oracle数据库对象的逻辑、物理、内存结构

时间  2019-11-13
标签 oracle 数据库 对象 逻辑 物理 内存 结构 栏目 Oracle 繁體版
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1、先谈谈数据库和实例：html

实例是个动态概念，它由一系列进程和内存区域组成；而数据库是个静态概念，主要指的是构成数据库的一系列文件。通常状况下实例与数据库是一对一的，可是在多实例数据库环境下，一个数据库能够对应多个实例。
实例 instance =进程 + 进程所使用的内存(SGA)
数据库 database=物理操做系统文件或磁盘（disk）的集合（redo文件+control文件+data文件+临时文件）
数据库实例也称做服务器, 是用来访问数据库文件集的存储结构及后台进程的集合.
一、一个数据库能够被多个实例访问(称为真正的应用群集选项).
二、一个实例在其生存期内只能装载(alter database mount)和打开(alter database open)一个数据库
三、Oracle的实例在启动之后，只能load一次数据库，若是想把数据库与Instance断开，而后再从新挂在一个数据库Instance，那么就须要你首先把数据库Instance进程结束，而后从新创建这个instance的一个进程，再load另一个数据库。不然确定要抛除ORA-16169错误，说数据库已经被打开。由于一个数据库Instance在其生存期中最多只能load和打开一个instance。.
四、另外实例能够在没有数据文件的状况下单独启动 startup nomount , 一般没什么意义。sql

2、数据库的逻辑和物理结构数据库

数据库（实例）——X表空间——X段——X扩展（区）——X数据块--（OS Block）
对应的数据字典：
v$database--dba_tablespaces（user_tablespaces）-- dba_segments（user_segments）--dba_extents（user_Extents）--extent（或segment）表中的一个字段BLOCKS
数据库、表空间、段、扩展、数据块为逻辑结构
数据文件（dba_data_files）、操做系统块为物理结构安全

数据文件有如下类型：服务器

1.数据文件（Data File） 
　  数据文件用来存储数据库中的所有数据，例如数据库表中的数据和索引数据.一般觉得*.dbf格式，例如:userCIMS.dbf 。
2.日志文件（Redo Log File） 
　  日志文件用于记录数据库所作的所有变动（如增长、删除、修改）、以便在系统发生故障时，用它对数据库进行恢复。名字一般为Log*.dbf格式，如：Log1CIMS.dbf,Log2CIMS.dbf 。　　
3.控制文件（Control File） 
    每一个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。名字一般为Ctrl*ctl 格式，如Ctrl1CIMS.ctl。　　
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。名字一般为init*.ora 格式，如：tnsname.ora 。　　

段（segment）是一种在数据库中消耗物理存储空间的任何实体，在12c中段的类型由:表（table），索引（Index）， 回滚（Rollback），分区等12种组成，下面的sql可查看全部段的类型。oracle

SQL> select distinct segment_type from dba_segments;

SEGMENT_TYPE
------------------------------------------------------
LOBINDEX
INDEX PARTITION
TABLE SUBPARTITION
ROLLBACK
TABLE PARTITION
NESTED TABLE
LOB PARTITION
LOBSEGMENT
INDEX
TABLE
TYPE2 UNDO

SEGMENT_TYPE
------------------------------------------------------
CLUSTER

已选择12行。

表和段的关系：表是段的一种（一个表可对应一个或多个段），但段不必定是表。表是逻辑对象；段是物理存储对象app

经过下面的sql语句能够查看某个表空间的段、区、块的分布状况。分布式

SQL> set pagesize 100; 
SQL> col SEGMENT_NAME format a20
SQL> select SEGMENT_NAME, extent_id,block_id,blocks,bytes  from dba_extents where  tablespace_name='USERS';


SEGMENT_NAME	      EXTENT_ID   BLOCK_ID     BLOCKS	   BYTES
-------------------- ---------- ---------- ---------- ----------
OJDS$PERM_INDEX 	      0        168	    8	   65536
OJDS$NODE_INDEX 	      0        136	    8	   65536
SYS_C005161		      0        152	    8	   65536
OJDS$PERMISSIONS$	      0        160	    8	   65536
OJDS$INODE$		      0        128	    8	   65536
OJDS$BINDINGS$		      0        144	    8	   65536
PK_EMP			      0        200	    8	   65536
PK_DEPT 		      0        184	    8	   65536
SALGRADE		      0        216	    8	   65536
BONUS			      0        208	    8	   65536
EMP			      0        192	    8	   65536
DEPT			      0        176	    8	   65536

已选择12行。

DBA_TABLESPACES记录的是表空间的逻辑信息，而DBA_DATA_FILES视图则记录的是物理数据文件的信息，这些信息包括数据文件的名称、大小、所属表空间等信息：性能

