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The SCN headroom for this database is only 3 days! 收到这种告警信息怎么处理?本文深入讲解SCN Head Room的原理,希望对大家有帮助。
警告
Warning: The SCN headroom for this database is only 3 days!
很多用户第一次看到这个告警信息的时候,我的数据库怎么了?三天之后,是不是我的数据库就没法继续使用了, 我的业务怎么办? 别方, 仔细看下面的文章, 让我们细细道来,相信你看完会对SCN Head Room的原理有一个深入的了解。
背景回顾
SCN(System Change Number)是Oracle数据库内部一个单向增长的数字, 用来精确记录所有操作的前后顺序,所以SCN实际上是数据库内部的一个用数字表达的逻辑时钟。而SCN也会被记录在数据库内部的不同位置,来确保数据库是一个完整的整体。
作为数据库内部的逻辑时钟,数据库事务依SCN而排序,Oracle也依据SCN来实现读一致性(Read Consistency)等重要数据库功能。每次数据库事务开始和结束之后,系统都会生成一个唯一的SCN号来标记变化顺序,同时在所有磁盘文件中也会有相应记录;当系统出现崩溃之后, 系统会根据SCN的完整性来决定是否需要做数据库恢复。
SCN在数据库中是唯一的,并随时间而增加,但是可能并不连贯。除非重建数据库,SCN的值永远不会被重置。因而Oracle在开始设计的时候, 定义SCN是一个48位的数字,其最大值是:281,474,976,710,656(281万亿)。为了防止因为软件BUG或者人为恶意修改当前SCN, 导致数据库SCN直接达到最大值,最终必须重建数据库。 Oracle决定限制数据库每秒的SCN变化, 依据当时系统负荷和预测, 定义了一个通用的SCN增长速率, 每秒最大增长不超过16K, 按照这个速率, 281万亿的SCN上限,需要500年才能达到,这个定义叫做Maximum Reasonable SCN Rate,最大可允许SCN增长速率。
按照这个逻辑, 我们就可以计算出一个数据库当前最大可允许SCN的值, 具体算法是(当前时间-1988年1月1日)*24 *3600*16K ,这个数字叫做当前最大可用SCN,事实上, 绝大多数数据库的SCN增长速度不会达到那么高, 一般而言,SCN的增长速度是和数据库繁忙程度相关的, 每次事务之前和之后都会生成新的SCN, 所有数据库的当前SCN会落后于最大可用SCN。 这两个数字之间的差异, 就叫做SCN Head Room。
但是因为数字太大,为了便于理解, 这个差值会按照每秒16K的折算, 再次折算成时间, 所以, 一般而言,我们会看到一个数据库的Head room 还有多少天。 Oracle提供了一个脚本scnhealthcheck.sql 用于检查数据库当前SCN的剩余情况。但是用户也没有必要为了这个天数而感到惊慌, 很多用户听到这个消息会担心, 是不是我的数据库在几天后就不能用了?事实上, 因为最大可用SCN一直在稳定地以每秒16K的速度在增长, 只要用户的SCN增长速率不是持续超过16K, 就不可能出现追上的情况。
常见的SCN异常增长的几种场景如下:
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数据库持续保持非常高的事务量,因为每次数据库事务至少生成两个SCN, 所以造成SCN高速增长, 但是这种情况比较少见;
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当用户SQL使用不当, 或者在触发部分SCN相关的BUG之后, SCN可能会出现每秒上百K的剧烈增长, 从而导致SCN Head Room每天缩小几十天, 这是导致SCN HeadRoom 问题的最主要原因;
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当用户在数据库中使用DBLink, 然后跨DBLINK进行数据查询, 因为要保证两个数据库之间的交易完整性, 两个数据库会进行SCN同步, 支持跨数据库的读一致性。而SCN不能回退, 所以两个数据库会把SCN同步到相对较大的那个SCN。当数据库出现问题二的时候, 首先出问题的数据库自身的SCN会快速增长, 同时所有和这个数据库建立了DBLINK的数据库, 因为同步机制,也会出现SCN剧烈增长, 当有多个数据库都出现问题二的时候, 问题三还可能导致叠加, 从而问题进一步加剧。
当数据库的当前SCN已经到达最大可用SCN的时候, 系统会hang,等待下一秒新的SCN上限, 因为又会有16K可用, 而当数据库RECO正在工作时, 则有可能造成宕机。
