Oracle BCT（Block Change Tracking）与增量备份

墨墨导读：摘要：BCT（Block Change Tracking）是Oracle从10g开始有的特性。激活BCT，可以大大提高增量备份的性能。本文介绍了BCT的配置方法和影响。

作者介绍

姚远：鼎甲科技高级技术顾问，墨天轮MVP。Oracle ACE，华为云MVP，专注于 Oracle、MySQL 数据库多年，拥有 Oracle 10g、12c OCM, MySQL 5.6、5.7、8.0 OCP，并在：EMC、IBM p、RedHat、Cisco、SQL Server、DB2 等领域拥有 20 技术认证。两次获得国家部级科技进步奖，发明过两项计算机相关专利。现在广州鼎甲任高级技术顾问，向同事和客户提供Oracle 和 MySQL方面的培训和技术咨询。 内容列表

Oracle BCT的原理
Oracle BCT的配置方法
BCT跟踪文件的大小
BCT跟踪文件通常只记录8次增量备份块的变化
对增量备份性能的影响
对联机交易性能的影响
总结

Oracle BCT的原理

BCT（Block Change Tracking）是Oracle从10g开始有的特性。BCT的原理是记录数据文件里每个数据块的变化，并把这些变化信息保存在BCT的跟踪文件中。启动BCT后，RMAN或者XTTS进行增量备份时使用BCT跟踪文件里的信息，只读取改化的数据块，而不用再对全部数据文件进行扫描，从而提高了RMAN或者XTTS增量备份的性能。

Oracle BCT的配置方法

检查BCT的配置：

代码语言：javascript复制

SQL> COL STATUS   FORMAT A8
COL FILENAME FORMAT A60
 
SQL> SELECT STATUS, FILENAME FROM   V$BLOCK_CHANGE_TRACKING;

STATUS   FILENAME
-------- ------------------------------------------------------------
DISABLED

BCT跟踪文件默认位于系统参数DB_CREATE_FILE_DEST指定的目录下，使用下面的命令可以激活BCT：

代码语言：javascript复制

SQL> SHOW PARAMETER DB_CREATE_FILE_DEST

NAME             TYPE        VALUE
------------------------------------ ---------------------- ------------------------------
db_create_file_dest         string         DATA3


SQL> ALTER DATABASE ENABLE BLOCK CHANGE TRACKING;

Database altered.

SQL> col filename form a60
SQL> select filename, status, bytes from   v$block_change_tracking;

FILENAME                 STATUS           BYTES
------------------------------------------------------------ -------------------- ----------
 DATA3/ORCL/CHANGETRACKING/ctf.287.1062173021         ENABLED        11599872

用户也可以指定跟踪文件的位置，但注意在RAC环境中，跟踪文件要能被所有的节点都访问到：

代码语言：javascript复制

SQL> ALTER DATABASE ENABLE BLOCK CHANGE TRACKING 
  USING FILE '/u01/app/oracle/oradata/orcl/rman_change_track.f' REUSE;  2  

Database altered.

SQL> SELECT STATUS, FILENAME FROM   V$BLOCK_CHANGE_TRACKING;  

STATUS   FILENAME
-------- ------------------------------------------------------------
ENABLED  /u01/app/oracle/oradata/orcl/rman_change_track.f

注意：BCT的实施要在全量备份之前，否则增量备份时不会起作用，很多人误以为在增量备份之前即可。取消BCT的命令如下：

代码语言：javascript复制

ALTER DATABASE DISABLE BLOCK CHANGE TRACKING;

BCT跟踪文件的大小

BCT跟踪文件采用位图记录对应块的变化，一位（bit）对应32K的数据，BCT跟踪文件会保存8个备份集的块变化，再加上当前状态，因此BCT跟踪文件大小大约是数据库大小的3000分之一，一个1T的数据库对应的BCT跟踪文件的大小是30M，对应RAC环境，BCT跟踪文件大小还要乘以节点数，因此计算公式是：BCT跟踪文件大小=节点数*(数据库大小/30000）。

