从 Oracle 到 PostgreSQL :从 Uptime 到数据库实例运行时间

在接触操作系统时,我们常常习惯通过 uptime 来看看系统的启动运行时间,例如:

[oracle@zData ~]$uptime17:00:17 up 656 days, 22:18,  4 users, load average: 0.16, 0.16, 0.14

在 Oracle 数据库中,同样类似的,可以计算出数据库的启动时间,以了解数据库实例连续运行的时间。以下的 SQL 查询,通过时间运算得出了数据库的相关运行时间值:

SQL> COLUMN STARTED_SINCE format A25SQL> COLUMN UPTIME format A50SQL> SELECT TO_CHAR (startup_time, 'DD-MON-YYYY HH24:MI:SS')started_since,2         TRUNC (SYSDATE -(startup_time))3         || ' day(s), ' || TRUNC (  24 * ((SYSDATE - startup_time) -4         TRUNC (SYSDATE - startup_time)))5         || ' hour(s), '|| MOD (TRUNC (  1440 * ( (SYSDATE - startup_time) -6         TRUNC (SYSDATE - startup_time))),60)7         || ' minute(s), '|| MOD (TRUNC (  86400 * ( (SYSDATE - startup_time) -8         TRUNC (SYSDATE - startup_time))),60)9         || ' seconds' uptime10 FROM v$instance; STARTED_SINCE              UPTIME---------------------------------------------------------------------------08-DEC-2018 21:36:19     164 day(s), 19 hour(s), 19 minute(s), 13seconds

在 PostgreSQL 中,同样可以通过查询得到类似的效果:

select pg_postmaster_start_time()as START_SINCE,date_part('day',current_timestamp-pg_postmaster_start_time())||'day(s),'||date_part('hour',current_timestamp-pg_postmaster_start_time())||'hour(s),'||date_part('minutes',current_timestamp-pg_postmaster_start_time())||'minute(s),'||date_part('seconds',current_timestamp-pg_postmaster_start_time())||'second(s)' as UPTIME;          start_since          |                       uptime                        -------------------------------+----------------------------------------------------- 2019-04-25 18:13:25.968474+08 | 26day(s),23 hour(s),4 minute(s),1.279786 second(s)

在 PostgreSQL 中,关于时间处理的两个函数非常有用,date_part 可以将日期中的不同部分抽取出来,而 date_trunc 则类似 Oracle 中 Trunc 函数的作用,将时间进行截取处理。

select date_trunc('day',current_timestamp-pg_postmaster_start_time()); date_trunc ------------ 26 days(1 row)eygle=# selectdate_trunc('hour',current_timestamp-pg_postmaster_start_time());    date_trunc    ------------------ 26 days 22:00:00(1 row)

也可以通过 extract 实现类似的功能:

selectextract(day from current_timestamp-pg_postmaster_start_time()); date_part -----------        26eygle=# select extract(hour fromcurrent_timestamp-pg_postmaster_start_time()); date_part -----------        23

PostgreSQL 中,用户返回当前时间的函数有 current_date、current_time 和 current_timestamp 等:

select current_timestamp;       current_timestamp       ------------------------------- 2019-05-22 17:10:40.575532+08(1 row) eygle=# select current_date; current_date -------------- 2019-05-22(1 row)

这和 Oracle 数据库非常相似,通过 sysdate 和 systimestamp 能够返回 Oracle 的当前时间,以下是 Oracle 数据库中的语法:

SQL> select sysdate,systimestamp from dual; SYSDATE-------------------SYSTIMESTAMP---------------------------------------------------------------------------2019-05-22 17:25:4722-MAY-19 05.25.47.109129 PM +08:00

注意,dual 表是Oracle中的特殊存在,而 PostgreSQL 的函数不需要这样的依托直接返回了结果。

在 PostgreSQL 中,功能近似的函数特别丰富,例如如下这些函数:

transaction_timestamp()statement_timestamp()clock_timestamp()timeofday()now()