Oracle提供了一个脚本 scnhealthcheck.sql 用于检查数据库当前SCN的剩余情况, 同时当你的数据库SCN Head Room不足时, 数据库Alert 日志当中也会有Warning。 考虑到DBlink 同步对SCN 影响较大, Oracle 2012年之后的数据库补丁中都加入了一个新的隐含参数 _external_scn_rejection_threshold_hours , 当外来DBLINK触发SCN同步时, 如果外来SCN远超出当前数据库的SCN ,系统会自动拒绝该请求, 该参数的缺省设置是24小时。 同时远端数据库会提示ORA-19706:invalid SCN。
问题防范
对于SCN Head Room问题, 预防大于治疗, 毕竟SCN一旦上涨, 不可能回退, 所以对于数据库的日常管理,强烈建议按照如下最佳实践进行管理。
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对于大型复杂环境, 必须严格控制DBLINK的使用, 确保所有的DBLINK都是有意义, 可跟踪,可管理的,同时最好维护一份准确的DBLINK 拓扑图, 以备问题出现时,迅速定位。
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按照Oracle MOS建议, 确保所有在网数据库都打上了强制SCN补丁。
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设置隐含参数_external_scn_rejection_threshold_hours=24,避免外来SCN引起SCN剧烈变化。
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定期运行$ORACLE_HOME/rdbms/admin/scnhealthcheck.sql 检查SCN Headroom 状态。
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在日常监控软件如OEM中设定监控点和阈值, 当SCN出现剧烈变化时, 及时提醒用户关注, 之前就有用户SCN Head room每天减少20多天居然完全没有发现。
进一步的解决方法
SCN Head room不足的现象在2010年前后集中出现,主要原因是计算机处理能力越来越强, 另外大量跨数据库的分布式事务,也进一步加剧了SCN同步的影响。 Oracle除了提供隐含参数和相关的监控防范机制之外, 也尝试了其他不同的方法, 在11.2.0.2 中把SCN最大增长速率从16K提升到32K, 从而提升SCN Head Room, 但是由于当时市场上10G和11G数据库是混合部署,当用户现网中数据库使用两种不同速率的时候, 容易造成10G数据库的最大用SCN远远低于11G的当前SCN, 从而无法在不同版本建立DBLINK。
但是Oracle并没有放弃解决这个问题的努力, 在后来的版本中, Oracle把SCN从原来的48位改成64位, 这样一来, SCN的空间就大了很多,同时允许Maximum_Reasonable_scn_rate 设为更大的值,设定了一个SCN compatibility 的参数,兼容性特性有4个选项,可以修改为:1、2、3 ,最大增长速率可以设定到每秒96K,这样用户就可以根据实际情况自行选择SCN增长速率,为了让所有用户逐渐过渡到96K Oracle在SCN补丁中启用了一个AUTO_ROLLOVER的机制,为每个 SCN 的兼容性设置了时间点,也就是说,低级别的兼容性将在一定的时间后自动过期,而最终切换时间点设定为2019年6月23日,全世界所有的数据库都将在2019年6月23日统一调整到兼容性 3, (限于打过SCN补丁的11G和所有12C以后的版本)SCN compatibility 3 级允许更高的 SCN 增长率, 但并不改变系统中SCN自身变化的速率,也不会修改当前的SCN,只是让系统在当前时间点可以生成更大的SCN,应对更忙的数据库,更高的事务速率。
对用户的影响
如果所有数据库的事务处理速率没有任何重大变化, SCN都低于低速率的当前最大SCN允许值,应用补丁和未应用补丁的数据之间使用DBLINK还是可以正常的访问,不受应用补丁后允许更大速率的影响。
如果应用了补丁数据允许更大的增长速率,同时因为数据库SCN使用较快比如超过了32K每秒, 那当前SCN如果超过了未打补丁数据库的最大SCN,两个库通过DBLINK访问时就会因为无法同步SCN,而访问会被拒绝。而这种情况需要综合几个条件, 发生的几率不高。
但是由于之后maximum reasonable SCN 增速不一致, 可能会造成DBLINK不可用的情况。
如果96K的数据库和16K的数据库在同一个DBLINK网络里的时候, 如果SCN正常增长, 系统不会有什么影响。
但是当SCN增速较大, 96K速率的数据库当前SCN超过低速率的数据库的最大可允许SCN的时候, 就会出现ORA-19706错误。
行动指南
毕竟6月23日迫在眉睫, 我们需要做哪些事情确保平滑过渡呢?
