Oracle体系结构

Oracle体系结构

 

      物理结构 : 数据文件（*.dbf），控制文件(*.ctl)，日志文件(*.log)，参数文件(Init*.ora)

      SGA（system global area）：shared_pool，database_buffer_cache，redo_log_buffer

      进程：用户进程，服务器进程，后台进程

 

 

一        物理结构

 

数据文件（Data File）是物理存储ORACLE数据库数据的文件。其特点如下：

•           每一个数据文件只与一个数据库相联系。

•           数据文件一旦被建立则不能修改其大小。

•           一个表空间可包含一个或多个数据文件。

日志文件（Log File）记录所有对数据库数据的修改，以备恢复数据时使用。其特点如下：

•           每一个数据库至少包含两个日志文件组。

•           日志文件组以循环方式进行写操作。

•           每一个日志文件成员对应一个物理文件。

日志开关（Log Switch）是为实现日志文件组的循环使用而设置的。出现日志开关的情况如下：

•           当一个日志文件组被填满时

•           关闭数据库时

•           DBA手动转移日志开关

镜像日志文件是为防止日志文件的丢失，在不同磁盘上同时维护两个或多个联机日志文件的副本。

其特点如下：

•           每个日志文件组至少包含两个日志文件成员。

•           每组的成员数目相同。

•           同组的所有成员同时被修改。

•           同组的成员大小相同，不同组的成员大小可不同。

控制文件（Control File）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

参数文件（Parameter File）是一个文本文件，可直接使用操作系统下的文本编辑器对其内容进行修改。该文件只在建立数据库或启动实例时才被访问，在修改该文件之前必须关闭实例。

初始参数文件：init.ora

生成参数文件：initSID.ora，config.ora

参数文件的作用：

•         确定存储结构的大小。

•         设置数据库的全部缺省值。

•         设置数据库的范围。

•         设置数据库的各种物理属性。

•         优化数据库性能。

参数文件中参数的数据类型：

•         整型

 例：DB_BLOCK_SIZE = 2048

•         字符型

 例：DB_NAME = ‘ora7’

•         逻辑型

 例：CHECKPOINT_PROCESS = true

 

                                                

二        SGA（System Global Area）

 

SGA由共享池（shared pool）数据缓冲区（database buffer cache）日志缓冲区（redo log buffer）组成，用于存放数据库数据和控制信息，以实现对数据库数据的管理和操作。

 

如下图所示：

 

占OS内存的60-70%，大小可由参数文件内参数计算

 

SGA=share_pool_size+db_block_size*db_block_buffers +log_buffers

 

共享池（Shared Pool）由共享SQL区和数据字典区组成。参数SHARED_POOL_SIZE 确定共享池的大小。

 

共享SQL区包括

•           SQL或PL/SQL语句的文本

•           SQL或PL/SQL语句的语法分析形式

•           SQL或PL/SQL语句的执行方案

数据字典区用于存放数据字典信息行。

 

数据缓冲存储区（Database Buffer Cache）用于存储从数据文件中读的数据的备份。

 

DB_BLOCK_SIZE确定数据块的大小，一般为2K或4K，对于大数据块的数据库，此参数值为物理块的倍数。

DB_BLOCK_BUFFERS确定数据块的数目。           

数据缓冲存储区分为

 

•           脏列表

        包括被修改过但尚未写到数据文件的缓冲块。

 

•           LRU（Least Recently Used）列表

        包括空闲缓冲块、正在存取的缓冲块、已被修改但尚未移到脏列表的缓冲块。

 

日志缓冲存储区（Log Buffer）以记录项的形式备份数据库缓冲区中被修改的缓冲块，这些记录将被写到日志文件中。

LOG_BUFFER确定日志缓冲区的大小。

 

 

实例（ INSTANCE ）

        是存取和控制数据库的软件机制，它由系统全局区（System Global Area，简称SGA）和后台进程组成――》instance=SGA+background  process  

 

三     进程

 

instance=SGA+background  process

 

ORACLE实例分为单进程实例和多进程实例两种。

•           SINGLE_PROCESS单进程/多进程实例的转换。

单进程/单用户

        一个进程执行全部ORACLE代码。

S G A

ORACLE   Server

数据库应用

 

多进程/多用户

        使用多个进程执行ORACLE的不同代码，对于每一个连接的用户都有一个进程。

 

