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间，例如：

1 [oracle@zData ~]$uptime行时

2 17:00:17 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：

1 SQL> COLUMN STARTED_SINCE format A25

2 SQL> COLUMN UPTIME format A50

3 SQL> SELECT TO_CHAR (startup_time, 'DD-MON-YYYY HH24:MI:SS')started_since,

4 2 TRUNC (SYSDATE -(startup_time))

5 3 || ' day(s), ' || TRUNC ( 24 * ((SYSDATE - startup_time) -

6 4 TRUNC (SYSDATE - startup_time)))

7 5 || ' hour(s), '|| MOD (TRUNC ( 1440 * ( (SYSDATE - startup_time) -

8 6 TRUNC (SYSDATE - startup_time))),60)

9 7 || ' minute(s), '|| MOD (TRUNC ( 86400 * ( (SYSDATE - startup_time) -

10 8 TRUNC (SYSDATE - startup_time))),60)

11 9 || ' seconds' uptime

12 10 FROM v$instance;

13

14 STARTED_SINCE UPTIME

15 ---------------------------------------------------------------------------

16 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：

1 select pg_postmaster_start_time()as START_SINCE,

2 date_part('day',current_timestamp-pg_postmaster_start_time())||'day(s),'||

3 date_part('hour',current_timestamp-pg_postmaster_start_time())||'hour(s),'||

4 date_part('minutes',current_timestamp-pg_postmaster_start_time())||'minute(s),'||

5 date_part('seconds',current_timestamp-pg_postmaster_start_time())||'second(s)' as UPTIME;

6 start_since | uptime

7 -------------------------------+-----------------------------------------------------

8 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。

1 select date_trunc('day',current_timestamp-pg_postmaster_start_time());

2 date_trunc

3 ------------

4 26 days

5 (1 row)

6 eygle=# selectdate_trunc('hour',current_timestamp-pg_postmaster_start_time());

7 date_trunc

8 ------------------

9 26 days 22:00:00

10 (1 row)

也可以通过 extract 实现类似的功能：

1 selectextract(day from current_timestamp-pg_postmaster_start_time());

2 date_part

3 -----------

4 26

5 eygle=# select extract(hour fromcurrent_timestamp-pg_postmaster_start_time());

6 date_part

7 -----------

8 23

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

1 select current_timestamp;

2 current_timestamp

3 -------------------------------

4 2019-05-22 17:10:40.575532+08

5 (1 row)

6

7 eygle=# select current_date;

8 current_date

9 --------------

10 2019-05-2211 (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：

1 SQL> select sysdate,systimestamp from dual;

2

3 SYSDATE

4 -------------------

5 SYSTIMESTAMP

6 ---------------------------------------------------------------------------

7 2019-05-22 17:25:47

8 22-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：

1 transaction_timestamp()

2 statement_timestamp()

3 clock_timestamp()

4 timeofday()

5 now()

此外，通过 interval 可以对时间进行推移：

1 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？

1 select age(now(),date '1990-01-01');

2 age

3 -----------------------------------------

4 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：

1 select extract(epoch from now());

2 date_part

3 ------------------

4 1558519237.02995

5

6 eygle=# SELECT TIMESTAMP WITH TIME ZONE 'epoch' + 1558519237 * INTERVAL '1second';

7 ?column?

8 ------------------------

9 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：

1 mysql> select FROM_UNIXTIME(1558519237,'%Y-%m-%d %H:%i:%S');

2 +-----------------------------------------------+

3 | FROM_UNIXTIME(1558519237,'%Y-%m-%d %H:%i:%S') |

4 +-----------------------------------------------+

5 | 2019-05-22 18:00:37 |

6 +-----------------------------------------------+

7 1 row in set (0.00 sec)

8

9 mysql> select UNIX_TIMESTAMP('2019-05-22 18:00:37');

10 +---------------------------------------+

11 | UNIX_TIMESTAMP('2019-05-22 18:00:37') |

12 +---------------------------------------+

13 | 1558519237 |

14 +---------------------------------------+

15 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。

1 SQL> desc smon_scn_time

2 Name Null? Type

3 ------------------------------------------------- ----------------------------

4 THREAD NUMBER

5 TIME_MP NUMBER

6 TIME_DP DATE

7 SCN_WRP NUMBER

8 SCN_BAS NUMBER

9 NUM_MAPPINGS NUMBER

10 TIM_SCN_MAP RAW(1200)

11 SCN NUMBER

12 ORIG_THREAD NUMBER

13

14 SQL> select time_mp from smon_scn_time where rownum < 2;

15 TIME_MP

16 ----------

17 1558502931

18

19 SQL> select time_mp,time_dp from smon_scn_time where rownum < 2;

20 TIME_MP TIME_DP

21 ---------- -------------------

22 1558502931 2019-20 05-22 05:28:51

23

24 SQL> select time_mp,time_dp fromsmon_scn_time

25 2 where time_mp = (select max(time_mp) from smon_scn_time);

26

27 TIME_MP TIME_DP

28 ---------- -------------------

29 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：

1 select TIMESTAMP WITH TIME ZONE 'epoch' + 1558519988 * INTERVAL '1second';

2 ?column?

3 ------------------------

4 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：

1 [oracle@zData ~]$ date

2 Wed 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：

1 SQL> SELECT TO_CHAR(startup_time, 'DD-MON-YYYY HH24:MI:SS') started_at,

2 , TRUNC (SYSDATE -(startup_time))

3 2 || ' day(s), ' || TRUNC ( 24 *((SYSDATE - startup_time) -

4 3 TRUNC (SYSDATE - startup_time)))

5 4 || ' hour(s), '|| MOD (TRUNC ( 1440 *( (SYSDATE - startup_time) -

6 5 TRUNC (SYSDATE - startup_time))),60)

7 6 || ' minute(s), '|| MOD (TRUNC ( 86400 * ( (SYSDATE - startup_time) -

8 7 TRUNC (SYSDATE - startup_time))),60)

9 8 || ' seconds' uptime

10 9 FROM v$instance;

11 10

12 STARTED_AT UPTIME

13 ------------------------- --------------------------------------------------

14 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：

1 SQL> ! uptime

2 13:06:21 up 306 days, 19:00, 1 user, load average: 0.00,0.00, 0.0

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：

1 [root@jumper root]# cat a.c

2 int main(void){

3 unsigned int num = 0xffffffff;

4

5 printf("num is %d bits long\n", sizeof(num) * 8);

6 printf("num = 0x%x\n", num);

7 printf("num + 1 = 0x%x\n", num + 1);

8

9 return 0;

10 }

11 [root@jumper root]# gcc -o un a.c

12 [root@jumper root]# ./un

13 num is 32 bits long

14 num = 0xffffffff

15 num + 1 = 0x0

在这个 Linux 发行版本上，这个时间就此溢出：

1 SQL> ! uname -a

2 Linux moto 2.4.21-15.ELsmp #1 SMP Thu Apr 22 00:18:24 EDT 2004 i686 i686 i386GNU/Linux

3 SQL> ! cat /etc/redhat-release

4 Red Hat Enterprise Linux AS release 3 (Taroon Update 2)

根据 497 天再来计算一下：

1 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。

关于时间，Oracle 中有很多有意思的话题，参考：

https://www.eygle.com/archives/2007/09/497_day_linux_limit.html

https://www.eygle.com/archives/2004/11/job_can_not_execute_auto.html

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