空间有限，那么Oracle就会选择回收已提交事务占用的空间，置UNDO_RETENTION参数于不顾。

在Oracle 9i的AUM模式下，UNDO_RETENTION实际上是一个非担保（NO Guaranteed）限制。也就是说，如果有其他事务需要回滚空间，而空间出现不足时，这些信息仍然会被覆盖；从Oracle 10g开始，Oracle对于UNDO增加了Guarantee控制，也就是说，可以指定UNDO表空间必须满足UNDO_RETENTION的限制。当UNDO表空间设置为Guarantee，那么提交事务的回滚空间必须被保留足够的时间，如果UNDO表空间的空间不足，那么新的事务会因空间不足而失败，而不是选择之前的覆盖。

从各个不同版本回滚段的管理变迁，我们可以看出Oracle一直在进步。

Oracle提供了一个内部事件（10203事件）可以用来跟踪数据库的块清除操作，10203事件可以通过以下命令设置，设置后需要重新启动数据库该参数方能生效：

alter system set event="10203 trace name context forever" scope=spfile;

需要注意的是，可能存在另外一种情况，就是当执行延迟块清除时，回滚段或原回滚表空间已经被删除，此时Oracle仍然可以通过字典表UNDO$来获得SCN信息，执行块清除。

关于Oracle的提交处理及块清除机制是一个极其复杂的过程，本文对这部分内容进行了适当简化说明，旨在使大家能够对Oracle的回滚机制、块清除机制有所了解。

– The End –