【体系结构】有关Oracle SCN知识点的整理--补充内容

DBA入门之认识Oracle SCN（System Change Number）

Oracle SCN对于数据库运行、维护而言是至关重要的因素。在启动从mount到open过程中，主要是各种文件的SCN进行比较的行为。通常情况下，我们是不需要介入到Oracle SCN的取值和设置，甚至错误的干预可能会引起严重运行事故。

在之前的文章中，笔者介绍过使用隐含参数和跟踪事件来推动Oracle SCN前进的方法。但是，在11.2.0.2之后的版本中，Oracle关闭了这个通道，这种方法不在有效。在高版本情况下，我们是可以通过oradebug工具对SCN进行修改。

注意：这种方法比较危险，请不要在投产环境下进行测试。

1、实验环境说明

笔者使用Oracle 11g进行测试，版本为11.2.0.4。对应操作系统是Linux 6.5 64bit版本。

SQL> select * from v$version;

BANNER

--------------------------------------------------------------------------------

Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.4.0 - 64bit Production

PL/SQL Release 11.2.0.4.0 - Production

CORE    11.2.0.4.0      Production

TNS for Linux: Version 11.2.0.4.0 - Production

NLSRTL Version 11.2.0.4.0 – Production

我们先聊聊Oracle的SCN。在数据库内部，SCN是一个单向递增的数字编号，控制文件、数据文件、在线Redo日志、归档日志和备份集合中，都包括这个数字编号。在内部文件中，SCN是通过Base和Wrap两个部分进行保存。Base是SCN编号的基础位，是通过32位二进制位进行保存。一旦超过这32位长度，系统会自动在Wrap进位。也就是说，Wrap表示的超过4G个数的进位次数。

使用Oracle oradebug修改SCN，可以在两个场景下进行，就是Oracle启动Open状态和Mount状态。下面分别进行说明。

2、Open状态下SCN修改

在Open状态，系统的SCN是在不断的向前推动，即使对外没有事务操作，系统内部SCN编号也在不断的前进。我们先将数据库进入open状态。

SQL> alter database open;

Database altered.

SQL> select CHECKPOINT_CHANGE#, current_scn from v$database;

CHECKPOINT_CHANGE# CURRENT_SCN

------------------ -----------

           1753982     1754355

SQL> select dbms_flashback.get_system_change_number from dual;

GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER

------------------------

                 1754364

此时，从系统中提取出的SCN编号约为1754364，显然没有超过wrap的进位4G，变化为16进制如下：

SQL> select to_char(1754364, 'XXXXXXXX') from dual;

TO_CHAR(1754364,'XXXXXXXX')

---------------------------

   1AC4FC

使用oradebug查看内存中SCN对应的变量。

SQL> oradebug setmypid

Statement processed.

SQL> oradebug dumpvar sga kcsgscn_                      

kcslf kcsgscn_ [06001AE70, 06001AEA0) = 001AC52A 00000000 00000000 00000000 00000065 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 6001AB50 00000000

其中，0x001AC52A近似SCN的Base部分。注意：Linux系统是Little位的操作系统，Base在前，Wrap在后。

SQL> select to_number('1AC52A','xxxxxx') from dual;

TO_NUMBER('1AC52A','XXXXXX')

----------------------------

                     1754410

下面计划将Base修改为1800000，查看16进制取值。

SQL> select to_char(1800000, 'XXXXXXXX') from dual;

TO_CHAR(1800000,'XXXXXXXX')

---------------------------

   1B7740

使用poke命令将计算好的值写入进去。

SQL> oradebug poke 0x06001AE70 4 0x001B7740

BEFORE: [06001AE70, 06001AE74) = 001AC66F

AFTER:  [06001AE70, 06001AE74) = 001B7740

SQL> oradebug DUMPvar SGA kcsgscn_

kcslf kcsgscn_ [06001AE70, 06001AEA0) = 001B7745 00000000 00000000 00000000 00000164 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 6001AB50 00000000

SQL>

poke命令中，第一位参数是对应写入的内存位数，第二位参数是写入长度，第三位参数是写入取值。默认写入取值是10进制，我们在这里指定写入16进制。

每一个取值段，用8个16进制对应，对应到数字位数是4位。此时查看Oracle情况。

SQL> select CHECKPOINT_CHANGE#, current_scn from v$database;

CHECKPOINT_CHANGE# CURRENT_SCN

------------------ -----------

           1753982     1800400

SQL> select dbms_flashback.get_system_change_number from dual;

GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER

------------------------

                 1800402

SQL> select file#, checkpoint_change# from v$datafile;

     FILE# CHECKPOINT_CHANGE#

---------- ------------------

         1            1753982

         2            1753982

         3            1753982

         4            1753982

         5            1753982

         6            1753982

         7            1753982

7 rows selected

SQL> select file#, checkpoint_change# from v$datafile_header;

     FILE# CHECKPOINT_CHANGE#

---------- ------------------

         1            1753982

         2            1753982

         3            1753982

         4            1753982

         5            1753982

         6            1753982

         7            1753982

7 rows selected

从上面看，内存和控制文件中新的取值已经写入进去了。但是各个文件的头块和检查点还没有反应过来。此时可以使用checkpoint强制写入。

SQL> alter system checkpoint;

System altered.