此外,通过 interval 可以对时间进行推移:

select now() + interval '2 years';           ?column?           ------------------------------ 2021-05-22 17:51:13.98532+08 eygle=# select now() + interval '1 month';           ?column?            ------------------------------- 2019-06-22 17:52:12.737686+08(1 row) eygle=# select now() - interval '1 week';           ?column?            ------------------------------- 2019-05-15 17:52:26.425832+08(1 row)eygle=# select now() + '10 min';           ?column?            ------------------------------- 2019-05-22 18:02:35.013766+08(1 row)

在 PostgreSQL 中还有一个有趣的函数 age,可以用来计算年龄,1990年出生的同学们竟然马上要30岁啦,成家了没,同学们?

select age(now(),date '1990-01-01');                   age                   ----------------------------------------- 29 years 4 mons 21 days17:58:43.875068

在计算机系统中,还有一个特殊的时间计算方法,叫做 Unix Time,这个时间是自 UTC 时间 1970-01-01 00:00:00至今的秒数,这个计时方式同样被传导到数据库中。(如下图所示)

在 PostgreSQL 中,可以通过 epoch(即特定时点 1970-01-01 00:00:00 UTC)为起点进行计算。以下是两个方向的转换方式:

select extract(epoch from now());    date_part     ------------------ 1558519237.02995 eygle=# SELECT TIMESTAMP WITH TIME ZONE 'epoch' + 1558519237 * INTERVAL '1second';        ?column?        ------------------------ 2019-05-22 18:00:37+08

在 MySQL 中,通过 FROM_UNIXTIME和 UNIX_TIMESTAMP 函数可以实现类似的转换和计算:

mysql> select FROM_UNIXTIME(1558519237,'%Y-%m-%d %H:%i:%S');+-----------------------------------------------+| FROM_UNIXTIME(1558519237,'%Y-%m-%d %H:%i:%S') |+-----------------------------------------------+| 2019-05-22 18:00:37                           |+-----------------------------------------------+1 row in set (0.00 sec) mysql> select UNIX_TIMESTAMP('2019-05-22 18:00:37');+---------------------------------------+| UNIX_TIMESTAMP('2019-05-22 18:00:37') |+---------------------------------------+|                           1558519237 |+---------------------------------------+1 row in set (0.02 sec)

在 Oracle 的数据库中,UnixTime 同样是非常重要的,在 SYS 用户的 SMON_SCN_TIME字典中记录中 Unix Time 和 Date 时间的对应,TIME_MP 和 TIME_DP 两个字段记录的就是这样的信息,这些信息在恢复时非常重要,Oracle 又将时间和 SCN 关联了起来。

SQL> desc smon_scn_timeName                         Null?   Type------------------------------------------------- ----------------------------THREAD                        NUMBERTIME_MP                       NUMBERTIME_DP                       DATESCN_WRP                       NUMBERSCN_BAS                       NUMBERNUM_MAPPINGS                       NUMBERTIM_SCN_MAP                       RAW(1200)SCN                                NUMBERORIG_THREAD                        NUMBER SQL> select time_mp from smon_scn_time where rownum < 2;TIME_MP----------1558502931 SQL> select time_mp,time_dp from smon_scn_time where rownum < 2;TIME_MP TIME_DP---------- -------------------1558502931 2019-05-22 05:28:51 SQL>  select time_mp,time_dp fromsmon_scn_time2 where time_mp = (select max(time_mp) from smon_scn_time); TIME_MP TIME_DP---------- -------------------1558519988 2019-05-22 10:13:08

Oracle 数据库中没有提供转换函数,我们通过 PostgreSQL 转换一下验证:

select TIMESTAMP WITH TIME ZONE 'epoch' + 1558519988 * INTERVAL '1second';        ?column?        ------------------------ 2019-05-22 18:13:08+08

注意到转换的时间和 Oracle 记录的 TIME_DP相差了 8 个小时,这是什么原因呢?这是因为数据库操作系统采用的是 CST 时间:

