第2章Oracle數據庫的體系結構2.1Oracle數據庫的物理存儲結構Oracle數據庫的物理存儲結構由存儲在磁盤中的操作系統文件組成。包括構成數據庫的各種物理文件，包括數據文件，控制文件，重演日志文件，歸檔重演日志文件，參數文件，警告、跟蹤日志文件和備份文件等。Oracle數據庫存儲結構

物理存儲結構數據文件（DataFile）重做日志文件（RedoLogFile）控制文件（ControlFile）邏輯存儲結構表空間（TableSpace）段（Segment）區（Extent）塊（Block）Oracle數據庫文件類型及其關聯2.1.1數據文件（DataFile）數據庫中所有的數據最終都保存在數據文件中。每個Oracle數據庫都有一個或多個物理數據文件數據文件中包括表數據索引數據數據字典定義回滾事務所需的信息存儲過程、函數和數據包的代碼用來排序的臨時數據一個數據文件只能與一個數據庫相關聯(N:1)?？梢詫祿募O置一些特性，在數據庫空間用完的情況下可以自動擴展。一個或多個數據文件構成了一個數據庫存儲的邏輯單元——表空間(tablespace)。

提示：表空間是數據庫存儲的邏輯單位。數據庫文件如果離開了表空間將失去意義，而表空間如果離開了數據文件將失去物理基礎數據文件的特點例：使用數據字典dba_data_files查看表空間system所對應的數據文件的部分信息。SQL>descdba_data_files;SQL>selectfile_name,tablespace_name,autoextensiblefromdba_data_fileswheretablespace_name=‘SYSTEM’;dba_data_files表結構：查詢執行結果：2.1.2控制文件數據庫控制文件(controlfile)是一個很小的二進制文件，用于維護數據庫的全局物理結構，它存放著數據庫中數據文件和日志文件的信息。創建數據庫時，同時就提供了與之對應的控制文件。每一個控制文件只能與一個Oracle數據庫相關聯?？刂莆募藬祿鞂嵗趩雍驼２僮鲿r，訪問數據庫所需的關于數據庫的信息。一旦損壞，數據庫將無法正常工作查詢當前數據庫的控制文件信息（使用數據字典：V$controlfile）提示：Oracle一般會默認創建3個包含相同信息的控制文件，分別存儲在不同磁盤互為鏡像，以防其中之一受損時，數據庫可以調用其他控制文件繼續工作SQL>columnnameformata50;SQL>selectnamefromV$controlfile;控制文件包包含的信息息數據庫名稱稱數據庫創建建的時間戳戳相關的數據據文件、重重演日志文文件的名稱稱和位置表空間信息息數據文件脫脫機范圍日志歷史歸檔日志信信息備份組和備備份塊信息息備份數據文文件和重演演日志信息息數據文件拷拷貝信息當前日志序序列數檢查點(checkpoint)信息息2.1.3重做做日志文件件每一個Oracle數據庫都都有一個由由兩個或多多個重演日日志文件(redologfile)構成成的文件組組，這組重重演日志文文件合稱為為數據庫的的重演日志志。一個重演日日志文件是是由重做條條目(redoentry，也叫重重做記錄)組成的。。重演日志的的主要功能能是記錄下下所有數據據的改變。。重演日志文文件中的信信息可以用用在數據庫庫從系統失失敗或者介介質失敗的的恢復之中中。記錄數據庫庫所有修改改信息的文文件，簡稱稱日志文件件，是數據庫最最重要的文文件之一。。其中修改信信息包括數據的修改改信息或者數據庫結構構的修改信息等等。為了確保日日志文件的的安全，在在實際應用用中，允許許對日志文文件進行鏡鏡像，它們們構成一個個日志文件件組，同一一個族的日日志文件最最好放在不不同的磁盤盤中。Oracle中的多多個日志文文件組是循循環使用的的。