BCT跟踪文件通常只记录8次增量备份块的变化

在启用了块更改跟踪的数据库上，如果执行了8个以上的RMAN增量备份而没有将它们合并为完整备份，BCT跟踪文件可能无法使用。这个限制由隐含参数 “_bct_bitmaps_per_file"参数决定。这个参数设置每个数据文件要存储的位图数，其默认值为8。为了避免此问题，可以运行不超过8个增量备份就进行一次全量备份，也可以增加”_bct_bitmaps_per_file"参数。下面这个例子在最后一步执行增量备份的时候将无法使用BCT跟踪文件，因为最初的0级备份的信息已经被覆盖了。

执行全量备份 rman> BACKUP INCREMENTAL LEVEL 0 DATABASE;
执行7次 differential增量备份 rman> BACKUP INCREMENTAL LEVEL 1 DATABASE;
执行cumulative增量备份 rman> BACKUP INCREMENTAL LEVEL 1 CUMULATIVE DATABASE;

对增量备份性能的影响

增量备份的过程由两部分组成，扫描在全量备份后变化的块和将变化的块写入备份集。激活BCT对增量备份的性能提高和变化的块成正比，最极端的情况是全量备份后没有任何数据块发生变化，激活BCT可以把增量备份的时间降低到几乎为零。一般推荐数据库的块变化小于20%时应该激活BCT。v$backup_datafile视图中包含一个名为used_change_tracking的列，对于增量备份级别>0，此列的值为YES表示RMAN使用了BCT跟踪文件以加速增量备份，这时读取的块和数据文件的总块数之比反应了激活BCT后效率的提升，可以使用下面的SQL查询增量备份中每个数据文件的效率的提升：

代码语言：javascript复制

SQL>  select file#,
            avg(datafile_blocks),
            avg(blocks_read),
            avg(blocks_read/datafile_blocks) * 100 as "% read for backup"
       from v$backup_datafile
      where incremental_level > 0
        and used_change_tracking = 'YES'
      group by file#
      order by file#;  2    3    4    5    6    7    8    9  

     FILE# AVG(DATAFILE_BLOCKS) AVG(BLOCKS_READ) % read for backup
---------- -------------------- ---------------- -----------------
   1     120320        109  .090591755
   3     204800        191  .093261719
   4      43520        209  .480238971
   7        640          1      .15625
   9      37120         17  .045797414
  10      60160          1  .001662234
  11     776320         13  .001674567
  12        640          1      .15625
  20    9650176          1  .000010363
  21    9043968          1  .000011057

10 rows selected.

这里有一个激活bct之前和之后增量备份对比的例子：

对联机交易性能的影响

目前业界的情况是：激活BCT对绝大多数数据库的性能影响几乎为零，但对数据仓库类型的数据库在大量数据导入时会有影响，例如使用ETL工具向数据仓库中大量插入数据时。这要从BCT的原理说起，激活BCT后，Oracle会增加一个进程，进程名类似ora_ctwr_orcl。这个进程跟踪变化的块，并将变化的块记录到内存的一个称之为“CTWR buffer”的私有区域，这个区域的记录会刷新到BCT跟踪文件中。当在短期内有大量的变化数据块，造成CTWR buffer中的记录不能及时刷新到BCT跟踪文件中时，会产生一个等待事件“block change tracking buffer space”，如果监控到这个等待事件在DB time里的占比较高，则说明激活BCT对数据库的性能产生了影响，这时通常有以下3种解决方案：

将BCT跟踪文件放入更快的硬盘中；
增加CTWR buffer， Oracle通常是不允许用户调整CTWR buffer的大小，但Oracle内部有个隐含参数“_bct_public_dba_buffer_size”可以调整CTWR buffer的大小，和这个参数相关的另外一个隐含参数“_bct_public_dba_buffer_allocation_max”要一起调整才会起作用。注意调整隐含参数是有较大风险的变更，Oracle是不支持的。
disable BCT。

总结

对大型的生产数据库通常应激活BCT，对联机交易几乎没有影响，同时可以大大提高增量备份的性能。

墨天轮原文链接：https://www.modb.pro/db/44096

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