揭秘Oracle数据库truncate原理

Posted 2021-04-30 DBAplus社群

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一、Truncate简介

无数次事故告诉我们，Truncate是一项很危险的动作。一不小心搞错，就会带来毁灭性的打击。我们都知道当Truncate命令发起之后，Oracle实际上并没有在删除底层数据块上的数据，而是要等到重用的时候才会把这一部分数据回收，于是这给了我们一个能够恢复数据库的机会。

二、知己知彼

对于Truncate单表来说，其实就相当于摧毁我们的一个段，我们数据库中的物理结构是由段区块三个构成的。首先我们要最需要了解的就是一张“图谱”？图谱是什么？就是一个段的组成结构，而最能表现段的构成的就是一个三级位图块的结构图。

我们可以看到一个段最先是由段头块构成的，段头其实就是第1个L3块，只有当这些无法记录下的时候，才会产生第2个L3级块，不过这种情况非常少见，段头块指向了若干的L2位图块，每个L2位图块又指向了若干L1位图块，L1位图块则指向了真正的数据块。

1.建立实验环境所需要的表

实验环境建立完成之后，我们就需要摸清楚我们的这个段A的位图及数据块分布情况，我们不直接从视图里面查，这里我们考虑需要通过bbed的方式从数据块中获取位图及数据块分布情况。

2.段头块/L3位图块指向了哪些L2位图块

段由哪些区间构成？这个信息我们需要从段头块中获取出来。当你创建一个段后，即使你没有往里面插入任何数据，系统也是会预先分配一些区给你的。所以段头块是那个块，我们可以通过dba_segments查询出来。就算truncate了这个段，我们仍然能够从dba_segments中查询到段头的信息。

找到了段头块，我们就可以用bbed挖掘下信息。

这里我们可以看到段头块的第一个offset是23。那么我们的段头块指向的L2位图块在offset 5192的位置。这里请记住段头块的标示是23。

从这里我们既可以找到我们的L2位图块，81004001，这里只有1个L2块，因为后面都是00000000(空)，因为涉及到操作系统字节序的问题，这里需要转换换成01400081。转换后我们可以使用下列查询找到文件号和块号。

3.L2位图块指向了哪些L1位图块

接下来我们可以继续读我们的L2位图块来寻找我们的L1位图块。可以看到L2的第一个offset是21。请记住L2位图块的标示是21。

L2指向L1数据块的位置从offset 116开始。到哪儿结束需要看后面有没有00000000(空)

通过上述查询，我们找到了7个L1块的信息。

4.L1位图块指向了哪些数据块

前面我们查到了我们的L2块上指向的L1块，并且清楚的知道哪个L1下面是满的，哪个L1下面还有空闲块。我们就从拿最后一个有空闲块的L1位图块进行分析。

可以看到L1的第一个offset是20。请记住L1位图块的标示是20。

L1指向数据块的位置从offset 204开始。到哪儿结束需要看后面有没有00000000(空)

大家可以看到这里的值是e0004001,08000000,00000000，下一组值是e8004001,08000000,08000000，然后面就是00000000(空)。

这两个的意思是告诉我们L1指向数据块的起始位置，比如e0004001，就是文件5，块224，也就是它自己本身。08000000就代表着这个块后面的连续7个块都是的。而e8004001,08000000,08000000，就是文件5，块232，08000000就代表着这个块后面的连续7个块也是的。而最后一个08000000则代表着offset，这里我们可以不用去管它。所以这里我们就能够知道我们的L1块下面具体的数据块有：224(它本身),225,226,227,228,229,230,231,232,233,234,235,236,237,238,239。我们来用下列语句查证一下。

可以看到223后面直接就是225，直接此处跳空，这是因为我们的224是L1位图块，后面紧跟着我们刚刚说的225,226,227,228,229,230,231,232,233。但是问题是，这里看不到后面的234到239？这是因为234到239还是空闲没有格式化过的块，但是它已经被L1锁定了。那么我们的L1能不能看到这些情况呢？我们可以观察offset 396。

这里可以看到的是11111111,11000000。那么这个代表什么意思呢？如果这个块是full的话，就是1，是unformatted的话就是0，正好和我们前面看到的吻合。

三、Truncate如何恢复?