SQL> select file#, checkpoint_change# from v$datafile;

     FILE# CHECKPOINT_CHANGE#

---------- ------------------

         1            1800422

         2            1800422

         3            1800422

         4            1800422

         5            1800422

         6            1800422

         7            1800422

7 rows selected

SQL> select file#, checkpoint_change# from v$datafile_header;

     FILE# CHECKPOINT_CHANGE#

---------- ------------------

         1            1800422

         2            1800422

         3            1800422

         4            1800422

         5            1800422

         6            1800422

         7            1800422

7 rows selected

SQL> select CHECKPOINT_CHANGE#, current_scn from v$database;

CHECKPOINT_CHANGE# CURRENT_SCN

------------------ -----------

           1800422     1800433

此时，关闭重启系统也不会有问题。篇幅原因，不进行具体展示。那么，很多时候SCN错误是会影响到开启数据库的，我们可能都不能进入open状态。从mount状态下我们怎么修改SCN编号。

3、Mount状态修改SCN编号

我们测试进入mount状态。

SQL> startup mount

ORACLE instance started.

Total System Global Area 3540881408 bytes

Fixed Size                  2258320 bytes

Variable Size             855640688 bytes

Database Buffers         2667577344 bytes

Redo Buffers               15405056 bytes

Database mounted.

此时，oradebug命令导出内存取值。

SQL> oradebug setmypid

Statement processed.

SQL> oradebug DUMPvar SGA kcsgscn_

kcslf kcsgscn_ [06001AE70, 06001AEA0) = 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 6001AB50 00000000

注意：在mount状态下，内存中的SCN取值都是0，包括base和wrap两部分。我们这次修改wrap从0到1。这个过程中，我们需要写入base和wrap两个部分，如果我们只写入了wrap部分，base部分保持0，那么系统运行的时候，会从base为0开始。

此时，需要查看一下当前文件里面SCN是多少。

SQL> select file#, checkpoint_change# from v$datafile;

     FILE# CHECKPOINT_CHANGE#

---------- ------------------

         1            1800920

         2            1800920

         3            1800920

         4            1800920

         5            1800920

         6            1800920

         7            1800920

7 rows selected

SQL> select file#, checkpoint_change# from v$datafile_header;

     FILE# CHECKPOINT_CHANGE#

---------- ------------------

         1            1800920

         2            1800920

         3            1800920

         4            1800920

         5            1800920

         6            1800920

         7            1800920

7 rows selected

SQL> select CHECKPOINT_CHANGE#, current_scn from v$database;

CHECKPOINT_CHANGE# CURRENT_SCN

------------------ -----------

           1800920           0

计算1800920对应到16进制取值为：0x001B7AD8。下面分别写入base和wrap取值。

SQL> oradebug DUMPvar SGA kcsgscn_

kcslf kcsgscn_ [06001AE70, 06001AEA0) = 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 6001AB50 00000000

SQL> oradebug poke 0x06001AE70 4 0x001B7AD8

BEFORE: [06001AE70, 06001AE74) = 00000000

AFTER:  [06001AE70, 06001AE74) = 001B7AD8

SQL> oradebug poke 0x06001AE74 4 0x00000001

BEFORE: [06001AE74, 06001AE78) = 00000000

AFTER:  [06001AE74, 06001AE78) = 00000001

SQL> oradebug DUMPvar SGA kcsgscn_

kcslf kcsgscn_ [06001AE70, 06001AEA0) = 001B7AD8 00000001 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 6001AB50 00000000

启动数据库。

SQL> alter database open;

Database altered.

SQL> select CHECKPOINT_CHANGE#, current_scn from v$database;

CHECKPOINT_CHANGE# CURRENT_SCN

------------------ -----------

        4296768217  4296768485

SQL> select file#, checkpoint_change# from v$datafile_header;

     FILE# CHECKPOINT_CHANGE#

---------- ------------------

         1         4296768217

         2         4296768217

         3         4296768217

         4         4296768217

         5         4296768217

         6         4296768217

         7         4296768217

7 rows selected

SQL> select file#, checkpoint_change# from v$datafile;

     FILE# CHECKPOINT_CHANGE#

---------- ------------------

         1         4296768217

         2         4296768217

         3         4296768217

         4         4296768217

         5         4296768217

         6         4296768217

         7         4296768217

7 rows selected

显然在open的时候，写入的checkpoint在所有文件中。写入的wrap头也比较清晰。

SQL> select 4296768217/(4*1024*1024*1024) from dual;

4296768217/(4*1024*1024*1024)

-----------------------------

              1.0004193095956

SQL> oradebug DUMPvar SGA kcsgscn_

kcslf kcsgscn_ [06001AE70, 06001AEA0) = 001B7C1D 00000001 00000000 00000000 00000047 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 6001AB50 00000000

4、结论

使用oradebug直接修改内存SCN，是我们在故障修复时候非常快捷的方法。不过，快捷建立在对内部机制清晰理解的前提之下。所以，无论何种场景进行修复，有备份、可恢复是我们工作的基本前提。

delete from smon_scn_time
 where thread = 0
   and time_mp = (select min(time_mp) from smon_scn_time where thread = 0)

[oracle@vrh8 ~]$ ps -ef|grep smon|grep -v grep
oracle    3484     1  0 Nov12 ?        00:00:02 ora_smon_G10R21

SQL> select * from v$version;

BANNER
----------------------------------------------------------------
Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.1.0 - 64bi
PL/SQL Release 10.2.0.1.0 - Production
CORE    10.2.0.1.0      Production
TNS for Linux: Version 10.2.0.1.0 - Production
NLSRTL Version 10.2.0.1.0 - Production

SQL> select * from global_name;

GLOBAL_NAME
--------------------------------------------------------------------------------
www.askmaclean.com & www.askmaclean.com

SQL> oradebug setospid 3484;
Oracle pid: 8, Unix process pid: 3484, image: oracle@vrh8.oracle.com (SMON)

SQL> oradebug event 10500 trace name context forever,level 10 : 10046 trace name context forever,level 12;
Statement processed.
SQL>
SQL> oradebug tracefile_name;
/s01/admin/G10R21/bdump/g10r21_smon_3484.trc