[oracle@zData ~]$ dateWed May 22 18:27:35 CST 2019

CST 时间和 UTC 时间相差 8 小时(CST = UTC + 8),smon_scn_time 记录的时间按照 CST 时间进行了换算,实际上是非常精确的吻合。

在 Oracle 数据库中,还有一个动态性能视图 V$TIMER 记录了 epoch 时间,官方文档这样描述(来自 19c 文档):

V$TIMER displays the elapsed time in hundredths of a second. Time ismeasured since the beginning of the epoch, which is operating system specific,and wraps around to 0 again whenever the value overflows four bytes (roughly497 days).

这段描述说明 V$TIMER 记录的是厘秒,从 epoch 时间起点量度,这个值来自操作系统,由于在数据库中使用 4 bytes 记录,当主机连续运行大约 497 天之后,这个值会归零重新开始。在 Oracle 9i 中,因为 JOB 的时间定义依赖这个值,所以存在一个 BUG 是 497 天后所有 JOB 会停止执行。

多年以前遇到过一个有趣的故事,在这里引用一下。

某日,同事告诉我一个发现,他说一台数据库的运行时间超过了操作系统的启动时间。

从数据库内部可以查询到数据库实例的启动时间:

SQL> SELECT TO_CHAR(startup_time, 'DD-MON-YYYY HH24:MI:SS') started_at,2            TRUNC (SYSDATE -(startup_time))3        || ' day(s), ' || TRUNC (  24 *((SYSDATE - startup_time) - 4        TRUNC (SYSDATE - startup_time)))5        || ' hour(s), '|| MOD (TRUNC (  1440 *(  (SYSDATE - startup_time) - 6        TRUNC (SYSDATE - startup_time))),60)7        || ' minute(s), '|| MOD (TRUNC ( 86400 * (  (SYSDATE - startup_time) - 8        TRUNC (SYSDATE - startup_time))),60)9        || ' seconds' uptime10  FROM v$instance;
STARTED_AT                UPTIME------------------------- --------------------------------------------------05-JUL-2005 10:36:58      803 day(s), 2 hour(s), 27 minute(s),55 seconds

从这里看数据库实例启动了 803 天左右,也就是说自 2005-07-05 开始这个数据库一直在不间断的运行着。而从操作系统的 uptime 来看,系统不过启动了 306 天:

SQL> ! uptime13:06:21  up 306 days, 19:00,  1 user,  load average: 0.00,0.00, 0.00

同事问我原因,首先我们检查 alert 文件,发现数据库的确是 2005 年启动的。再研究一下,发现这是又一次时间溢出的问题, 由于某些 Linux 内核使用 32 位无符号长整型来计算时间,32 位的最大值就是 0xffffffff,再加 1 就将溢出变为 0。

以下一小段 C 代码可以解释这种溢出:

[root@jumper root]# cat a.cint main(void){unsigned int num = 0xffffffff;
printf("num is %d bits long\n", sizeof(num) * 8);printf("num = 0x%x\n", num);printf("num + 1 = 0x%x\n", num + 1);
return 0;}[root@jumper root]# gcc -o un a.c[root@jumper root]# ./unnum is 32 bits longnum = 0xffffffffnum + 1 = 0x0

在这个 Linux 发行版本上,这个时间就此溢出:

SQL> ! uname -aLinux moto 2.4.21-15.ELsmp #1 SMP Thu Apr 22 00:18:24 EDT 2004 i686 i686 i386GNU/LinuxSQL> ! cat /etc/redhat-releaseRed Hat Enterprise Linux AS release 3 (Taroon Update 2)

根据 497 天再来计算一下:

SQL> select 803 - 306 from dual;803-306----------497

当前数据库的显示是正确的,803 天减去 uptime 显示时间,得出的正好是 497 天。

原文发布于微信公众号 - 数据和云(OraNews)

原文发表时间:2019-06-03

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