當所有有的日志文文件組的空空間都被填填滿后，系系統將重新新切換到第第一個日志志文件組，，發生日志志切換時，，日志文件件組中已有有的信息是是否被覆蓋蓋取決于系系統運行的的模式（歸歸檔模式和和非歸檔模模式。）日志文件組組2.1.4其他他文件1.歸檔重重演日志文文件歸檔重演日日志文件(archivelogfile)就是對對寫滿的重重演日志文文件進行復復制并保存存而生成的的文件?？梢酝ㄟ^設設置數據庫庫為歸檔模模式(ARCHIVELOGmode)下來來自動地保保存日志文文件。歸檔檔進程(ARCO)在后臺負負責把寫滿滿的重演日日志文件復復制到歸檔檔日志目標標中。歸檔檔日志文件件在數據庫庫恢復時起起決定性作作用。2.參數數文件(parameterfile)參數文件包包含了一組組關于數據據庫和實例例的配置參參數。主要要包括數據據庫名和控控制文件所所在路徑。。有文本參參數文件（（parameterFile,簡稱Pfile。ini<SID>.ora）和服務器器參數文件件（ServerParameterFile,簡稱Spfile，spfile<SID>.ora）兩種類型型。Oracle推薦用戶使使用一個服服務器參數數文件作為為維護初始始化參數的的動態手段段。一個服服務器參數數文件允許許用戶在一一個服務器器端的磁盤盤文件里持持久地保存存和管理初初始化參數數。3.警警告、跟蹤蹤日志文件件每一個服務務器和后臺臺進程都可可以寫入一一個相關的的跟蹤文件件(tracefile)。當一個個進程發現現了一個內內部錯誤的的時候，它它把關于錯錯誤的信息息轉儲到它它的跟蹤文文件里。寫寫入到跟蹤蹤文件的一一部分信息息是給數據據庫管理員員使用的，，而其他信信息是給Oracle支持服服務的。跟跟蹤文件信信息還可以以用于調整整應用程序序和實例。。警告文件(alertfile)是是一種特殊殊的跟蹤文文件，一個個數據庫的的警告文件件就是包括括按時間排排序的消息息和錯誤的的記錄。4.備備份文件用戶管理的的備份和恢恢復實際上上就是要求求用戶在試試圖恢復備備份的時候候先還原備備份文件。。服務器管管理的備份份和恢復管管理了備份份過程，例例如，調度度備份及恢恢復過程就就是在需要要恢復的時時候施加正正確的備份份文件。主要的邏輯輯存儲結構構：表空間各種段數據段索引段臨時段回滾段區間數據塊2.2Oracle數據據庫的邏輯輯存儲結構構表空間段數據塊數據塊數據庫表空間段區區………Oracle數據庫的邏輯結構表空間是Oracle中最大大的邏輯存存儲結構，，它與物理理上的一個個或多個數數據文件相相對應，每每個Oracle數數據庫都至至少擁有一一個表空間間。表空間的大大小等于構構成表空間間的所有數數據文件大大小的總和和。表空間用于于存儲用戶戶在數據庫庫中創建的的所有的內內容。2.2.1表空間間(Tablespace)表空間與數數據文件的的關系一個表空間間與硬盤上上的一個或或多個物理理數據文件件相對應。。例：通過數數據字典dba_tablespaces,查查看當前數數據庫的所所有表空間間的名稱SQL>selecttablespace_namefromdba_tablespaces;Oracle自動創創建的表空空間的說明明：見P23頁中表表2-1系統表空間間臨時表空間間工具表空間間用戶表空間間數據庫索引引表空間回滾表空間間主要的數據據庫表空間間Oracle允許在在逐個表空空間基礎上上控制數據據庫數據的的可用性在聯機表空空間中的數數據對于應應用程序和和數據庫來來說是可用用的在脫機表空空間中的數數據對于應應用程序和和數據庫來來說是不可可用的，即即使當數據據庫是可用用的也是如如此。聯機和脫機機表空間永久表空間間和臨時表表空間在Oracle數據據庫中，大大多數表空空間是永久久表空間。。永久表空空間存儲單單個SQL請求和事事務中必須須存留的信信息。Oracle還允許許在數據庫庫中創建臨臨時表空間間。