/* 等待一定时间 */

 grep -A20 "insert into smon_scn_time" /s01/admin/G10R21/bdump/g10r21_smon_3484.trc

insert into smon_scn_time (thread, time_mp, time_dp, scn, scn_wrp, scn_bas,  num_mappings, tim_scn_map)
values (0, :1, :2, :3, :4, :5, :6, :7)
END OF STMT
PARSE #4:c=0,e=43,p=0,cr=0,cu=0,mis=0,r=0,dep=1,og=4,tim=1290280848899596
BINDS #4:
kkscoacd
 Bind#0
  oacdty=02 mxl=22(22) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=00 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fb29844edb8  bln=22  avl=06  flg=05
  value=767145793
 Bind#1
  oacdty=12 mxl=07(07) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=8 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae780  bln=07  avl=07  flg=09   value="11/14/2011 0:3:13"  Bind#2
  oacdty=02 mxl=22(04) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae70c  bln=22  avl=04  flg=09
  value=954389
 Bind#3
--
insert into smon_scn_time (thread, time_mp, time_dp, scn, scn_wrp, scn_bas,  num_mappings, tim_scn_map)
values (0, :1, :2, :3, :4, :5, :6, :7)
END OF STMT
PARSE #1:c=0,e=21,p=0,cr=0,cu=0,mis=0,r=0,dep=1,og=4,tim=1290281434933390
BINDS #1:
kkscoacd
 Bind#0
  oacdty=02 mxl=22(22) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=00 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fb29844edb8  bln=22  avl=06  flg=05
  value=767146393
 Bind#1
  oacdty=12 mxl=07(07) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=8 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae780  bln=07  avl=07  flg=09   value="11/14/2011 0:13:13"  Bind#2
  oacdty=02 mxl=22(04) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae70c  bln=22  avl=04  flg=09
  value=954720
 Bind#3
--
insert into smon_scn_time (thread, time_mp, time_dp, scn, scn_wrp, scn_bas,  num_mappings, tim_scn_map)
values (0, :1, :2, :3, :4, :5, :6, :7)
END OF STMT
PARSE #3:c=0,e=20,p=0,cr=0,cu=0,mis=0,r=0,dep=1,og=4,tim=1290281727955249
BINDS #3:
kkscoacd
 Bind#0
  oacdty=02 mxl=22(22) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=00 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fb29844e960  bln=22  avl=06  flg=05
  value=767146993
 Bind#1
  oacdty=12 mxl=07(07) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=8 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae780  bln=07  avl=07  flg=09   value="11/14/2011 0:23:13"  Bind#2
  oacdty=02 mxl=22(04) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae70c  bln=22  avl=04  flg=09
  value=954926
 Bind#3
insert into smon_scn_time (thread, time_mp, time_dp, scn, scn_wrp, scn_bas,  num_mappings, tim_scn_map)
values (0, :1, :2, :3, :4, :5, :6, :7)
END OF STMT
PARSE #4:c=0,e=30,p=0,cr=0,cu=0,mis=0,r=0,dep=1,og=4,tim=1290282313990553
BINDS #4:
kkscoacd
 Bind#0
  oacdty=02 mxl=22(22) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=00 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fb29844edb8  bln=22  avl=06  flg=05
  value=767147294
 Bind#1
  oacdty=12 mxl=07(07) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=8 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae780  bln=07  avl=07  flg=09   value="11/14/2011 0:28:14"  Bind#2
  oacdty=02 mxl=22(04) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae70c  bln=22  avl=04  flg=09
  value=955036
 Bind#3

ksedst ksedmp ssexhd kghlkremf kghalo kghgex kghalf kksLoadChild kxsGetRuntimeLock kksfbc
kkspsc0 kksParseCursor opiosq0 opiall0 opikpr opiodr rpidrus skgmstack rpidru rpiswu2 kprball ktf_scn_time ktmmon ktmSmonMain ksbrdp opirip opidrv sou2o opimai_real main main_opd_entry

select smontabv.cnt,
       smontab.time_mp,
       smontab.scn,
       smontab.num_mappings,
       smontab.tim_scn_map,
       smontab.orig_thread
  from smon_scn_time smontab,
       (select max(scn) scnmax,
               count(*) + sum(NVL2(TIM_SCN_MAP, NUM_MAPPINGS, 0)) cnt
          from smon_scn_time
         where thread = 0) smontabv
 where smontab.scn = smontabv.scnmax
   and thread = 0

insert into smon_scn_time
  (thread,
   time_mp,
   time_dp,
   scn,
   scn_wrp,
   scn_bas,
   num_mappings,
   tim_scn_map)
values
  (0, :1, :2, :3, :4, :5, :6, :7)

update smon_scn_time
   set orig_thread  = 0,
       time_mp      = :1,
       time_dp      = :2,
       scn          = :3,
       scn_wrp      = :4,
       scn_bas      = :5,
       num_mappings = :6,
       tim_scn_map  = :7
 where thread = 0
   and scn = (select min(scn) from smon_scn_time where thread = 0)

delete from smon_scn_time
 where thread = 0
   and scn = (select min(scn) from smon_scn_time where thread = 0)

SQL>  alter system set events '12500 trace name context forever, level 10';

System altered.

connect / as sysdba
drop index smon_scn_time_scn_idx;
drop index smon_scn_time_tim_idx;
create unique index smon_scn_time_scn_idx on smon_scn_time(scn);
create unique index smon_scn_time_tim_idx on smon_scn_time(time_mp);
analyze table smon_scn_time validate structure cascade;

SQL> conn / as sysdba

/* Set the event at system level */

SQL> alter system set events '12500 trace name context forever, level 10';

