Oracle数据库体系结构概论

           Oracle数据库体系结构概论

我们从一张图来讲解一个Oracle数据都有哪些结构以及这些结构之间的关系是什么。

1、逻辑结构

1.1、User process（用户进程）：

     管理Oracle客户端的用户登录。当用户运行一个应用程序时，系统就为它建立一个用户进程。

1.2、Server process（服务器进程）：

     帮助Oracle客户端连接到服务端。服务器进程处理与之相连的用户进程的请求，它与用户进程相通讯，为相连的用户进程的ORACLE请求服务。

1.3、PGA（program global area 程序全局区）：

    管理每次会话的sql执行。PGA分成以下几个部分组成：
    3.1、private sql area：私有sql区
    3.2、session memory：会话记忆区
    3.3、sql work areas：sql工作区

1.4、数据库实例（Instance）：

      数据库实例分为两个组成部分：SGA和background Process。
     当在计算机服务器上启动Oracle数据库后，称服务器上启动了一个Oracle实例（Instance）。ORACLE 实例（Instance）是存取和控制数据库的软件机制，它包含系统全局区（SGA）和ORACLE进程两部分。SGA是系统为实例分配的一组共享内存缓冲区，用于存放数据库实例和控制信息，以实现对数据库中数据的治理和操作。　　
　　进程是操作系统中一个极为重要的概念。一个进程执行一组操作，完成一个特定的任务.对ORACLE数据库治理系统来说，进程由用户进程、服务器进程和后台进程所组成。　　
　　当用户运行一个应用程序时，系统就为它建立一个用户进程。服务器进程处理与之相连的用户进程的请求，它与用户进程相通讯，为相连的用户进程的ORACLE请求服务。　　
　　为了提高系统性能，更好地实现多用户功能，ORACLE还在系统后台启动一些后台进程（background Process），用于数据库数据操作。

1.4.1、SGA（systerm global area 系统全局区）：

　　SGA是Oracle为一个实例分配的一组共享内存缓冲区，它包含该实例的数据和控制信息。SGA在实例启动时被自动分配，当实例关闭时被收回。数据库的所有数据操作都要通过SGA来进行。SGA有以下几个组成部分：

1.4.1.1、Shared Pool（共享池）：包含用来处理的SQL语句信息。

　　它包含共享SQL区（Library Cache）和 数据字典存储区（Data Dictionary Cache）。共享SQL区包含执行特定的SQL语句所用的信息。数据字典区用于存放数据字典，它为所有用户进程所共享。

1.4.1.2、Database Buffer Source（数据库缓冲资源）：存放数据库中数据库块的拷贝。

　　 它是由一组缓冲块所组成，这些缓冲块为所有与该实例相链接的用户进程所共享。缓冲块的数目由初始化参数DB_BLOCK_BUFFERS确定，缓冲块的大小由初始化参数DB_BLOCK_SIZE确定。大的数据块可提高查询速度。它由DBWR操作。

1.4.1.3、Java Pool（Java池）：

　　 为JVM何基于JAVA的应用保留。

1.4.1.4、大池：（Large Pool）：

　　 使用并行查询时候才需要使用大池。此外使用RMAN和共享服务器配置也需要建议配置大池。

1.4.1.5、日志缓冲区（Log Buffer Cache）：

　　 日志缓冲区用来存储数据库的修改信息。
　　

1.4.2、后台进程（Backgroud Process）：

1.4.2.1、SMON 系统监控进程（system monitor）：

　　 负责完成自动实例恢复和回收分类（sort）表空间。

1.4.2.2、PMON 进程监控进程：（PRocess monitor）

　　 实现用户进程故障恢复、清理内存区和释放该进程所需资源等。

1.4.2.3、DBWR 数据库写进程：

　　 数据库缓冲区的治理进程。在它的治理下，数据库缓冲区中总保持有一定数量的自由缓冲块，以确保用户进程总能找到供其使用的自由缓冲块（数据库实例与物理文件的连接）。

1.4.2.4、LGWR 日志文件写进程：

是日志缓冲区的治理进程，负责把日志缓冲区中的日志项写入磁盘中的日志文件上。每个实例只有一个LGWR进程。

1.4.2.5、ARCH 归档进程：（archiver process）

　　 把已经填满的在线日志文件拷贝到一个指定的存储设备上。仅当日志文件组开关（switch）出现时，才进行ARCH操作。ARCH不是必须的，而只有当自动归档可使用或者当手工归档请求时才发出。

1.4.2.6、RECO 恢复进程：

　　 是在具有分布式选项时使用的一个进程，主要用于解决引用分布式事务时所出现的故障。它只能在答应分布式事务的系统中出现。

1.4.2.7、LCKn 封锁进程：

　　 用于并行服务器系统，主要完成实例之间的封锁。

2、 物理结构　　

　 物理数据库结构是由构成数据库的操作系统文件所决定，Oracle数据库文件包括：　　

1.1、数据文件（Data File）

　 数据文件是数据库的物理存储单位。数据库的数据是存储在表空间中的，真正是在某一个或者多个数据文件中。而一个表空间可以由一个或多个数据文件组成，一个数据文件只能属于一个表空间。一旦数据文件被加入到某个表空间后，就不能删除这个文件，如果要删除某个数据文件，只能删除其所属于的表空间才行。
　 数据文件用来存储数据库中的全部数据，例如数据库表中的数据和索引数据.通常以为*.dbf格式，例如:userCIMS.dbf 。

