Oracle体系结构

oracle体系结构由内存结构、进程结构、存储结构组成。其中，内存结构由sga、pga组成；进程结构由用户进程和oracle进程组成；存储结构由逻辑存储、物理存储组成。

如上图，数据库处理过程可以简单的描述为：

1，用户在其机器上运行基于oracle的应用程序(如：sql*plus、pl/sql developer等)，即启动用户进程。

2，客户机、服务器之间建立连接(connect)。

3，服务器为用户建立会话(session)，并为该会话建立一个pga(program global area，程序全局区)以存储与该会话相关的信息。在同一个连接中，不同的用户有不同的会话。

4，启动服务进程，由该服务进程负责执行该会话的各项任务。

5，用户进程发送sql语句(select、update、commit…。)

6，服务器进程解析、编译、执行sql语句，然后将结果写入数据库并返回结果给用户进程。

7，用户进程接收返回的sql执行结果。

8，在应用程序中显示sql执行结果。

总体结构分为三个部分，如下图。

其中：内存结构：包括sga和pga。使用内存最多的是sga，同时也是影响数据库性能的最大参数。

进程结构：包括前台进程、后台进程。前台进程是指服务进程和用户进程。

前台进程是根据实际需要而运行的，并在需要结束后立刻结束。后台进程是指在oracle数据库启动后，自动启动的几个操作系统进程。

存储结构：包括控制文件、数据结构、日志文件等操作系统文件。

oracle数据库的存储结构分为逻辑存储结构和物理存储结构，这两种存储结构既相互独立又相互联系。

逻辑存储结构主要描述oracle数据库的内部存储结构，即从技术概念上描述在oracle数据库种如何组织、管理数据。因此，逻辑存储结构是和操作系统平台无关的，是由oracle数据库创建和管理的。

物理存储结构主要描述oracle数据库的外部存储结构，即在操作系统种如何组织、管理数据。因此，物理存储结构是和操作系统平台有关的。

注意：必须对这两种存储结构有清晰的理解，并且要清楚在一个具体数据库应用系统中，这两种存储结构的具体对应关系，否则就不能进行正常的管理操作、数据库备份与恢复、性能优化等。

两种存储结构之间的关系，如下图：

从物理上看，数据库由控制文件、数据文件、重做日志文件等操作系统文件组成；

从逻辑上来看，数据库是由系统表空间、用户表空间等组成。

表空间是最大的逻辑单位，块是最小的逻辑单位。

逻辑存储结构中的块最后对应到操作系统中的块。

oracle的逻辑存储结构是由一个或多个表空间组成。

一个表空间(tablespace)由一组段组成。

一个段(segment)由一组区组成。

一个区(extent)由一批数据库块组成。

一个数据库块(block)对应一个或多个物理块。

逻辑结构示意图如下：

1）数据库块（database block）

块是数据库使用的i/o最小单元，又称逻辑块或oracle块。

一个数据库块对应一个或多个物理块，块的大小由参数db_block_size确定。

块的大小是操作系统块大小的整数倍。以win2k为例，操作系统块(os block)的大小为4kb，所以oracle block的大小可以是4kb，8kb，16kb等等。如果块的大小为4kb，某表每行的数据是100 bytes。

，如果某查询语句只返回1行数据，那么，在将数据读入到数据高速缓存时，读取的数据量时4kb而不是100 bytes。

数据块的结构包括块头和存储区两个部分。

第一部分：块头。

标题：包括通用的块信息，如块地址/段类型等，最佳大小为85-100bytes。

表目录：存储聚集中表的信息，这些信息用于聚集段。

行目录：包括这块中的有效行信息，允许使用每行开头的2bytes。

第二部分：存储区。

空闲区：这块中能插入或修改的一组空间。

行数据区：存储表或索引的数据。

控制块的几个参数：它们是互相消涨的。

pctfree（自由百分比） 20%左右用于行的update操作，在遇到pctfree后，这块被填满且不能进行insert操作。

pctused（占用百分比） 40%左右用于行的insert的操作，当块的百分比小于pctused时，可通过行delete或update来减少列存储。

inittrans 在单一块中最初活动的交易事务数。

maxtrans 在单一块中最大交易事务数。

2）区(extent)

