oracle update 原理

Oracle 11g 中的 UPDATE 操作是数据库修改数据的关键机制,其核心原理涉及事务管理、多版本并发控制(MVCC)、Undo/Redo 日志、锁机制

1. 执行前的准备

  • SQL 解析与执行计划

    Oracle 解析 UPDATE 语句,生成执行计划,确定目标数据的位置(通过索引或全表扫描)。

  • 缓冲区缓存(Buffer Cache)检查

    Oracle 首先在内存的缓冲区缓存中查找目标数据块。

    • 若数据块已在缓存中,直接修改内存中的副本。

    • 若不在缓存中,从磁盘读取数据块到缓冲区缓存。

2. 事务启动与锁机制

  • 行级锁(Row-Level Lock)

    Oracle 对目标行加排他锁(Exclusive Lock) ,阻止其他事务修改同一行,但允许其他事务通过 SELECT 读取(读一致性由 MVCC 保证)。

  • 事务槽分配

    在回滚段(Undo 段)中分配事务槽,记录事务 ID(XID)和系统变更号(SCN)。

3. 生成 Undo 数据

  • 旧版本数据保存

    在修改数据前,Oracle 将原始数据(即修改前的值)写入 Undo 表空间,用于支持事务回滚和读一致性。

    • 例如,若执行 UPDATE employees SET salary=10000 WHERE id=1,原 salary=8000 会被写入 Undo 段。
  • Undo 的作用

    • 事务回滚时恢复原始数据。

    • 其他事务查询时,若数据已被修改但未提交,通过 Undo 数据提供一致性视图

4. 修改数据块

  • 更新缓冲区缓存中的数据块

    在内存中修改目标行的数据,标记数据块为"脏块"(Dirty Block)。

  • 行迁移(Row Migration)处理

    如果更新后的行长度超出原数据块的空闲空间,Oracle 可能将整行迁移到新数据块,并在原位置保留指向新块的指针(称为行链接或行迁移)

5. 生成 Redo 日志

  • 记录变更操作

    所有修改操作(包括数据块和 Undo 段的变更)会生成 Redo 日志条目,写入日志缓冲区(Log Buffer)。

    • Redo 日志确保事务的持久性(Durability),即使系统崩溃也能恢复。
  • 日志写入策略

    • 提交事务时,日志缓冲区中的 Redo 条目由 LGWR 进程写入磁盘的 Redo 日志文件。

    • 未提交的事务也可能部分写入 Redo 日志(由 LGWR 定期刷新)。

6. 提交事务

  • 事务提交(COMMIT)

    • 释放行级锁,但 Undo 数据仍保留(直到不再被读一致性查询需要)。

    • LGWR 将剩余 Redo 日志写入磁盘,确保事务持久化。

    • 更新数据块的 SCN(System Change Number),标记为已提交。

  • 快速提交优化

    Oracle 使用**延迟块清除(Delayed Block Cleanout)**机制,将部分清理工作推迟到后续访问数据块时执行,减少提交时的开销。

7. 数据持久化到磁盘

  • 脏块写入数据文件

    DBWn(Database Writer)后台进程将缓冲区缓存中的脏块异步写入磁盘数据文件。

    • 写入时机:检查点触发、缓冲区缓存不足、或定期刷新。

8. 多版本并发控制(MVCC)

  • 读一致性(Read Consistency)

    其他事务查询时,若目标数据正在被修改(未提交),Oracle 通过 Undo 数据构造该事务开始时的数据版本(基于查询的 SCN)。

  • 避免脏读

    未提交的修改对其他事务不可见,确保隔离性。

关键组件协同

组件 作用
Undo 表空间 存储旧数据,支持回滚和读一致性。
Redo 日志 记录所有变更操作,用于崩溃恢复。
Buffer Cache 内存缓存数据块,减少物理 I/O。
DBWn 将脏块写入磁盘数据文件。
LGWR 将 Redo 日志写入磁盘日志文件。
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