1.2、日志文件（Redo Log File）

　 日志文件用于记录数据库所做的全部变更（如增加、删除、修改）、以便在系统发生故障时，用它对数据库进行恢复。名字通常为Log*.dbf格式，如：Log1CIMS.dbf,Log2CIMS.dbf 。　　

1.3、控制文件（Control File）

　 每个Oracle数据库都有相应的控制文件，它们是较小的二进制文件，用于记录数据库的物理结构，如：数据库名、数据库的数据文件和日志文件的名字和位置等信息。用于打开、存取数据库。名字通常为Ctrl*ctl 格式，如Ctrl1CIMS.ctl。　　

1.4、配置文件

　 配置文件记录Oracle数据库运行时的一些重要参数，如：数据块的大小，内存结构的配置等。名字通常为init*.ora 格式，如：initCIMS.ora 。　　

1.5、密码文件（Passwork File）：

　 密码相关的数据存储

1.6、参数文件（Parameter File）：

　 参数相关的数据存储

3、逻辑结构与物理结构的连接

　 　 逻辑结构和物理结构的连接达到数据存储（持久化）的目的。
　 　

3.1、数据块（data block）

　 　 是oracle数据块的存储基础，有若干字节组成。又是若干，到底是多少个字节呢？一般常用的是8KB,4KB的了，在创建数据库的时候可以指定。一旦指定就不能改变了，不过即使在4KB的数据库中，我们也可以指定创建8KB的表空间的，只要我们内存结构中存在8KB的缓存。
　 　 数据块类似操作系统中的块大小，通常ORACLE数据库块大小会是操作系统块大小的整数倍，其中好处就无需多说了。不过原则是块尺寸是处理Oracle的更新、选择或者插入数据事务的最小单位，且访问很随机，则选择块较小的块尺寸；如果行比较小且访问主要是连续，或者如果有较大的行，则用较大的块尺寸。

3.2、 数据区间（extent）

　 区，extent,是两个或者多个相邻的ORACLE数据块，他是空间分配的单元。概念总是如此的明了，3点关键。
a) 2个或2个以上
b) 相邻的数据块
c) 空间分配单元
数据块是存储单元，区是分配单元。看着概念重不重要的，从概念我们就知道，ORACKE分配空间的时候至少2个数据块起步的。要是申请一个数据块，那么不好意思啦，就是不给。
就像小时候向爸爸妈妈要零花钱，
我们：“妈，给我5分钱，买个萝卜丝吃”
老妈：“！@#￥%……，没有5分”
我们：“一毛也行”
老妈：“好吧，又买两包萝卜丝？，给你1毛”

3.3、数据段（segment）

　 段是分配给某个逻辑结构的一组区。2个关键点：
a) 分配给某个逻辑结构
b) 一组区

3.4、 模式对象（schema object）

　 ORACLE数据库对象,主要就是如下10个了。
1) 表
2) 约束条件：保证数据完整性。
3) 视图：虚表，命名的查询语句。
4) 索引：加速查询（加快查询的速度）。
5) 序列：一串连续递增或递减的数字，步长相同，（代理键） 。
6) 同义词：一个对象的另外一个叫法（对象的别名）。
7) 存储过程：用于操作
8) 函数：用作复杂运算的。用于计算。
9) 触发器：由事件触发的存储过程。
10) 包
对数据库的操作可以基本归结为对数据对象的操作，这个对象蛤蟆也不知道如何去定义它。对象也是一个逻辑结构，是建立于段之上的，有头有脸的结构。

3.5、 表空间（Table Space）

　 表空间是一组数据文件，通常由相关的段组成。表空间是包含物理数据文件的逻辑实体。表空间存储数据库的所有可用数据。表空间也是一个逻辑结构是，数据库下最大的逻辑结构了。数据库创建完后会有如下表空间：
a) System表空间
b) Sysaux 表空间
c) 撤销Undo表空间
d) 临时temporary表空间
　 一个或者多个数据文件构成成为表空间的实体。
　 我们创建一个表空间时候，让他拥有一个2G大小的数据文件，那么该表空间就能存放2G大小的数据量，有一天耗尽了这2G，那么再增加一个数据文件给这个表空间，当然也可以扩大原先数据文件的大小。
　 注意：上篇提到了对象如索引、表等，虽然也是存在表空间所属的数据文件中，但是这些对象本身不会指定要存放在那个数据文件上，数据文件只与表空间关联。

3.6、数据库实例、表空间、表、用户之间的恩怨情仇

　
　 一个用户可以使用一个或多个表空间，一个表空间也可以供多个用户使用。用户和表空间没有隶属关系，表空间是一个用来管理数据存储的逻辑概念，表空间只是和数据文件发生关系，数据文件是物理的，一个表空间可以包含多个数据文件，而一个数据文件只能隶属一个表空间。

　 总结：解释数据库、表空间、数据文件、表、数据的最好办法就是想象一个装满东西的柜子。数据库其实就是柜子，柜中的抽屉是表空间，抽屉中的文件夹是数据文件，文件夹中的纸是表，写在纸上的信息就是数据。