/* Delete the records from SMON_SCN_TIME */

SQL> delete from smon_scn_time;

SQL> commit;

SQL> alter system set events '12500 trace name context off';

完成以上步骤后重启实例restart instance

shutdown immediate;
startup;

深入剖析 - Oracle SCN机制详细解读

SCN可以说是Oracle中一个很基础的部分，但同时它也是一个很重要的。它是系统中维持数据的一致性和顺序恢复的重要标志，是数据库非常重要的一种数据结构。

SCN介绍

请点击此处输入图片描述

SCN即系统改变号（System Change Number），是在某个时间点定义数据库已提交版本的时间戳标记。 Oracle为每个已提交的事务分配一个唯一的SCN。 SCN的值是对数据库进行更改的逻辑时间点。 Oracle使用此编号记录对数据库所做的更改。在数据库中，SCN也可以说是无处不在，数据文件头，控制文件，数据块头，日志文件等等都标记着SCN。也正是这样，数据库的一致性维护和SCN密切相关。不管是数据的备份，恢复都是离不开SCN的。

SCN是一个6字节（48bit）的数字，其值为281,474,976,710,656（2^48），分为2个部分：

SCN_BASE是一个4字节（32bit）的数字

SCN_WRAP是一个2字节（16bit）的数字

每当SCN_BASE达到其最大值（2^32 = 4294967296）时，SCN_WRAP增加1，SCN_BASE将被重置为0,一直持续到SCN_WRAP达到其最大值，即2^16 = 65536。

SCN =（SCN_WRAP * 4294967296）+ SCN_BASE

SCN随着每个事务的完成而增加。提交不会写入数据文件，也不更新控制文件。当发生checkpoint时，控制文件更新，SCN被写入到控制文件。

当前的SCN可以通过以下查询获得：

select dbms_flashback.get_system_change_number scn from dual;

select current_scn from v$database;

四种重要的SCN

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在理解这几种SCN之前，我们先看下oracle事务中的数据变化是如何写入数据文件的：

第一步：事务开始；

第二步：在buffer cache中找到需要的数据块，如果没找到，从数据文件中载入buffer cache中；

第三步：事务修改buffer cache的数据块，该数据被标识为“脏数据”，并被写入log buffer中；

第四步：事务提交，LGWR进程将log buffer中的“脏数据”的日志条目写入redo log file中；

第五步：当发生checkpoint，CKPT进程更新所有数据文件的文件头中的信息，DBWn进程则负责将Buffer Cache中的脏数据写入到数据文件中。

经过上述5个步骤，事务中的数据变化最终被写入到数据文件中。但是，一旦在上述中间环节数据库意外宕机了，在重新启动时如何知道哪些数据已经写入数据文件、哪些没有写呢？（同样，在DG、streams中也存在类似疑问：redolog中哪些是上一次同步已经复制过的数据、哪些没有）

SCN机制就能比较完善的解决上述问题。 SCN是一个数字，确切的说是一个只会增加、不会减少的数字。正是它这种只会增加的特性确保了 Oracle知道哪些应该被恢复、哪些应该被复制。

总共有4种SCN：

系统检查点（System Checkpoint）SCN

数据文件检查点（Datafile Checkpoint）SCN

结束SCN（Stop SCN）

开始SCN（Start SCN）

（1）System Checkpoint SCN

当checkpoint完成后，ORACLE将System Checkpoint SCN号存放在控制文件中。我们可以通过下面SQL语句查询：

select checkpoint_change# from v$database;

（2）Datafile Checkpoint SCN

当checkpoint完成后，Oracle将Datafile Checkpoint SCN存放在控制文件中。我们可以通过下面SQL语句查询所有数据文件的Datafile Checkpoinnt SCN。

select name,checkpoint_change# from v$datafile;

（3）Start SCN

Oracle将StartSCN存放在数据文件头中。这个SCN用于检查数据库启动过程是否需要做media recovery。我们可以通过以下SQL语句查询：

select name,checkpoint_change# from v$datafile_header;

（4）Stop SCN

ORACLE将StopSCN存放在控制文件中。这个SCN号用于检查数据库启动过程是否需要做instance recovery。我们可以通过以下SQL语句查询：

select name,last_change# from v$datafile;

在数据库正常运行的情况下，对可读写的online数据文件，该SCN号为NULL。

SCN与数据库启动：

在数据库启动过程中，当System Checkpoint SCN、Datafile Checkpoint SCN和Start SCN都相同时，数据库可以正常启动，不需要做media recovery。三者当中有一个不同时，则需要做media recovery.如果在启动的过程中，End SCN为NULL，则需要做instance recovery。Oracle在启动过程中首先检查是否需要media recovery，然后再检查是否需要instance recovery。

SCN与数据库关闭：

如果数据库的正常关闭的话，将会触发一个checkpoint，同时将数据文件的END SCN设置为相应数据文件的Start SCN。当数据库启动时，发现它们是一致的，则不需要做instance recovery。在数据库正常启动后，ORACLE会将END SCN设置为NULL.如果数据库异常关闭的话，则END SCN将为NULL。

Q&A

Q

为什么ORACLE在控制文件中记录System checkpoint SCN 号的同时，还需要为每个数据文件记录DatafileCheckpoint SCN？

A

如果有表空间read only，那么该表空间的所有datafile的start SCN和stop SCN将被冻结，这个时候就跟System Checkpoint SCN不一致，但在库open的时候是不需要做media recovery的，如果没有DatafileCheckpoint SCN就无法判断这些datafile是否是最新的。