专用服务器方式

        为每个用户单独开设一个服务器进程。适用于实时系统。

不设置参数：

MTS_SERVICE

MTS_DISPATCHERS

MTS_SERVERS

MTS_LISTERNET_ADDRESS

多线索服务器方式

        通过调度器为每个用户进程分配服务器进程。设置参数：

MTS_SERVICE

MTS_DISPATCHERS

MTS_SERVERS

MTS_LISTERNET_ADDRESS

                         

 

参数的涵义：

•         MTS_SERVICE：服务器名，缺省值为DB_NAME

•          MTS_DISPATCHERS：调度器个数

•          MTS_SERVERS：可以启动的服务器进程的个数

•          MTS_LISTERNET_ADDRESS：SQL*NET监听器地址

•          MTS_MAX_SERVERS：服务器进程的最大数

用户进程：当用户运行一个应用程序时，就建立一个用户进程。

服务器进程：处理用户进程的请求。处理过程：

•          分析SQL命令并生成执行方案。

•          从数据缓冲存储区中读取数据。

•          将执行结果返回给用户

后台进程：为所有数据库用户异步完成各种任务。

主要的后台进程有：

•          DBWR    数据库写进程：将数据缓冲区中所有修改过的缓冲块数据写到数据文件中，并使用LRU算法来保持缓冲区中的数据块为最近经常使用的，以减少I/O次数。该进程在启动实例时自动启动。

DBWR进行写操作的情况：

1.       脏列表达到最低限制。 相当于参数DB_BLOCK_WRITE_BATCH值的一半。

2.       一个进程在LRU列表中扫描指定数目的缓冲块，未找到空闲缓冲块。参数DB_BLOCK_MAX_SCAN_CNT确定扫描数目。

DBWR进行写操作的情况：

1.      出现超时，3秒钟内该进程未活动，则该进程将在LRU列表中查找尚未查找的缓冲块，这组缓冲块的数目相当于参数DB_BLOCK_WRITE_BATCH值的2倍。

2.       出现检查点。

 

•          LGWR    日志写进程：将日志缓冲区中的所有记录项写到日志文件中。

 该进程在启动实例时自动启动。

 LGWR进行写操作的情况：

1.       用户进程提交一个事务（Commit）

2.       日志缓冲区达到1/3范围

3.        DBWR对一个检查点需要清除缓冲块

4.       出现超时（3秒钟内未活动，则进行一次写操作。）

检查点（Checkpoint） ：

         在检查点出现期间，DBWR进程将数据缓冲区中的所有脏缓冲块写到数据文件中，LGWR进程将日志缓冲区中的所有记录项写到日志文件中，以确保上一个检查点至今修改过的所有数据块都被写到磁盘上。

1.      预定数目的记录项被填满。

参数LOG_CHECKPOINT_INTERVAL确定了预定数目。

2.       设置指定的秒数。

参数LOG_CHECKPOINT_TIMEOUT确定了间隔秒数。

3.       每个日志开关处

4.       关闭实例时

5.      DBA手动操作。

6.       表空间离线。

 

 

•          CKPT      检查点写进程：在控制文件中记录检查点。参数

CHECKPOINT_PROCESS 确定了检查点的启动/不启动状态。 若CKPT进程不启动，则该进程的工作将由LGWR进程代劳。（如果数据库的数据文件过多，这样操作会降低系统性能。）

 

•          SMON     系统监控进程：负责完成自动实例恢复。该进程在启动实例时自动启动。

 

•          PMON     进程监控进程：撤消异常中断的用户进程，并释放该进程已获得的系统资源或锁。

 

•          ARCH      归档进程：在日志文件组出现切换时，将旧日志文件的内容拷贝到脱机存储介质上，出现介质失败时用于恢复数据。LOG_ARCHIVE_START确定了该进程的启动/不启动状态。

LOG_ARCHIVE_DEST

        当数据库在归档模式下操作时，该参数确定了日志文件的归档目标。

LOG_ARCHIVE_FORMAT

        当数据库在归档模式下操作时，该参数确定了归档日志文件的缺省文件名格式。

 

•          RECO       恢复进程：在分布式操作的情况下，恢复一个事务的失败。

 

•          LCKn       封锁进程：在并行服务器系统间加锁，最多可加10个锁，分别为LCK0，LCK1，¼，LCK9。