SQL> select file_id,relative_fno,file_name,tablespace_name,round(bytes/1024/1024,2) MB from dba_data_files;
SQL> select FILE_ID as fid,FILE_NAME ,BYTES from dba_data_files;

       FID FILE_NAME						   BYTES
---------- -------------------------------------------------- ----------
	 4 /u01/app/oracle/oradata/XE/users.dbf 	       104857600
	 2 /u01/app/oracle/oradata/XE/sysaux.dbf	       681574400
	 3 /u01/app/oracle/oradata/XE/undotbs1.dbf		31457280
	 1 /u01/app/oracle/oradata/XE/system.dbf	       377487360
	 5 /u01/app/oracle/oradata/XE/mymotif_ts.dbf	       104857600

能够经过DBA_SEGMENTS查询数据库中段的信息，这些信息包括对象名称、类型、所属表空间、空间使用等信息。DBA_EXTENTS视图记录了Segment中区的分配状况，能够经过如下两个查询得到某个用户每一个区的分配状况：spa

SQL> select distinct OWNER from dba_extents ;

OWNER
--------------------------------------------------------------------------------
APEX_040200
MDSYS
MYMOTIF
OUTLN
CTXSYS
SYSTEM
AUDSYS
DVSYS
SCOTT
GSMADMIN_INTERNAL
ORDSYS
DBSNMP
OJVMSYS
ORDDATA
XDB
SYS
LBACSYS
WMSYS

已选择18行。
SQL> col SEGMENT_NAME format a20
SQL> select segment_name,file_id,extent_id,block_id,blocks from dba_extents where OWNER='SCOTT';

SEGMENT_NAME		FILE_ID  EXTENT_ID   BLOCK_ID	  BLOCKS
-------------------- ---------- ---------- ---------- ----------
SALGRADE		      6 	 0	  216	       8
PK_EMP			      6 	 0	  200	       8
PK_DEPT 		      6 	 0	  184	       8
EMP			         6 	   0	  192	       8
DEPT			      6 	 0	  176	       8
BONUS			      6 	 0	  208	       8

已选择6行。

数据库逻辑上最小的单元就是data block, block 能够设置为2K, 4K, 8K....

利用dba_tablespaces能够用来查看全部表空间的基本信息；而dba_data_files能够用来查看相关数据文件的信息（须要管理员权限）。

例：

一、查看当前数据库全部表空间：

SQL> select TABLESPACE_NAME from dba_tablespaces;

TABLESPACE_NAME
---------------
SYSTEM
SYSAUX
UNDOTBS1
TEMP
USERS
MYMOTIF_TS

已选择6行。

二、查询当前数据库中的全部表空间和对应的操做系统数据文件：

SQL> col FILE_NAME format a40
SQL> select file_name,tablespace_name from dba_data_files;

FILE_NAME				 TABLESPACE_NAME
---------------------------------------- ---------------
/u01/app/oracle/oradata/xe/system01.dbf  SYSTEM
/u01/app/oracle/oradata/xe/sysaux01.dbf  SYSAUX
/u01/app/oracle/oradata/mymotif_ts.dbf	 MYMOTIF_TS
/u01/app/oracle/oradata/xe/users01.dbf	 USERS
/u01/app/oracle/oradata/xe/undotbs01.dbf UNDOTBS1

三、当前用户（scott）下的数据段：

SQL>  desc user_segments
 名称                                    是否为空? 类型
 ----------------------------------------- -------- ----------------------------
 SEGMENT_NAME					    VARCHAR2(128)
 PARTITION_NAME 				    VARCHAR2(128)
 SEGMENT_TYPE					    VARCHAR2(18)
 SEGMENT_SUBTYPE				    VARCHAR2(10)
 TABLESPACE_NAME				    VARCHAR2(30)
 BYTES						    NUMBER
 BLOCKS 					    NUMBER
 EXTENTS					    NUMBER
 INITIAL_EXTENT 				    NUMBER
 NEXT_EXTENT					    NUMBER
 MIN_EXTENTS					    NUMBER
 MAX_EXTENTS					    NUMBER
 MAX_SIZE					    NUMBER
 RETENTION					    VARCHAR2(7)
 MINRETENTION					    NUMBER
 PCT_INCREASE					    NUMBER
 FREELISTS					    NUMBER
 FREELIST_GROUPS				    NUMBER
 BUFFER_POOL					    VARCHAR2(7)
 FLASH_CACHE					    VARCHAR2(7)
 CELL_FLASH_CACHE				    VARCHAR2(7)
 INMEMORY					    VARCHAR2(8)
 INMEMORY_PRIORITY				    VARCHAR2(8)
 INMEMORY_DISTRIBUTE				    VARCHAR2(15)
 INMEMORY_DUPLICATE				    VARCHAR2(13)
 INMEMORY_COMPRESSION				    VARCHAR2(17)

