Oracle的基礎(chǔ)知識(shí)介紹

1. Oracle整體架構(gòu)

Oracle整體架構(gòu)包含Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)正常運(yùn)行的必需組件等。主要有實(shí)例（Instance），數(shù)據(jù)庫(kù)（Database）

1.1 實(shí)例（Instance）

數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例是由服務(wù)器上的一組內(nèi)存結(jié)構(gòu)以及進(jìn)程組成。用來(lái)支撐、完成數(shù)據(jù)庫(kù)的正常運(yùn)行以及操作。

實(shí)例是可以獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫(kù)存在的。其中實(shí)例包含了以下組件：

1.1.1 內(nèi)存

即服務(wù)器OS為當(dāng)前Instance分配的內(nèi)存區(qū)域。主要用來(lái)完成數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存的移動(dòng)和操作。內(nèi)存主要分為SGA(System Global Area) , PGA(Program or Process Global Area).

SGA是實(shí)例范圍內(nèi)共享的，包含共享池，數(shù)據(jù)緩沖，Redo緩沖等。共享池包含庫(kù)緩沖和字典緩沖等。

PGA為各個(gè)會(huì)話私有。

1.1.2 后臺(tái)進(jìn)程（Background Process）

實(shí)例創(chuàng)建和維護(hù)的一組后臺(tái)進(jìn)程，其作用是完成數(shù)據(jù)中的統(tǒng)一管理和監(jiān)控任務(wù)。進(jìn)程是共享的，不屬于某個(gè)或某些會(huì)話

1.1.3 服務(wù)進(jìn)程（Server Process）

實(shí)例為數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)話創(chuàng)建或分配，完成會(huì)話任務(wù)的Serve端服務(wù)進(jìn)程。其中在專用服務(wù)器模式和共享服務(wù)器模式下又有不同。

• 專用服務(wù)器模式: 該模式下，用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器建立會(huì)話，Instance會(huì)為本次會(huì)話創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)進(jìn)程，用以完成此會(huì)話任務(wù)。
• 共享服務(wù)器模式下，Instance會(huì)維護(hù)一組服務(wù)進(jìn)程，Instance調(diào)度進(jìn)程會(huì)將會(huì)話放入共享任務(wù)的隊(duì)列中。該模式下所有的會(huì)話是共享一組服務(wù)進(jìn)程的，也是一種池化思想。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)（DataBase）

數(shù)據(jù)庫(kù)是由服務(wù)器上的一組磁盤文件組成，存儲(chǔ)著數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的管理信息和用戶數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)庫(kù)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和用戶數(shù)據(jù)的不丟失。數(shù)據(jù)庫(kù)及其文件可以獨(dú)立于Instance存在。

數(shù)據(jù)庫(kù)中包含了許多類型的文件，主要有參數(shù)文件（Parameter File）、控制文件（Control File）、數(shù)據(jù)文件（Data File）、回滾文件（Undo File）、臨時(shí)文件（Temp File）、重做日志文件（Redo Log File）、歸檔日志文件（Archive Log File）、警告日志文件（Alert Log File）、跟蹤文件（Trace File）等

下面是一個(gè)比較完整的Oracle架構(gòu)圖

2. Oracle內(nèi)存架構(gòu)

內(nèi)存架構(gòu)主要是說(shuō)Oracle實(shí)例內(nèi)存管理和使用相關(guān)的邏輯設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等。這里我們概略地說(shuō)一下SGA和PGA，讓大家有一個(gè)粗略的概念。

2.1 SGA（System Global Area）系統(tǒng)全局區(qū)

數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建的一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)域。主要由共享池、數(shù)據(jù)緩沖、重做日志緩沖等諸多區(qū)域組成。

共享池是數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例中最重要、最復(fù)雜的共享內(nèi)存區(qū)域，里面存儲(chǔ)著數(shù)據(jù)庫(kù)最重要的結(jié)構(gòu)和信息。

數(shù)據(jù)緩沖做為用戶數(shù)據(jù)的緩存區(qū)，在系統(tǒng)共享內(nèi)存中暫存數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)塊，其實(shí)這塊的設(shè)計(jì)是為了提高數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫性能。

重做日志緩沖作為日志數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，在系統(tǒng)共享內(nèi)存中暫存數(shù)據(jù)庫(kù)重做日志數(shù)據(jù)，可提高日志數(shù)據(jù)的讀寫性能。