可能遇到的SCN问题

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首选我们看几个跟SCN有关的概念：

Reasonable SCNLimit（RSL）

RSL = (当前时间 - 1988年1月1日)*24*3600*SCN每秒最大可能增长速率

也就是从1988年1月1日开始，假如SCN按最大速率增长，当天理论上的最大值。

最大增长速率：在11.2.0.2之前是16384，在11.2.0.2及之后版本是32768

在11.2.0.2版本之后由_max_reasonable_scn_rate参数控制

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该参数不建议修改。

SCN Headroom

Headroom（天） = (Reasonable SCN Limit -CurrentSCN)/ SCN每秒最大可能增长速率/3600/24

也就是如果SCN按最大速率增长，达到当前理论最大值需要的天数。这个值可以用来判断SCN增长速率是否过快。

那么，SCN Headroom如果获取呢？

参考MOS： Bug 13498243 -"scnhealthcheck.sql" script (文档 ID 13498243.8)，打上该BUG的patch之后，将在$ORACLE_HOME/rdbms/admin中增加scnhealthcheck.sql文件，该文件就是用来检查SCN是否正常。

另外还有一篇MOS文档，专门对该脚本的输出做了解释。即Installing, Executing and Interpreting output from the"scnhealthcheck.sql" script (文档 ID 1393363.1)。

执行该脚本，结果如下：

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这个结果我们仍然无法得到该数据库的具体SCN Headroom，下面这个SQL是从scnhealthcheck.sql中找到的，可以直接查到SCN Headroom的值（indicator字段）。

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Q&A

Q

针对上面的查询结果，是不是意味着过1647天之后，SCN就将达到最大值？

A

不会，因为1647天之后，Current SCN会变大，Reasonable SCN Limit同样也会变大，正常情况下，SCNHeadroon只会变大不会变小。

SCN headroom过小的问题

如果SCN正常增长，达到最大值大约可以用500年，SCN headroom的值也会随着时间的推移慢慢变大，但是可能由于BUG、用特殊手段人为调整、dblink传播导致SCN增长出现异常。但如果出现SCN headroom过小，alert log会出现警告：Warning: The SCN headroom for this database is only NN days!

原因定位：

1. 通过下面这篇文档里提供的脚本，该脚本类似于创建AWR，可以按snap_id对dba_hist_sysstat里的某个stat_name做统计，我们这里的Stat_name选择calls to kcmgas。

How to Extract the Historical Values of aStatistic from the AWR Repository (文档 ID 948272.1)

2. 通过查询V$ARCHIVED_LOG单位时间内scn变化

3. 通过上面两个方式得出的结果分析，如果是非持续突发增长，认为很可能是通过dblink引起；

4. 同时比较awr报告中“callsto kcmgas”    和“user commits”，如果user commits也是高速增长，很可能是自身引起；

kcmgas是Oracle分配scn的函数，在一个空库上做测试，可以看出每分配一次scn，calls to kcmgas的统计增加1，所以calls to kcmgas的量可以作为scn的增长量来分析。

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ORA-19706: Invalid SCN错误

[1376995.1]里的介绍，在2012年1月CPU或PSU里增加_external_scn_rejection_threshold_hours参数，11.2.0.2及以后的版本，默认为1天即24小时，其他版本默认为31天即744小时，相当于把拒绝外部SCN连接的阈值调大了，因而更加容易引发ORA-19706错误。该参数对数据库自身产生的SCN递增没有影响。Bug 13554409 - Fix for bug13554409 [ID 13554409.8]的里对该问题也有介绍。

ORA-19706错误：最常见的就是拒绝dblink连接的时候，如A库跟B库通过dblink连接，A的SCN有通过人为调整增大许多，连接B库的时候，Oracle会判断该SCN传播过来之后，如果会导致SCN headroom小于_external_scn_rejection_threshold_hours设置的阈值，则拒绝连接

相关参考：SCN、ORA-19706错误和_external_scn_rejection_threshold_hours参数

如果打完2012年1月CPU或PSU后遇到ORA-19706错误，对于以下这些版本的数据库：

Oracle 10.2.0.5

Oracle 11.1.0.7

Oracle 11.2.0.2

Oracle 11.2.0.3

oracle建议给数据库安装2012年4月发布的PSU，并在安装该PSU的基础上，安装补丁13916709。如果是集群架构，同时给集群软件最新安装PSU。参数_external_scn_rejection_threshold_hours在2012年4月（包含2012年4月）以后发布的PSU/CPU中，11.2.0.2及以后的版本，是1天即24小时，其他版本是31天即744小时。其他版本：先升级到高版本，再按照上面的方法处理。

总结

如果发现SCN有异常，需要及时通过上述方法来打上最新的PSU，同时尽量少用DBLINK，从系统设计角度来讲也是不推荐这种系统间强耦合的设计。

SCN、ORA-19706错误和_external_scn_rejection_threshold_hours参数

Oracle数据库在安装了2012年1月发布的CPU或PSU补丁之后，经常出现下面一些现象：

1、应用出现ORA-19706: invalid SCN错误。

2、在alert日志中出现类似如下警告：

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3、在alert日志中出现类似如下错误：

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4、在alert日志中出现类似如下信息：

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5、在MOS文档《ORA-19706 and Related Alert Log Messages [ID 1393360.1]》中还提到其他会出现在alert中的一些警告信息：

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如果说以上的现象只是警告或应用级报错，影响范围有限，那么不幸的是如果遇到RECO进程在恢复分布式事务时遇到SCN问题，则可能使数据库宕掉，例如：

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那么2012年1月发布的CPU或PSU补丁到底使数据库在SCN处理方面产生了什么样的变化？这种变化对数据库有什么危害吗？甚至于说，以上提示的信息是由于这个补丁的BUG引起的吗？

