ORACLE关于段的HEADER_BLOCK的一点浅析

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。

 

 

参考资料：

 

http://blog.chinaunix.net/uid-7628732-id-119768.html

http://www.eygle.com/archives/2007/07/oracle_assm_level3_bmb.html

《循序渐进ORACLE:数据库管理、优化与备份》