臨時表表空間使事事務能夠用用于處理復復雜SQL操作的大大量臨時工工作空間，，如存儲查查詢、連接接查詢和建建立索引等等。段是一組盤區區，是Oracle管理理數據庫對象象的單位。是是終端用戶能能處理的最小小單位。Oracle為段分配的的空間是以數數據區為單位位的，當斷的的數據區已滿滿，Oracle圍棋分分配另一個數數據區。段的數據區可可以是不連續續的磁盤空間間。段可以分為：：數據段、索索引段、臨時時段、回退段段四種類型。。段段(Segment)1.數據段用于存儲表中中的數據。數數據段的名稱稱與表的名稱稱相同。系統統為分區表的的每個分區分分配一個數據據段。2.索引段用于存儲表中中國的所有索索引信息。索索引段的名稱稱與索引相同同。分區索引引的每一個分分區對應一個個索引段。3.臨時表臨時段用于存存儲臨時數據據。排序或者者匯總時所產產生的臨時數數據都存儲在在臨時段中，，該段由系統統在用戶的臨臨時表空間中中自動創建，，兵在排序或或者匯總結束束是自動消除除。4.回退段用于存儲用戶戶數據被修改改之前的值。。用于用戶進進行回退（恢恢復）操作時時使用。每個個Oracle數據庫至至少擁有一個個回退段。區區（EXtent）區時磁盤空間間分配的最小小單位，由一一個或多個數數據塊組成。。當段中的所所有空間被使使用完后，系系統將自動為為該段分配一一個新的區。。段所包含的區區的個數由：：minextents和maxextents參數決定定。數數據塊是用來管理存存儲空間的最最基本的單位位，也是最小小的邏輯存儲儲單位。塊頭部：包含含數據塊中的的餓一般屬性性信息，如物物理地址、所所屬斷的類型型等。表目錄：用來來存儲相關對對象的信息。。行目錄：用來來存儲數據塊塊中有效的行行信息。空閑空間：數數據塊中還沒沒有使用的存存儲空間。行空間：數數據塊中已使使用的存儲空空間塊頭部表目錄行目錄空閑空間行空間塊頭部信息區塊的默認大小小，由db_block_size參數在數數據庫創建時時指定，一旦旦數據庫創建建成功后無法法修改。表表空間、段、、分區和數據據塊的關系圖圖2.3Oracle數據庫系統統結構與實例例Oracle數據庫系統統結構包括：：Oracle實例（Instance）、數據據庫文件、用用戶進程、服服務器進程，，以及其他文文件如：密碼碼文件、和歸歸檔文件（ArchiveLogFile）等。Oracle數據庫管理理系統包括：：Oracle數據庫和和Oracle實例Oracle數據庫是一一組相關的操操作系統文件件的集合2.3.1Oracle數據庫系系統結構LibrarycacheDatadictcacheOracle數據庫系統統結構Oracle系統結構構圖2.3.2Oracle數據庫庫實例Oracle實例由一些些內存區和后后臺進程組成成。內存區域域主要包括：：數據庫高速速緩存、共享享池、流池以以及其他可選選內存區（如如java池池）。后臺進進程主要由：：系統監控進進程（SMON）、進程程監控（PMON）、數數據庫寫進程程（DBWR）、日志寫寫進程（LGWR）、檢檢驗點進程(CKPT)、其他進程程（如ARCn進程、RECO進程程）1.實例例和數據庫之之間的關系2.Oracle實實例與參數文文件每個實例都要要用稱為SID(systemidentifier，系統標識識符)的符號號來標識決定實例的大大小及組成的的參數存儲在在初始化參數數文件(init.ora)中，啟啟動實例時讀讀取這個文件件，在運行時時可由數據庫庫管理員修改改對該文件的任任何修改都只只有在數據庫庫下一次啟動動時才起作用用2.3.3Oracle數據庫庫系統的內存存結構1.系統全局局區(SGA)主要部分分組成數據庫高速緩緩存區共享池重做日志緩存存區大緩存池固定的SGA。緩沖區域共享區域系統全局區（SGA）軟件代碼區域?？臻g會話信息其他區程序全局區(PGA)Oracle內存結構圖數據庫高速緩緩存區