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数据库版本为11.1.0.2之前, 包括10G的所有版本, 并且当前数据库与其他高版本数据库有DBLINK通信, 需要升级到支持的版本。
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如果是11.1.0.7或者11.2.0.3则需要升级到指定的PSU或者更高版本。
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12.2.0.1和更高版本,11.2.0.4 和12.1.0.2 的patchset 已经包含了该修正。
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详细情况请参考如下官方文档(可在MOS中搜索 2335265.1):
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Recommended patching and actions for Oracle database versions 12.1.0.1, 11.2.0.3 and earlier - before June 2019 (Doc ID 2335265.1)
列表如下 :
9i 请升级到11.2.0.4 或更高版本
10G 请升级到11.2.0.4 或更高版本
11.2.0.1,11.2.0.2 请升级到11.2.0.4 或更高版本
11.1.0.2 请升级到11.2.0.4 或更高版本
11.1.0.7 PSU 11.1.0.7.20 patch 18522513
11.1.0.7(windows ) Patch 18944208 (Win x64) | Patch 18944207 (Win 32-Bit)
11.2.0.1,11.2.0.2 请升级到11.2.0.4 或更高版本
11.2.0.3 PSU 11.2.0.3.9 Patch 17540582
11.2.0.3(windows) Patch 18075406 (Win X64),Patch 18075405 (win 32)
11.2.0.3(Exadata) Exadata PSU 11.2.0.3.22 Patch 7747147
相关问答
1. 不升级/不打补丁现有DB Link或数据库就必然会有问题吗?
不是!系统SCN的变化是基于系统的繁忙情况,事务的多少和DBLINK的同步, 在打上该补丁后,系统SCN的变化速度并不改变,只是允许系统上支持更繁忙事务和当前SCN允许更大的值,这样在通过DBLINK同步到其他低SCN又未打补丁的系统上时,才会有可能造成DB link访问拒绝或其它未知问题。
2. 升级/打补丁之后DB Link因SCN拒绝或SCN headroom问题就不存在了么?
不是。 该补丁本质只是增大了SCN增长速度和上限限制,如果某系统上依然存在bug或其他原因导致SCN的异常增长, 即使是所有系统都打上了该补丁,DB Link间的SCN同步依然会发生,同样会将SCN的异常传播到整个DB Link网络,SCN Headroom问题依然存在。
3. 对于10.2 版本以及更早版本影响
如果不存在SCN headroom问题和也不存在DB Link 指向已安装补丁的数据库,可以不做任何改变;
2019年6月之后,如果老版本数据库和已安装了补丁并使用了新的SCN兼容性的数据库存在DB Link,如果已安装补丁数据库SCN 使用速度没有变化(虽然已允许更快的速率),老版本的DB Link仍可以正常访问; 如果DB Link 另一端已安装补丁的数据库SCN 增长超过了16K, 可能就会因为DB Link 同步老版本的数据库SCN导致SCN headroom问题甚至拒绝链接,并且那时需要断开这些DB Link连接或升级。Oracle研发目前正在评估为10.2.0.5提供补丁的需求和可行性。
4. 对于11.2.0.4,12.1.0.2和12.2.0.1版本数据库需要做什么?
什么都不用做, 所有需要的修补程序已包含在这些版本中,但是并不是SCN就不会有SCN headroom问题,只是概率非常低,很少有数据库事务率会使用SCN每秒增长超过90多K。
5. 未安装补丁的数据库DBLINK间是否会有问题?
不会, 两个未修复的数据库或两个旧版本的数据库之间,如10204,9i的版本数据DB Link连接不受此更改的影响。
6. 应该优先处理什么样的系统?
综上,我们应该优先处理环境中目前是否存在SCN增长过快的系统和SCN headroom天数较小的系统。建议检查目前环境中的所有数据库的SCN值和headroom是否都大于30天。
如何查看具体的DBLINK信息?
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所有的数据库版本可以使用DBA_DB_LINKS视图查看现在数据库中存在的DB Link。
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对于12.1以后的数据库可以查询dba_db_link_sources视图查看。
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从12.2 版本起数据库提供了DBA_EXTERNAL_SCN_ACTIVITY 视图可以排查SCN 的跳跃信息,更新信息查看MOS note ID 2171090.1。