区是数据库存储空间分配的逻辑单位，一个区由一组数据库块组成，区是由段分配的，分配的第一个区称初始区，以后分配的区称增量区。

决定extent的参数：

initial 最初分配的空间数(缺省为10k，5个数据块)

next 下一步分配的空间数。

maxextents 最大分配的extent数。

minextents 最小分配的extnet数，所有重做日志回滚段的存储结构，必须成对地分配extent

pctincrease 增长率，指数级增长，optimal 尽量设小，或为0(缺省为空，仅用于回滚段)

freelist

3）段（segment）

段是表空间中一个指定类型的逻辑存储结构，它由一个或多个区组成，段将占用并增长存储空间。

数据(表)段（data segment）存储表中的所有数据。

索引段（index segment）：存储表上最佳查询的所有索引数据。

临时段（temporary segment）存储表排序操作期间建立的临时表的数据。

回滚段（rollback segment）存储修改之前的位置和值。

4）表空间（tablespace）

表空间是最大的逻辑单位，对应一个或多个数据文件，表空间的大小是它所对应的数据文件大小的总和。

数据库、表空间、数据文件、数据库对象之间的关系，如下图：

表空间(tablespace)是数据库的逻辑划分，每个数据库至少有一个表空间，叫做系统表空间(system 表空间)。一个表空间只能属于一个数据库。

每个表空间由同一个磁盘上的一个或多个文件组成，这些文件称为数据文件。表空间的特性：

控制数据库数据磁盘分配。

限制用户在表空间中可以使用的磁盘空间大小。

表空间具有 online， offline， readonly， readwrite属性。

--修改表空间的属性：

sql> alter tablespace 表空间名称属性；

--查询表空间状态：

sql> select tablespace_name， status from dba_tablespaces;

注意： system， undo， temp表空间不能设为offline属性。

完成部分数据库的备份与恢复。

表空间通过数据文件来扩大，表空间的大小等于构成该表空间的所以数据文件的大小只和。

--查询表空间与数据文件对应关系：

sql> select tablespace_name， bytes， file_name from dba_data_files;

基于表空间的几个操作：

--查询用户缺省表空间：

sql> select username， default_tablespace from dba_users;

--查询表与存储该表的表空间：

sql> select table_name， tablespace_name from user_tables;

--修改用户缺省表空间：

sql> alter user username default tablespace tablespace_name;

--将数据从一个表空间移动到另一个表空间：

sql> alter table table_name move tablespace tablespace_name;

oracle 10g自动创建的表空间有：

example(实例表空间)

sysaux(辅助系统表空间)用于减少系统负荷，提高系统的作业效率。

system(系统表空间)存放关于表空间的名称、控制文件、数据文件等管理信息，是最重要的表空间。它属于sys、system两个schema(方案)，仅被这两个或其他具有足够权限的用户使用。但是均不可删除或者重命名system表空间。

temp(临时表空间) 临时表空间存放临时表和临时数据，用于排序。

undotbs(重做表空间)

users(用户的表空间) 用户表空间，永久存放用户对象和私有信息，也被成为数据表空间。

一般地：系统用户使用system表空间，非系统用户使用users表空间。

由控制文件来管理数据文件和日志文件。参数文件来寻找控制文件。

1）控制文件(control file)

控制文件是一个较小的二进制文件，用于描述数据库结构。

描述信息如下：

数据库建立的日期。

数据库名。数据库中所有数据文件和日志文件的文件名及路径。

恢复数据库时所需的同步信息。

要点注意：在打开和存取数据库时都要访问该文件。

镜像控制文件。

记录控制文件名及路径的参数为：control_files

可以用sql语句查看系统视图，如desc v$controlfile。

查看控制文件的名称和状态：select status,name from v$controlfile;

显示如下：e:\oracle\product\10.2.0\oradata\orcl\

e:\oracle\product\10.2.0\oradata\orcl\

2）数据文件(data file)

Oracle体系结构

Oracle体系结构

Oracle体系结构

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