1.Data Object ID恢复

前面我们介绍了我们的段的组成形式，这里来总结一下，首先是段头块，它指向了L2块，L2块指向了L1块，而L1块则指向了我们真实的物理数据块。试着想想，如果我们发起truncate之后，Oracle会怎么做？

我们先来看一下对象，当我们创建对象的之后，OBJECT_ID和data_object_id都会是一样的，但是当我们发生truncate之后，我们的object_id不会变，而data_object_id则会变掉。

这里可以看到我们Truncate表之后，data_object_id从75722变成了75727。我们分别看一下我们的段头块，L2位图块，L1位图块，数据块，这个ID是否有变化。分别从检查块130,129,224,225

通过对各个块的dump，发现段头和L2位图块的data_obj_id已经发生了改变，从ca270100变成了cf270100，而只有第一个L1发生了变化，数据块则没有发生改变。

那我们是不是把data_obj_id修改回来就能够恢复数据呢？

这里还需要修改数据字典，否则会报错。

2.段头高水位信息恢复

修改了这些东西后，我们会发现数据还是没有。我们还需要修改一些信息。一个很重要的信息就是段头上的高水位信息。在Truncate之前，段头上会记载。前面我们在讲L1块的时候说过：

可以看到223后面直接就是225，直接此处跳空，这是因为我们的224是L1位图块，后面紧跟着我们刚刚说的225,226,227,228,229,230,231,232,233。但是问题是，这里看不到后面的234到239？这是因为234到239还是空闲没有格式化过的块，但是它已经被L1锁定了。

所以我们现在的高水位的块是234，一般做全表扫描的查询就会查高水位以下(234)的块。我们来看下我们现在的高水位。

注意看这里的高水位是83004001，转换成文件号和块号，刚好是文件5块131。而前面的00000000，03000000，则代表着是扩展0，block 3，代表着高水位的位置。刚好是第一个extent的第三个块。128是L1，129是L2，130是段头块。而131则是第一个可以使用的数据块。所以这里记录了extent 0，block为3则代表了文件5的131号块。而08000000则代表了extent的大小，我们每个extents是由8个块组成的。

那在truncate之前，我们的高水位的块是文件5块234，我们从块128开始，每8个块是一个extent，234是第14个extent的第三个块。后面的6个块是没有插入数据的空块。这个在前面我dump 最后一个L1块得知。回顾一下，这里下面的块状态显示11111111 11000000。

所以我们这个地方要把高水位从00000000 03000000 08000000 83004001修改成0d000000 02000000 08000000 ea004001。0d000000代表13，表明是第十四个扩展，02000000代表02，表明是第三个块开始，而08000000还是一样代表着这个扩展是8个块的大小，而ea004001则代表着文件5块234。

修改完成之后，刷新buffer cache，然后重新查询。

3.Extents信息恢复

可以看到数据量不对，这是因为我们Truncate之后，在段头上只剩下了一个Extent的信息。而我们的Extents是有14个的，这需要我们在修改如下几个地方。Offset 264代表着我们Extents的数量，，这里修改成0e代表了14个extents。

修改完Extents的数量之后，还需要添加对应的Extents Map的信息。因为我们的Extents Map信息也被删除了。从我们的offset 280开始。

80004001 08000000这个Extents是我们第一个Extents。代表了文件5的块128。我们可以依次类推下列的信息出来。而08000000则代表有8个数据块构成一个Extents。

当然这些Extents Map修改完成之后，我们还需要在添加Auxillary Map。那什么是辅助的Map呢？我们从Offset 2736开始。

修改完成这些后，我们就能够查到我们全部的数据了。

此时我们切勿执行一些其他的操作，应该尽快的使用CTAS的方式将这个表进行备份或者是导出。因为段头块L2和L1的信息还一些是没有修改的。

至此，Truncate恢复完成。仔细的研究你才会发现，其实最重要的是摸清楚整个段的构造情况，只要你对整个段的构造情况，了若指掌，基本上恢复是很简单的。

所以对于Truncate恢复，我总结以下步骤：

1. 遍历所有数据文件的数据块，寻找offset 1是23的，23代表段头块，同时还要和相应的Data Object Id相同的，这个需要检索offset 272的位置。

2. 找到了段头块，我们就可以通过offset 5192寻找到我们的L2块。

3. 找到了L2块，我们就可以通过offset 116找到所有的L1块。找到了L1块，我们就等于找到了数据块。

4. 至此，我们就可以开始反向的构造段头块。

5. 修改段头块、L2块和第一个L1块的Data Object Id.，同时在修改数据字典。

6. 修改段头块的高水位信息。当然这里的高水位块的辨别，一定会是在最后一个Extents上，你可以设置到最后一个Extnets的最后一个块，这个信息的准备性其实无所谓，全表扫描的时候它一定会扫描这个块下面所有的块。

7. 修改段头上的Extents信息。

以上步骤完成之后，数据就可以查到，首要步骤就是CTAS重建该对象。

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