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ORACLE中段的HEADER_BLOCK示例詳析

前言

段（segment）是一種在數(shù)據庫中消耗物理存儲空間的任何實體（一個段可能存在于多個數(shù)據文件中，因為物理的數(shù)據文件

是組成邏輯表空間的基本物理存儲單位）

最近在學習段（segment）、區(qū)間（extent）時，對段的HEADER_BLOCK有一些疑問，本文記錄一下探究的實驗過程以及相關總結，，如有不對的地方，敬請指出。以SCOTT.EMP表為例（下面測試環(huán)境為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 與DBA_EXTENTS的BLOCK_ID不同（HEADER_BLOCK：文件ID為4的第27個塊，區(qū)間的第一個塊的BLOCK_ID為第25個塊），這個的原因如下：

一個segment的第一個區(qū)的第一個塊是FIRST LEVEL BITMAP BLOCK，第二個塊是SECOND LEVEL BITMAP BLOCK，這兩個塊是用來管理free block的，第三個塊是PAGETABLE SEGMENT HEADER，這個塊才是segment里的HEADER_BLOCK，再后面的塊就是用來記錄數(shù)據的。所以25+2=27. 詳細可以參考《循序漸進ORCLE:數(shù)據庫管理、優(yōu)化與備份》這本書的第5章。

下面我們創(chuàng)建一個表，測試一下是否也是這個規(guī)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，段對象TEST1.MMM的header_block為11 ，而對應的區(qū)間的第一個塊對象ID為9，也是9+2=11，確實是如此，那么我們來DUMP數(shù)據塊看看，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

第一個區(qū)的第一個塊（block_id=9)是FIRST LEVEL BITMAP BLOCK，第二個塊(block_id=10)是SECOND LEVEL BITMAP BLOCK，這兩個塊是用來管理free block的，第三個塊(block_id=11)是PAGETABLE SEGMENT HEADER，這個塊才是segment里的HEADER_BLOCK，再后面的塊就是用來記錄數(shù)據的

不過有一個奇怪的現(xiàn)象，對SCOTT.EMP其數(shù)據塊做dump，發(fā)現(xiàn)25、26、27數(shù)據塊的type都是trans data，0x06表示的Block Type為 Table/cluster/index segment data block 。不知是否因為SCOTT.EMP對象位于USERS表空間下的緣故。不過USER表空間也是ASSM管理的。具體情況尚不清楚？

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都是位于段的第三個block呢？是否還跟段空間管理的方式有關呢？我們用如下實驗來探究一下：創(chuàng)建一個手工段空間管理（Manual Segment Space Management）的表空間。

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，塊類型為DATA SEGEMENT HEADER -UNLIMITED ， rdba:( segment header的塊地址為)為 0x0ac6a431 .其實這是第一個塊（不是以block_id大小來看），因為手工段空間管理，這種技術的具體實現(xiàn)方式是通過在段頭（Segment Header）分配自由列表（freelist）來管理Block的使用。簡單一點，你可以把自由列表想象成一個數(shù)據結構中的鏈表一樣的數(shù)據結構，ORACLE通過一系列算法向自由列表（freelist）中加入或移出Block來實現(xiàn)段管理。

Segment Header是一個Segment的第一個extent的頭塊（第一個塊）。在FLM管理的Segment中，header block始終是segment 的第一個塊。如下所示，在Extent Map中，第一個區(qū)間的地址為0x0ac6a432，恰恰跟segment header的塊地址 0x0ac6a431 相差為1，這意味著后面的分配是緊挨著segment header的塊地址。所以在手工段空間管理（Manual Segment Space Management）的表空間，不能以block_id的大小順序來看區(qū)間分配順序。也就是說FILE_ID=39 BLOCK_ID=427785的塊并不是第一個區(qū)間的第一個塊。這也是我在實驗當中糾結了好久的地方。