要回答这些问题，得先从SCN讲起。SCN可以说是Oracle中的很基础，但同时也是很重要的东西，它是一个单向增长的“时钟”，广泛应用于数据库的恢复、事务ACID、一致性读还有分布式事务中。那么除了这些，SCN还有以下一些知识点：

• SCN的内部存储方式：在Oracle内部，SCN分为两部分存储，分别称之为scn wrap和scn base。实际上SCN长度为48位，即它其实就是一个48位的整数。只不过可能是由于在早些年通常只能处理32位甚至是16位的数据，所以人为地分成了低32位（scn base）和高16位（scn wrap）。为什么不设计成64位，这个或许是觉得48位已经足够长了并且为了节省两个字节的空间：）。那么SCN这个48位长的整数，最大就是2^48（2的48次方, 281万亿，281474976710656），很大的一个数字了。

  
  

• Maximum Reasonable SCN：在当前时间点，SCN最大允许达到（或者说最大可能）的SCN值。也称为Reasonable SCN Limit，简称RSL。这个值是一个限制，避免数据库的SCN无限制地增大，甚至达到了SCN的最大值。这个值大约是这样一个公式计算出来的：(当前时间-1988年1月1日）*24*3600*SCN每秒最大可能增长速率。当前时间减1988年1月1日的结果是天数，24表示1天24小时，3600表示1小时3600秒。不过这个公式里面“当前时间-1988年1月”部分并不是两个时间直接相减，而是按每月31天进行计算的（或许是为了计算简单，因此在Oracle内部可能要频繁地计算，这个计算方法可以在安装了13498243这个补丁后得到的scnhealthcheck.sql文件中看到，《Installing, Executing and Interpreting output from the "scnhealthcheck.sql" script [ID 1393363.1]》这篇MOS文档解释了这个脚本的使用及对结果的解释，实际上直接看脚本代码更为清楚）。那么SCN最秒最大可能增长速率是多少呢，这个跟Oracle版本有一定的关系，在11.2.0.2之前是16384（即16K），在11.2.0.2及之后版本是32768（即32K）。在11.2.0.2的版本中有一个隐含参数，_max_reasonable_scn_rate，其默认值就是32768（不建议调整这个值）。如果按16K的最大值，SCN要增长到最大，要超过500年。

  
  

• SCN Headroom：这个是指Maximum Reasonable SCN与当前数据库SCN的差值。在alert中通常是以“天”为单位，这个只是为了容易让人读而已。天数=(Maximum Reasonable SCN-Current SCN)/16384/3600/24。这个值就的意思就是，如果按SCN的每大增长速率，多少天会到达Maximum Reasonable SCN。但实际上即使如此，也不会到达Maximum Reasonable SCN，因为到那时Maximum Reasonable SCN也增大了（越时间增大），要到达Maximum Reasonable SCN，得必须以SCN最大可能速率的2倍才行。

  
  

• SCN的异常增长：通常来说，每秒最大允许的16K/32K增长速率已经足够了，但是不排除由于BUG，或者人为调整导致SCN异常增长过大。特别是后者，比如数据库通过特殊手段强制打开，手工把SCN递增得很大。同时Oracle的SCN会通过db link进行传播。如果A库通过db link连接到B库，如果A库的SCN高于B库的SCN，那么B库就会递增SCN到跟A库一样，反之如果A库的SCN低于B库的SCN，那么A库的SCN会递增到跟B库的SCN一样。也就是说，涉及到db link进行操作的多个库，它们会将SCN同步到这些库中的最大的SCN。

  
  

• 那么，如果是数据库本身操作而不是通过db link同步使得SCN的增长，其增长速率如何判断呢，这个可以通过系统的统计量“calls to kcmgas”和"DEBUG calls to kcmgas"来得到。kcmgas的意思是get and advance SCN，即获取并递增SCN。

  
  

• 在两个库通过dblink进行分布式事务时，假设B库的SCN值要高于A库的SCN，因此要将B库的SCN增同步到A库，但是如果B库的SCN过高，这样同步到A库之后，使得A库面临Headroom过小的风险，那么A库会拒绝同步SCN，这个时候就会报ORA-19706: Invalid SCN错误。分布式事务，或者说是通过db link的操作就会失败，即使是通过db link的查询操作。这里显然有一个阈值，如果递增SCN使得Headroom过小到什么值时，就会拒绝递增（同步）SCN？目前来看是这样：如果打了2012年1月CPU或PSU补丁，11.2.0.2及以后的版本，是1天即24小时，其他版本是31天即744小时，打了补丁之后可以由隐含参数_external_scn_rejection_threshold_hours来调整。而没有打补丁的情况下，视同此参数设为0，实际最小为1小时。由于Oracle 9.2.0.8没有了最新的补丁集，显示也不会有这个参数，保持默认为1小时。注意这是一个静态参数。所以打了2012年1月CPU或PSU补丁的一个重要变化是增加了_external_scn_rejection_threshold_hours参数，同时使11.2.0.2以下版本的数据库其Headroom的阈值增得较大。这带来的影响就是ORA-19706的错误出现的概率更高。解决的办法将_external_scn_rejection_threshold_hours这个隐含参数设置为较小的值，推荐的值是24，即1天。从_external_scn_rejection_threshold_hours这个参数名的字面意思结合它的作用，可以说这个参数就是”拒绝外部SCN“的阈值。对于数据库自身产生的SCN递增是没有影响的。

  
  

• 虽然11.2.0.2及之后的版本，其默认的每秒最大可能SCN增长速率为32K，这使得Maximum Reasonable SCN更大，也就是说其SCN可以增长到更大的值。那也就是可能会使11.2.0.2的库与低版本的数据库之间不能进行dblink连接。或者是11.2.0.2的库不能与16K速率的（比如调整了_max_reasonable_scn_rate参数值）的11.2.0.2的库进行dblink连接。