SQL> column  TABLESPACE_NAME format a20
SQL> column  SEGMENT_NAME format a20
SQL> select SEGMENT_NAME,TABLESPACE_NAME from user_segments;

SEGMENT_NAME	     TABLESPACE_NAME
-------------------- --------------------
COURSE		     MYMOTIF_TS
SC		     MYMOTIF_TS
STUDENT 	     MYMOTIF_TS
SYS_C0010000	     MYMOTIF_TS
SYS_C0010005	     MYMOTIF_TS
SYS_C0010008	     MYMOTIF_TS

已选择6行。
（12c在sysdba下有3000多条记录）
SQL>  select SEGMENT_NAME,EXTENT_ID from user_extents;

SEGMENT_NAME	      EXTENT_ID
-------------------- ----------
STUDENT 		      0
COURSE			      0
SC			      0
SYS_C0010000		      0
SYS_C0010005		      0
SYS_C0010008		      0

已选择6行。
（12c在sysdba下有4920条记录）

基本上每一个对象对应一个段（ Segment），只有分区对应多个段，这里的对象包括表、视图、序列、赞成词、索引、触发器、存储.过程等等，段能够跨越多个数据文件。

查看表空间的使用状况

SQL> col TABLESPACE_NAME format a20
SQL> SELECT a.tablespace_name,a.bytes total,b.bytes used,c.bytes free,(b.bytes * 100) / a.bytes "% USED ",(c.bytes * 100) / a.bytes "% FREE " FROM sys.sm$ts_avail a, sys.sm$ts_used b, sys.sm$ts_free c WHERE a.tablespace_name = b.tablespace_name AND a.tablespace_name = c.tablespace_name;

TABLESPACE_NAME 	  TOTAL       USED	 FREE	 % USED     % FREE
-------------------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
SYSAUX		      765460480  705232896   59899904 92.1318493 7.82534247
UNDOTBS1	      104857600   67502080   36306944	  64.375     34.625
USERS			5242880     786432    3407872	      15	 65
SYSTEM		      838860800  829095936    8716288 98.8359375  1.0390625
MYMOTIF_TS	      104857600   15663104   99483648	 14.9375     94.875

3、Oracle Server系统进程与内存结构　　

　　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做。　　
　　进程是操做系统中一个极为重要的概念。一个进程执行一组操做，完成一个特定的任务.对ORACLE数据库治理系统来讲，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，系统就为它创建一个用户进程。服务器进程处理与之相连的用户进程的请求，它与用户进程相通信，为相连的用户进程的ORACLE请求服务。　　
　　为了提升系统性能，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，用于数据库数据操做。　　

       系统进程的后台进程主要包括：

　　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。 
　　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。 
　　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必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。 
　　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。每一个实例只有一个LGWR进程。
　　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操做。ARCH不是必须的，而只有当自动归档可以使用或者当手工归档请求时才发出。
　　RECO 恢复进程：是在具备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。
　　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。 

内存结构（SGA）

　　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。数据库的全部数据操做都要经过SGA来进行。

SQL> show parameter sga_max_size;

NAME                                 TYPE                              VALUE
------------------------------------ --------------------------------- ------------------------------
sga_max_size                         big integer                       3232M
SQL> show parameter pga_aggregate_target;

NAME                                 TYPE                              VALUE
------------------------------------ --------------------------------- ------------------------------
pga_aggregate_target                 big integer
SQL> select * from v$sga;

NAME								  VALUE
------------------------------------------------------------ ----------
Fixed Size							2228848
Variable Size						      251661712
Database Buffers					      343932928
Redo Buffers							3448832

　　
SGA中内存根据存放信息的不一样，能够分为以下几个区域：
一、Buffer Cache：存放数据库中数据库块的拷贝。
    它是由一组缓冲块所组成，这些缓冲块为全部与该实例相连接的用户进程所共享。缓冲块的数目由初始化参数DB_BLOCK_BUFFERS肯定，缓冲块的大小由初始化参数DB_BLOCK_SIZE肯定。大的数据块可提升查询速度。它由DBWR操做。

