Oracle基本数据类型存储格式浅析——物理ROWID

原文链接： https://www.modb.pro/db/22554?cyn 

摘要：描述Oracle数据库的物理ROWID类型的存储结构

Oracle的ROWID用来唯一标识表中的一条记录，是这条数据在数据库中存放的物理地址。
Oracle的ROWID分为两种：物理ROWID和逻辑ROWID。索引组织表使用逻辑ROWID，其他类型的表使用物理ROWID。其中物理ROWID在Oracle的8版本中进行了扩展，Oracle7及以下版本使用约束ROWID，Oracle8及以上版本使用扩展ROWID。本文描述物理扩展ROWID，由于约束ROWID仅仅是为了兼容早期版本，因此不做讨论。

sql> create table test_rowid (id number, row_id rowid);
表已创建。
sql> insert into test_rowid values (1, null);
已创建 1 行。
sql> update test_rowid set row_id = rowid where id = 1;
已更新 1 行。
sql> commit;
提交完成。
sql> select rowid, row_id from test_rowid;
ROWID              ROW_ID
------------------ ------------------
AAABnRAAGAAAACWAAA AAABnRAAGAAAACWAAA

Oracle的物理扩展ROWID有18位，每位采用64位编码，分别用A _Z、az、0~9、+、/共64个字符表示。A表示0，B表示1，……Z表示25，a表示26，……z表示51，0表示52，……，9表示61，+表示62，/表示63。
ROWID具体划分可以分为4部分。
1.OOOOOO：前6位表示DATA OBJECT NUMBER，将起转化位数字后匹配DBA_OBJECTS中的DATA_OBJECT_ID，可以确定表信息。
如上面例子中的DATA OBJECT NUMBER是AAABnR，转化位数字是1×64×64 ＋39×64 ＋ 17。

sql> select owner, object_name from dba_objects 
  2  where data_object_id = 1*64*64 + 39*64 + 17;
OWNER                          OBJECT_NAME
------------------------------ -----------------------------
YANGTK                         TEST_ROWID

2.FFF：第7到9位表示相对表空间的数据文件号。
上面的例子中是AAG，表示数据文件6。

sql> select file_name, tablespace_name from dba_data_files where relative_fno = 6;
FILE_NAME                                     TABLESPACE_NAME
--------------------------------------------- ---------------
E:\ORACLE\ORADATA\TEST\YANGTK01.DBF           YANGTK

3.BBBBBB：第10到15位表示这条记录在数据文件中的第几个BLOCK中。
上面的例子是AAAACW，转化位数字是2×64＋22，表示这条记录在数据文件中的第150个BLOCK。
4.RRR：最后3位表示这条记录是BLOCK中的第几条记录。
上面的例子是AAA，表示第0条记录（总是从0开始计数）。

sql> alter system dump datafile 6 block 150;
系统已更改。
sql> select row_id, dump(row_id, 16) dump_rowid from test_rowid;
ROW_ID             DUMP_ROWID
------------------ -------------------------------------------------
AAABnRAAGAAAACWAAA Typ=69 Len=10: 0,0,19,d1,1,80,0,96,0,0

找到对应的dump文件，可以发现类型的信息

*** 2004-12-21 17:58:26.000
*** SESSION ID:(13.91) 2004-12-21 17:58:26.000
Start dump data blocks tsn: 6 file#: 6 minblk 150 maxblk 150
buffer tsn: 6 rdba: 0x01800096 (6/150)
scn: 0x0000.2e389c16 seq: 0x01 flg: 0x06 tail: 0x9c160601
frmt: 0x02 chkval: 0xc97d type: 0x06=trans data
Block header dump:  0x01800096
 Object id on Block? Y
 seg/obj: 0x19d1  csc: 0x00.2e389c0f  itc: 2  flg: O  typ: 1 - DATA
     fsl: 0  fnx: 0x0 ver: 0x01
 
 Itl           Xid                  Uba         Flag  Lck        Scn/Fsc
0x01   0x0003.009.00000057  0x0080004b.0042.56  --U-    1  fsc 0x0000.2e389c16
0x02   0x0000.000.00000000  0x00000000.0000.00  ----    0  fsc 0x0000.00000000
 
data_block_dump,data header at 0x651105c
===============
tsiz: 0x3fa0
hsiz: 0x14
pbl: 0x0651105c
bdba: 0x01800096
     76543210
flag=--------
ntab=1
nrow=1
frre=-1
fsbo=0x14
fSEO=0x3f89
avsp=0x3f7b
tosp=0x3f7b
0xe:pti[0] nrow=1 offs=0
0x12:pri[0] offs=0x3f89
block_row_dump:
tab 0, row 0, @0x3f89
tl: 17 fb: --H-FL-- lb: 0x1  cc: 2
col  0: [ 2]  c1 02
col  1: [10]  00 00 19 d1 01 80 00 96 00 00
end_of_block_dump
End dump data blocks tsn: 6 file#: 6 minblk 150 maxblk 150