2.2 PGA (Program Global Area) 程序全局區(qū)

服務(wù)進(jìn)程存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以及控制信息，以及完成相關(guān)任務(wù)的內(nèi)存區(qū)域。相對(duì)于其他區(qū)域來(lái)說(shuō)，該區(qū)域?yàn)樗接袇^(qū)域。程序全局區(qū)域分為包含Stack Space、HashArea、UGA等。

• 共享服務(wù)器模式下，多個(gè)客戶端用戶共享服務(wù)進(jìn)程，UGA被挪到了Large pool，PGA中只有stack space、hash area、bitmap merge area等。
• 專用服務(wù)器模式下，PGA包括 SQL工作區(qū)，Session memory，Private SQL Area 等

會(huì)話區(qū)（User Global Area UGA），為會(huì)話分配的內(nèi)存區(qū)域，用于存儲(chǔ)各種會(huì)話變量，例如會(huì)話登錄信息以及會(huì)話需要的其他各種信息等。

SQL 工作區(qū)是為服務(wù)進(jìn)程進(jìn)行各種內(nèi)存操作分配的PGA私有內(nèi)存。比如Sort Area（排序區(qū)）用于數(shù)據(jù)排序功能（ORDER BY , GROUP BY 等）

3. Oracle存儲(chǔ)架構(gòu)

Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)最終還是使用磁盤作為存儲(chǔ)媒介，針對(duì)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)組織、分配、管理等，我們介紹一下（塊）block、（區(qū)間）extent、（段）segment、（表空間）tableSpace.

下圖為個(gè)存儲(chǔ)單元的關(guān)系示意圖。

3.1 Block

Block是Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫的最小單元，Block size是系統(tǒng)層面塊大小整數(shù)倍。2KB、4KB.....

block 示意圖

• Header中包含塊的一些通用信息，block的地址，segment類型等
• Table dictionary 記錄了這個(gè)塊里面含有那些rows
• Row dictionary 包含了rows（數(shù)據(jù)行）的一些信息

3.2 Extent（區(qū)間）

區(qū)間是關(guān)于存儲(chǔ)空間的一個(gè)邏輯單位，由多個(gè)連續(xù)的塊組成，也是Oracle存儲(chǔ)空間分配的最小單元，若某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象需要存儲(chǔ)空間時(shí)，Oracle至少要為其分配一個(gè)區(qū)間。

• 區(qū)間在段（Segment）被創(chuàng)建或段空間擴(kuò)展時(shí)被分配。
• 當(dāng)段被清除（drop）時(shí)，區(qū)間所占用的存儲(chǔ)空間會(huì)被釋放，會(huì)被系統(tǒng)中其他對(duì)象所使用

3.3 Segment（段）

段是由一組區(qū)間組成，包含了表空間內(nèi)特定邏輯存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的所有數(shù)據(jù)。針對(duì)每個(gè)表，Oracle分配一個(gè)或者多個(gè)區(qū)間形成該表的數(shù)據(jù)段（data segment），對(duì)于每一個(gè)索引，Oracle分配一個(gè)或者給多個(gè)區(qū)間組成索引段（index segment）.

• 非分區(qū)表和非分區(qū)索引分別對(duì)應(yīng)一個(gè)段，分區(qū)表和分區(qū)索引的每個(gè)分區(qū)或子分區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)段。
• 段是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象數(shù)據(jù)的實(shí)體，是存放數(shù)據(jù)的真正邏輯結(jié)構(gòu)和單元。
• 段可分為數(shù)據(jù)段（Data segment）、索引段（Index segment）、臨時(shí)段（Temporary segment）、回滾段（Rollback segment）等。

3.4 TableSpace（表空間）

Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中最大的存儲(chǔ)空間相關(guān)的邏輯概念和容器，存儲(chǔ)系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)的段都是在表空間中分配的。表空間是共享資源，不同用戶或段可以存儲(chǔ)在同一個(gè)表空間，也可以存儲(chǔ)在不同的表空間中。

• Oracle將數(shù)據(jù)邏輯存儲(chǔ)在表空間中，物理存儲(chǔ)則在與表空間對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)文件中。
• Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)有一個(gè)或者多個(gè)表空間的邏輯存儲(chǔ)單元組成，這些表空間共同存儲(chǔ)所有的數(shù)據(jù)。
• Oracle中的每一個(gè)表空間有一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)文件（data file）組成，這些數(shù)據(jù)文件與運(yùn)行Oracle的系統(tǒng)的屋里存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)相匹配。
• 表空間分為數(shù)據(jù)表空間（Data Tablespace）、臨時(shí)表空間（Temporary Tablespace）、回滾表空間（Undo Tablespace）。