ORACLE 段 segement 的HEADER_BLOCK结构分析详解
前言
段（segment）是一种在数据库中消耗物理存储空间的任何实体（一个段可能存在于多个数据文件中，因为物理的数据文件
是组成逻辑表空间的基本物理存储单位）
最近在学习段（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。
总结
前言
段（segment）是一种在数据库中消耗物理存储空间的任何实体（一个段可能存在于多个数据文件中，因为物理的数据文件
是组成逻辑表空间的基本物理存储单位）
最近在学习段（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。
总结
以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对的支持。