有时需要查看表的DUMP信息，但是很难准确定位表中数据开始于哪个BLOCK，根据ROWID中包含的信息就可以方便的找到起始BLOCK。
下面简单描述一下ROWID类型是如何存储的。

sql> select row_id, dump(row_id, 16) dump_rowid from test_rowid;
ROW_ID             DUMP_ROWID
------------------ -------------------------------------------------
AAABnRAAGAAAACWAAA Typ=69 Len=10: 0,0,19,d1,1,80,0,96,0,0

前4位表示ROWID的前6位，也就是DATA_OBJECT_ID信息。数据以数值的格式保存。

sql> select to_number('19d1', 'xxxxxx') from dual;
TO_NUMBER('19D1','XXXXXX')
--------------------------
                      6609
sql> select 1*64*64 + 39*64 + 17 from dual;
1*64*64+39*64+17
----------------
            6609

这里存在一个问题，根据ROWID的取值范围，OBJECT_DATA_ID最大的值是64的6次方，而根据DUMP，oracle只用了4位保存，因此取值范围是256的4次方。

sql> set numwid 12
sql> select power(64, 6), power(256, 4), power(64, 6)/power(256, 4) from dual;
 POWER(64,6) POWER(256,4) POWER(64,6)/POWER(256,4)
------------ ------------ ------------------------
 68719476736   4294967296                       16

可见，OBJECT_DATA_ID的最大值是4294967296，当超过这个值时会出现重复的情况。（当然，现实中不大可能）。
后面4位比较特殊，是数据文件号和BLOCK数的“和”值构成。
数据文件的数值乘64后保存在5、6位上。

sql> select to_number('0180', 'xxxx') from dual;
TO_NUMBER('0180','XXXX')
------------------------
                     384
sql> select 6*64 from dual;
        6*64
------------
         384

同时，6位BLOCK的值，也保存在这4位上，并与数据文件转存结果相加。仍然是以数字格式存放。

sql> select to_number('96', 'xxx') from dual;
TO_NUMBER('96','XXX')
---------------------
                  150
sql> select 2*64 + 22 from dual;
   2*64+22
----------
       150

由于采用两位保存数据文件的值，且最小单位是64，因此，ROWID中可以保存的数据文件数是1024，超过1024会造成ROWID的重复。

sql> select 256*256/64 from dual;
256*256/64
----------
      1024

由于BLOCK的值和数据文件共用这4位，因此BLOCK的第3位最大值应小于64，这样才能保证ROWID的不重复。因此BLOCK值的最大值应该是4194304。

sql> select 64*256*256 from dual;
64*256*256
----------
   4194304

最后两位保存BLOCK中记录的值。这个值的最大值是65536。

sql> select 256*256 from dual;
   256*256
----------
     65536

下面看一个例子，Oracle是如何将相对文件号和BLOCK号“共享”第5、6字节的。

sql> select blocks from user_segments where segment_name = 'TEST1';
    BLOCKS
----------
     86016
sql> select max(rowid), dump(max(rowid)) dump_rowid from test1;
MAX(ROWID)         DUMP_ROWID
------------------ -------------------------------------------
AAABy+AAJAAAU5EAAM Typ=69 Len=10: 0,0,28,190,2,65,78,68,0,12
sql> select dbms_rowid.rowid_relative_fno('AAABy+AAJAAAU5EAAM') fno, 
  2  dbms_rowid.rowid_block_number('AAABy+AAJAAAU5EAAM') block_num from dual;
       FNO  BLOCK_NUM
---------- ----------
         9      85572
sql> select 9*64, 2*256+65 from dual;
      9*64   2*256+65
---------- ----------
       576        577
sql> select 1*256*256 + 78*256 + 68 from dual;
1*256*256+78*256+68
-------------------
              85572

可以看到，5、6为的值除以64得到的商是相对文件号，余数是BLOCK号的高位，乘以65536后加上低两位才是BLOCK号。

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