Oracle10g体系结构（二）

 

数据库结构和空间管理

一个ORACLE数据库是数据的集合，被处理成一个单位。一个ORACLE数据库有一个物理结构和一个逻辑结构。

物理数据库结构（physical database structure）是由构成数据库的操作系统文件所决定。每一个ORACLE数据库是由三种类型的文件组成：数据文件、日志文件和控制文件。数据库的文件为数据库信息提供真正的物理存储。

逻辑数据库结构是用户所涉及的数据库结构。一个ORACLE数据库的逻辑结构由下列因素决定：

l    一个或多个表空间

l    数据库模式对象（即表、视图、索引、聚集、序列、存储过程）

逻辑存储结构如表空间(dataspace)、段(segment)和范围将支配一个数据库的物理空间如何使用。模式对象(schema object)用它们之间的联系组成了一个数据库的关系设计。

 

1）           物理结构

 

（1）    数据文件

每一个ORACLE数据库有一个或多个物理的数据文件(data file)，默认的以*.DBF后缀名。一个数据库的数据文件包含全部数据库数据。逻辑数据库结构(如表、索引)的数据物理地存储在数据库的数据文件中。数据文件有下列特征：

l    一个数据文件仅与一个数据库联系。

l    一旦建立，数据文件不能改变大小

l    一个表空间（数据库存储的逻辑单位）由一个或多个数据文件组成。

     数据文件中的数据在需要时可以读取并存储在ORACLE内存储区中。例如：用户要存取数据库一表的某些数据，如果请求信息不在数据库的内存存储区内，则从相应的数据文件中读取并存储在内存。当修改和插入新数据时，不必立刻写入数据文件。为了减少磁盘输出的总数，提高性能，数据存储在内存，然后由ORACLE后台进程DBWR决定如何将其写入到相应的数据文件。

 

（2）    日志文件

每一个数据库有两个或多个日志文件（redo log file）的组，每一个日志文件组用于收集数据库日志)，默认的以*.LOG后缀名。。日志的主要功能是记录对数据所作的修改，所以对数据库作的全部修改是记录在日志中。在出现故障时，如果不能将修改数据永久地写入数据文件，则可利用日志得到该修改，所以从不会丢失已有操作成果。

日志文件主要是保护数据库以防止故障。为了防止日志文件本身的故障，ORACLE允许镜象日志(mirrored redo log)，以致可在不同磁盘上维护两个或多个日志副本。

日志文件中的信息仅在系统故障或介质故障恢复数据库时使用，这些故障阻止将数据库数据写入到数据库的数据文件。然而任何丢失的数据在下一次数据库打开时，ORACLE自动地应用日志文件中的信息来恢复数据库数据文件。

 

（3）    控制文件

每一ORACLE数据库有一个控制文件(control file))，默认的以*.CTL后缀名。，它记录数据库的物理结构，包含下列信息类型：

l    数据库名；

l    数据库数据文件和日志文件的名字和位置；

l    数据库建立日期。

为了安全起见，允许控制文件被镜象。

每一次ORACLE数据库的实例启动时，它的控制文件用于标识数据库和日志文件，当着手数据库操作时它们必须被打开。当数据库的物理组成更改时，ORACLE自动更改该数据库的控制文件。数据恢复时，也要使用控制文件。 

1）           逻辑结构

数据库逻辑结构包含表空间、段、范围(extent)、数据块和模式对象。

（1）    表空间

一个数据库划分为一个或多个逻辑单位，该逻辑单位称为表空间（TABLESPACE）。一个表空间可将相关的逻辑结构组合在一起。DBA可利用表空间作下列工作：

l    控制数据库数据的磁盘分配。

l    将确定的空间份额分配给数据库用户。

l    通过使单个表空间在线或离线，控制数据的可用性。

l    执行部分数据库后备或恢复操作。

l    为提高性能，跨越设备分配数据存储。

数据库、表空间和数据文件之间的关系如下图所示：

块

Block

盘区

Extent

段

Segment

表空间

Tablespace

数据文件

Data File

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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每个数据库可逻辑划分为一个或多个表空间。每一个表空间是由一个或多个数据文件组成，该表空间物理地存储表空间中全部逻辑结构的数据。DBA可以建立新的表空间，可为表空间增加数据文件或可删除数据文件，设置或更改缺省的段存储位置。

 

每一个ORACLE数据库包含有一个名为SYSTEM的表空间，在数据库建立是自动建立。在该表空间中总包含有整个数据库的数据字典表。最小的数据库可只需要SYSTEM表空间。该表空间必须总是在线。表和存储的PL/SQL程序单元（过程、函数、包和触发器）的全部存储数据是存储在SYSTEM表空间中。如果这些PL/SQL对象是为数据库建的，DBA在SYSTEM表空间中需要规划这些对象所需要的空间。

表空间利用增加数据文件扩大表空间，表空间的大小为组成该表空间的数据文件大小的和。

 

（1）    段、范围和数据块

ORACLE通过段、范围和数据块逻辑数据结构可更细地控制磁盘空间的使用。

 

段

段（SEGMENT）包含表空间中一种指定类型的逻辑存储结构，是由一组范围组成。在ORACLE数据库中有几种类型的段：数据段、牵引段、回滚段和临时段。

数据段：对于每一个非聚集的表有一数据段，表的所有数据存放在该段。每一聚集有一个数据段，聚集中每一个表的数据存储在该段中。

索引段：每一个索引有一索引段，存储索引数据。

回滚段：是由DBA建立，用于临时存储要撤消的信息，这些信息用于生成读一致性数据库信息、在数据库恢复时使用、回滚未提交的事务。

临时段：当一个SQL语句需要临时工作区时，由ORACLE建立。当语句执行完毕，临时段的范围退回给系统。

ORACLE对所有段的空间分配，以范围为单位。

 

范围

一个范围（EXTENT）是数据库存储空间分配的一个逻辑单位，它由连续数据块所组成。每一个段是由一个或多个范围组成。当一段中间所有空间已完全使用时，ORACLE为该段分配一个新的范围。

为了维护的目的，在数据库的每一段含有段标题块（segment header block）说明段的特征以及该段中的范围目录。

 

数据块

数据块（data block）是ORACLE管理数据文件中存储空间的单位，为数据库使用的I/O的最小单位，其大小可不同于操作系统的标准I/O块大小。

 

 

数据块的格式：

公用的变长标题

表目录

行目录

未用空间

行数据

 

（2）    模式和模式对象

一个模式(schema)为模式对象(scehma object)的一个集合，每一个数据库用户对应一个模式。模式对象为直接引用数据库数据的逻辑结构，模式对象包含如表、视图、索引、聚集、序列、同义词、数据库链、过程和包等结构。模式对象是逻辑数据存储结构，每一种模式对象在磁盘上没有一个相应文件存储其信息。一个模式对象逻辑地存储在数据库的一个表空间中，每一个对象的数据物理地包含在表空间的一个或多个数据文件中。