现在是时候来回答以下几个问题了：

• 2012年1月后发布的CPU或PSU补丁到底使数据库在SCN处理方面产生了什么样的变化？

增加了_external_scn_rejection_threshold_hours参数，11.2.0.2及以上版本的这个参数默认值是24，其他版本默认值是744。这样使11.2.0.2以下版本的数据库其Headroom的阈值增得较大。

• 这种变化对数据库有什么危害吗？

  
  

在一个具有很多系统的大型企业环境里面，db link使用很多，甚至有一些不容易管控到的数据库也在跟关键系统通过 db link进行连接，在这样的环境中，过高的SCN扩散到关键系统，而系统如果打了这个补丁，其Headroom阈值变大，那么就更容易出现ORA-19706错误，对db link依赖很严重的系统可能会导致业务系统问题，严重情况下甚至会宕库。不过通过设置隐含参数_external_scn_rejection_threshold_hours可解决这样的问题。所以，如果你安装了2012年1月的CPU或PSU补丁，请尽快设置此参数为建议的值24，极端情况下你可以设置为1。。

• alert中的那些提示或警告信息是BUG引起的吗？

  
  

这些提示或警告不是BUG引起的。它只是提醒你注意SCN过高增长，或者是你的Headroom较小（在Headroom小于62天时可能会提醒），引起你的重视。实际上根据MOS文档《System Change Number (SCN), Headroom, Security and Patch Information[ID 1376995.1]》的说法，这个补丁修复了SCN相关的一些BUG。如果非要说BUG，可以勉强认为补丁安装后新增的参数_external_scn_rejection_threshold_hours其默认值过大。Bug13554409 - Fix for bug 13554409 [ID 13554409.8]就是说的这个问题。不过这个问题已经在2012年4月的CPU或PSU补丁中得到修复。

在最后我们来解读一下alert日志中的一些信息：

• 信息

请点击此处输入图片描述

这里是说，SCN向前（跳跃）递增了68098分钟，其递增后的SCN是0x0ba9.4111a520。注意这里的分钟的计算就是根据SCN每秒最大可能增长速率为16K来的。我们计算一下：

0x0ba94111a520转换成10进制12821569053984。

在alert日志中，这个信息是刚打开数据库的时候，所以 crash recovery完成时的scn可以做为近似的当前SCN，其值为12754630269552：

(12821569053984-12754630269552)/16384/60=68093.65278320313

这里16384值的是SCN每秒最大可能增长速率，可以看到计算结果极为接近。

我们再来计算一下这个SCN的headroom是多少:

请点击此处输入图片描述

可以看到结果为24天，由于这个时候_external_scn_rejection_threshold_hours参数值为24，即1天，所以虽然有这么大的跳跃，但SCN仍然增长成功。

• 信息

请点击此处输入图片描述

在这个信息中，拒绝了db link引起的SCN增加。计算一下这个SCN的headroom：

0x0ba93caec689转换成10进制是12821495465609

当前时间是2012-05-30 12:02:00，

请点击此处输入图片描述

由于这个时候_external_scn_rejection_threshold_hours参数值为744，即31天，计算出的headroom在这个阈值之内，因此拒绝增加SCN。

(31-24.0710752)*24=166.2941952，正好是166小时。

-update on 2012/6/2--

实际上2012年1月的CPU或PSU补丁之后还会有下面的变化：

1、_minimum_giga_scn这个隐含没有了，可惜了这个手工增加SCN的利器。

2、11.2.0.2及之后的版本，从原来的32K SCN最大速率调整回了16K速率。可以用下面的SQL来得到结果：

请点击此处输入图片描述

上面的SQL的结果只有在11.2.0.2及以上版本才有意义，结果为Y，表示使用的是16K的速率，否则是使用32K速率。

本文涉及的一些参数，和SCN的一些算法，可能会随着版本或补丁的变化而产生较大的变化。

important update: 实际上在Jan 2012的PSU/CPU补丁中存在较大的SCN BUG，目前已经不建议打这个补丁集，而是打到更高的PSU补丁集上。

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背景

结论

测试

了解你所不知道的SMON功能(十):维护SMON_SCN_TIME字典基表

delete from smon_scn_time
 where thread = 0
   and time_mp = (select min(time_mp) from smon_scn_time where thread = 0)

[oracle@vrh8 ~]$ ps -ef|grep smon|grep -v grep
oracle    3484     1  0 Nov12 ?        00:00:02 ora_smon_G10R21

SQL> select * from v$version;

BANNER
----------------------------------------------------------------
Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.1.0 - 64bi
PL/SQL Release 10.2.0.1.0 - Production
CORE    10.2.0.1.0      Production
TNS for Linux: Version 10.2.0.1.0 - Production
NLSRTL Version 10.2.0.1.0 - Production

SQL> select * from global_name;

GLOBAL_NAME
--------------------------------------------------------------------------------
www.askmaclean.com & www.askmaclean.com

SQL> oradebug setospid 3484;
Oracle pid: 8, Unix process pid: 3484, image: oracle@vrh8.oracle.com (SMON)

SQL> oradebug event 10500 trace name context forever,level 10 : 10046 trace name context forever,level 12;
Statement processed.
SQL>
SQL> oradebug tracefile_name;
/s01/admin/G10R21/bdump/g10r21_smon_3484.trc