二、日志缓冲区Redo Log Buffer：存放数据操做的更改信息。
    它们以日志项（redo entry）的形式存放在日志缓冲区中。当须要进行数据库恢复时，日志项用于重构或回滚对数据库所作的变动。日志缓冲区的大小由初始化参数LOG_BUFFER肯定。大的日志缓冲区可减小日志文件I/O的次数。后台进程LGWR将日志缓冲区中的信息写入磁盘的日志文件中，可启动ARCH后台进程进行日志信息归档。
三、共享池Shared Pool：包含用来处理的SQL语句信息。
    它包含共享SQL区和数据字典存储区。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，它为全部用户进程所共享。
四、Cursors：一些内存指针，执行待处理的SQL语句 
五、其余信息区：除了上述几个信息区外，还包括一些进程之间的通信信息（如封锁信息）；在多线索服务器配置下，还有一些程序全局区的信息，请求队列和响应队列等。

--------------------------------------------------------------------------

后台进程详解

 

oracle中的进程共分为三类：用户进程、服务进程、后台进程。其中后台进程伴随实例的启动而启动，他们主要是维护数据库的稳定，至关于一个企业中的管理者及内部服务人员。他们并不会直接给用户提供服务。


1:database write(DBWn(n表明数字1..n，表示可能有几个DBW在运行) )--数据写入
   做用:把SGA中被修改的数据同步到磁盘文件中。保证Buffer Cache中有足够的空闲数据块数量。
   触发条件: 1)、检查点 2)、一个服务进程在设定的时间内没有找到空闲块3)、每三秒自动唤醒一次。
   设置:DB_WRITER_PROCESS用来定义DBWn进程数量。(commit命令只是把记录修改写入日志文件，不是把修改后的数据写入数据文件)

2:log write(LGWR)--日志文件写入
   做用:把log buffer中的日志内容写入联机的日志文件中，释放log用户buffer空间。
   触发条件:

           1）、用户发出commit命令。(在oracle中称为快速提交机制(fast commit)):把redo log buffer中的记录写入日志文件，写入一条提交的记录
            2）三秒定时唤醒。
            3）log buffer超过1/3，或日志数量超过1M。
            4）DBWR进程触发:DBWn视图将脏数据块写入磁盘先检测他的相关redo记录是否写入联机日志文件，若是没有就通知LGWR进程。在oracle中成为提早写机制(write ahead):redo记录先于数据记录被写入磁盘

3:checkpoint(CKPT)-检查点事件
   做用:维护数据库一致性状态。检测点时刻数据文件与SGA中的内容一致，这不是一个单独的进程，要和前两个进程一块儿工做呦。DBWR写入脏数据，同时触发LGWR进程。
      CKPT更新控制文件中的检查点记录。
   触发条件:日志切换(log switch)会触发检查点。

4:process monitor(PMON)--进程监控
   做用:1）发现用户进程异常终止，并进行清理。释放占用资源。(清理异常终止用户使用的锁)
           2）向监听程序动态的注册实例。
   触发条件:定时被唤醒，其余进程也会主动唤醒它。

5:system monitor:(SMON)--系统监控
   做用:1)负责实例恢复，前滚(Roll Forward)恢复到实例关闭的状态，使用最后一次检查点后的日志进程重作。这时包括提交和未提交的事务。打开数据库，进行回滚(Roll Back):回滚未提交的事务。(oracle承诺commit以后数据不会丢失，如今咱们能够大体的了解是如何实现这个承诺，以及在数据的安全性和数据库性能之间的平衡选择。)
        2)负责清理临时段，以释放空间

触发条件:按期被唤醒或者被其余事务主动唤醒。

6:archive:(ARCn)--归档操做
   做用:发生日志切换时把写满的联机日志文件拷贝到归档目录中。
   触发条件:日志切换时被LGWR唤醒。
   设置:LOG_ARCHIVE_MAX_PROCESSES能够设置oracle启动的时候ARCn的个数。

7:manageability monitor:MMON--AWR主要的进程
   做用:一、收集AWR必须的统计数据，把统计数据写入磁盘。10g中保存在SYSAUX表空间中。
          二、生成server--generated报警
   每小时把shared pool中的统计信息写入磁盘，或者shared pool占用超过15%。

8:manageability monitor light:MMNL:轻量级的MMON

9:memory manager:MMAN:自动内容管理
   做用:每分钟都检查AWR性能信息，并根据这些信息来决定SGA组件最佳分布。
   设置:STATISTICS_LEVEL:统计级别
        SGA_TARGET:SGA总大小

10:job queue coordinator:CJQ0--数据库定时任务

11:recover writer:RVWR
   做用:为flashback database提供日志记录。把数据块的前镜像写入日志。

12:change tarcking writer:CTWR
   做用:跟踪数据块的变化，把数据块地址记录到 change_tracking file文件中。RMAN的增量备份将使用这个文件来肯定那些数据块发生了变化，并进行备份。

以上是oracle中比较常见的后台进程，不是全部的进程。其中DBWn，ARCn能够设置数据库启动时的数量。这些进程在系统中能够不止一个。

 





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