（DatabaseBufferCache）圖2.8數數據庫高高速緩存區用于存儲從磁磁盤數據文件件中讀取的數數據，供所有有用戶共享，，以提高數據據庫的整體效效率共享池Sharepool圖2.9共共享池中中的內存結構構用于保存最近近執行的SQL語句、PL/SQL程序的數據據字典信息，，以用于系統統對其進行語語法分析、編編譯和執行的的內存區域。。重做日志緩存存區用于在內存中中存儲未被刷刷新寫入聯機機重做日志文文件的重做信信息是Oracle在循環方方式下使用的的先進先出的的緩沖區大小可在初始始化參數文件件中由logbuffer參數設設定，以字節節為單位大緩存池是Oracle的一個可可選內存區，，主要用于多多線程的服務務器或備份還還原等操作固定的SGA用于存儲極大大量的值。為為了對實例進進行操作，這這些值需要在在內部進行記記錄。程序全局區(PGA)獨立于SGA，不會出現現在SGA中中。由操作系系統在本地分分配。在系統全局區區可用的共享享內存連接到Oracle數據據庫的進程的的私有的內存存區－－程序序全局區(PGA)程序全局區不不能共享程序全局區含含有單個進程程工作時需要要的數據、控控制信息、進進程會話變量量和內部數組組等2.3.4Oracle數據庫庫系統的后臺臺進程圖2.10典型的的Oracle后臺進程程集合在NT服務器器上，后臺進進程的執行是是作為OracleService的多線程程實現的，它它允許Oracle進程程更有效地使使用共享內存存地址空間，，從而減少了了NT操操作系統處理理。Oracle數據庫啟動動時，會啟動動多個Oracle后臺臺進程，用于于異步執行不不同的特定任任務。通過查查詢數據字典典v$bgprocess可以查看看它們的相關關信息。DBWn進進程：數據庫寫入進進程，負責將將數據緩沖區區中的數據寫寫入數據文件件。其主要有有以下幾個作作用：管理數據緩沖沖區，一遍用用戶進程總能能找到空閑的的緩沖區。將所有修改后后的緩沖區數數據（dirtydata）寫入入數據文件。。使用LRU算算法將最近使使用過的塊保保留在內存中中。通過延遲些來來優化磁盤I/O讀寫。。DBWn進程程最多可以啟啟動20個，，分別命名為為DBW0，，DBW1…….DBW9，DBWa,,,DBWj。由參參數db_writer_processes決定。LGWR進進程日志寫入進程程，負責管理理日志緩沖區區的后臺進程程。將日志志信息同步的的寫入在線日日志文件組中中。若整個日日志文件組均均無法使用，，則進程會被被掛起，直至至問題被解決決。CKPT進進程檢驗點進程。。一般在發生生日志切換時時自動產生，，用于縮短實實例恢復所需需要的時間。。在檢查點期期間，該進程程更新控制文文件與數據文文件的標題，，從而反映最最近成功SCN（系統更更改號）。參數Log_checkpoint_timeout：：設置檢查點點產生的時間間間隔，默認認1800秒秒。參數Log_checkpoint_interval：設置一個個檢查點需要要填充的日志志文件塊的數數目。默認為為0。SMON進程程：系統監控控進程，所負負責的工作有有：數據庫實例故故障恢復管理和維護表表空間中的空空閑空間系統啟動期間間，回收所有有表空間中的的臨時段PMON進程程：用戶進程程監控進程，，負責用戶進進程故障恢復復，清理釋放放用戶進程的的內存區域。。周期性檢查查調度進程和和服務器進程程狀態。ARCn進程程：歸檔進程程。用于將邪邪門的日志文文件復制到歸歸檔日志文件件中，防止日日志文件組中中的日志信息息被覆蓋或者者破壞。運行行在數據庫服服務器歸檔模模式下。RECO進程程：存在于分分布式數據庫庫系統中，用用于自動解決決在分布式數數據庫系統中中出現的事務務故障。主要要負責事務回回滾，保持分分布式系統中中數據的一致致性。