/* 等待一定时间 */

 grep -A20 "insert into smon_scn_time" /s01/admin/G10R21/bdump/g10r21_smon_3484.trc

insert into smon_scn_time (thread, time_mp, time_dp, scn, scn_wrp, scn_bas,  num_mappings, tim_scn_map)
values (0, :1, :2, :3, :4, :5, :6, :7)
END OF STMT
PARSE #4:c=0,e=43,p=0,cr=0,cu=0,mis=0,r=0,dep=1,og=4,tim=1290280848899596
BINDS #4:
kkscoacd
 Bind#0
  oacdty=02 mxl=22(22) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=00 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fb29844edb8  bln=22  avl=06  flg=05
  value=767145793
 Bind#1
  oacdty=12 mxl=07(07) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=8 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae780  bln=07  avl=07  flg=09   value="11/14/2011 0:3:13"  Bind#2
  oacdty=02 mxl=22(04) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae70c  bln=22  avl=04  flg=09
  value=954389
 Bind#3
--
insert into smon_scn_time (thread, time_mp, time_dp, scn, scn_wrp, scn_bas,  num_mappings, tim_scn_map)
values (0, :1, :2, :3, :4, :5, :6, :7)
END OF STMT
PARSE #1:c=0,e=21,p=0,cr=0,cu=0,mis=0,r=0,dep=1,og=4,tim=1290281434933390
BINDS #1:
kkscoacd
 Bind#0
  oacdty=02 mxl=22(22) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=00 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fb29844edb8  bln=22  avl=06  flg=05
  value=767146393
 Bind#1
  oacdty=12 mxl=07(07) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=8 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae780  bln=07  avl=07  flg=09   value="11/14/2011 0:13:13"  Bind#2
  oacdty=02 mxl=22(04) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae70c  bln=22  avl=04  flg=09
  value=954720
 Bind#3
--
insert into smon_scn_time (thread, time_mp, time_dp, scn, scn_wrp, scn_bas,  num_mappings, tim_scn_map)
values (0, :1, :2, :3, :4, :5, :6, :7)
END OF STMT
PARSE #3:c=0,e=20,p=0,cr=0,cu=0,mis=0,r=0,dep=1,og=4,tim=1290281727955249
BINDS #3:
kkscoacd
 Bind#0
  oacdty=02 mxl=22(22) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=00 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fb29844e960  bln=22  avl=06  flg=05
  value=767146993
 Bind#1
  oacdty=12 mxl=07(07) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=8 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae780  bln=07  avl=07  flg=09   value="11/14/2011 0:23:13"  Bind#2
  oacdty=02 mxl=22(04) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae70c  bln=22  avl=04  flg=09
  value=954926
 Bind#3
insert into smon_scn_time (thread, time_mp, time_dp, scn, scn_wrp, scn_bas,  num_mappings, tim_scn_map)
values (0, :1, :2, :3, :4, :5, :6, :7)
END OF STMT
PARSE #4:c=0,e=30,p=0,cr=0,cu=0,mis=0,r=0,dep=1,og=4,tim=1290282313990553
BINDS #4:
kkscoacd
 Bind#0
  oacdty=02 mxl=22(22) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=00 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fb29844edb8  bln=22  avl=06  flg=05
  value=767147294
 Bind#1
  oacdty=12 mxl=07(07) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=8 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae780  bln=07  avl=07  flg=09   value="11/14/2011 0:28:14"  Bind#2
  oacdty=02 mxl=22(04) mxlc=00 mal=00 scl=00 pre=00
  oacflg=10 fl2=0001 frm=00 csi=00 siz=24 off=0
  kxsbbbfp=7fff023ae70c  bln=22  avl=04  flg=09
  value=955036
 Bind#3

ksedst ksedmp ssexhd kghlkremf kghalo kghgex kghalf kksLoadChild kxsGetRuntimeLock kksfbc
kkspsc0 kksParseCursor opiosq0 opiall0 opikpr opiodr rpidrus skgmstack rpidru rpiswu2 kprball ktf_scn_time ktmmon ktmSmonMain ksbrdp opirip opidrv sou2o opimai_real main main_opd_entry

select smontabv.cnt,
       smontab.time_mp,
       smontab.scn,
       smontab.num_mappings,
       smontab.tim_scn_map,
       smontab.orig_thread
  from smon_scn_time smontab,
       (select max(scn) scnmax,
               count(*) + sum(NVL2(TIM_SCN_MAP, NUM_MAPPINGS, 0)) cnt
          from smon_scn_time
         where thread = 0) smontabv
 where smontab.scn = smontabv.scnmax
   and thread = 0

insert into smon_scn_time
  (thread,
   time_mp,
   time_dp,
   scn,
   scn_wrp,
   scn_bas,
   num_mappings,
   tim_scn_map)
values
  (0, :1, :2, :3, :4, :5, :6, :7)

update smon_scn_time
   set orig_thread  = 0,
       time_mp      = :1,
       time_dp      = :2,
       scn          = :3,
       scn_wrp      = :4,
       scn_bas      = :5,
       num_mappings = :6,
       tim_scn_map  = :7
 where thread = 0
   and scn = (select min(scn) from smon_scn_time where thread = 0)

delete from smon_scn_time
 where thread = 0
   and scn = (select min(scn) from smon_scn_time where thread = 0)

SQL>  alter system set events '12500 trace name context forever, level 10';

System altered.

connect / as sysdba
drop index smon_scn_time_scn_idx;
drop index smon_scn_time_tim_idx;
create unique index smon_scn_time_scn_idx on smon_scn_time(scn);
create unique index smon_scn_time_tim_idx on smon_scn_time(time_mp);
analyze table smon_scn_time validate structure cascade;

SQL> conn / as sysdba

/* Set the event at system level */

SQL> alter system set events '12500 trace name context forever, level 10';

/* Delete the records from SMON_SCN_TIME */

SQL> delete from smon_scn_time;

SQL> commit;

SQL> alter system set events '12500 trace name context off';

完成以上步骤后重启实例restart instance

shutdown immediate;
startup;