數數據庫字典典Oracle數據庫字典典（datadictionary），是存存儲在數據庫庫中的所有對對象信息的知知識庫，Oracle數數據庫管理系系統使用數據據字典獲取對對象信息和安安全信息。而而用戶和數據據庫系統管理理員則用數據據字典查詢數數據庫信息。。數據字典中保保存有數據庫庫中對象和段段的信息，如如：表、索引引、視圖、包包、存儲過程程以及與用戶戶、權限、角角色、審計和和約束等相關關的信息數據字典試只只讀的，用戶戶不能修改數數據信息和結結構。數據字典主要要有：user視圖，all視圖，，dba視圖圖，v$視圖圖，GV$視視圖。詳見P32表2-2。2.4Oracle數據庫的應應用結構主要的應用結結構有：多磁盤結構磁盤映像系統統客戶/服務器器系統多線程服務器器系統并行數據庫系系統分布式數據庫庫系統OracleWebServer系統多多磁盤結結構圖2.14多磁盤盤結構上的Oracle服務器磁磁盤映像像系統磁盤映像的好好處。磁盤映像可以以作為磁盤失失效時的備份份來使用。可以改進系統統的性能客客戶/服服務器系統應用程序運行行在客戶端的的工作站上，，Oracle數據庫運運行在服務器器上，二者通通過以太網連連接在一起。。為了使客戶戶和服務器易易于連接，Oracle提供了SQL*Net的高層網絡絡協議。在客客戶/服務器器環境下，所所有客戶都安安裝了SQL*Net客客戶端軟件，，服務器則安安裝相應的服服務端軟件。。SQL*Net提供了了一個程序代代碼的公用接接口，而不用用考慮其底層層的實現。基于客戶／服服務器的Oracle系系統圖2.15基基于于客客戶戶／／服服務務器器的的Oracle系系統統客戶戶機機與與服服務務器器通通信信必必須須進進行行的的幾幾步步操操作作服務務器器必必須須配配置置成成通通過過網網絡絡接接受受通通信信。。服務務器器必必須須識識別別哪哪個個數數據據庫庫允允許許網網絡絡登登錄錄。。服務務器器必必須須運運行行SQL*Net。?？蛻魬魴C機必必須須配配置置成成通通過過網網絡絡進進行行通通信信。?？蛻魬魴C機必必須須有有充充足足的的內內存存和和磁磁盤盤資資源源可可供供使使用用。?？蛻魬魴C機必必須須已已安安裝裝有有SQL*Net，，并并指指定定一一個個連連接接字字符符串串。。三層層模模式式的的Oracle系系統統computerserver客戶戶機機1客戶戶機機2數據據庫庫服服務務器器應用用程程序序服服務務器器圖2.16三三層層模模式式的的Oracle系系統統三層層配配置置的的優優點點可量量測測性性有利利于于應應用用程程序序的的執執行行易于于分分布布式式處處理理提高高了了性性能能能簡簡化化對對客客戶戶機機的的維維護護多多線線程程服服務務器器系系統統多線線程程服服務務器器(MTS)允允許許多多用用戶戶會會話話共共享享一一組組服服務務器器進進程程，，因因而而減減少少了了支支持持大大量量用用戶戶所所必必要要的的資資源源開開銷銷。。同同時時，，多多線線程程服服務務器器的的體體系系結結構構也也允允許許降降低低這這些些服服務務器器會會話話的的全全部部空空閑閑時時間間。。多線線程程服服務務器器的的體體系系結結構構不不同同于于專專用用服服務務器器。。共享享服服務務器器進進程程不不直直接接與與調調度度器器或或服服務務器器進進程程交交互互，，而而是是監監控控請請求求隊隊列列。。多線線程程服服務務器器的的下下列列參參數數進進行行設設置置mts_dispatchersmts_serversmts_max_servers可以以通通過過在在SQL*Plus中中查查詢詢動動態態視視圖圖V$SESSION來來確確定定當當前前連連接接到到啟啟動動數數據據庫庫的的類類型型，，若若結結果果是是DEDICATED，，則則目目前前是是專專用用服服務務器器配配置置；；若若結結果果是是SHARED，，則則目目前前是是多多線線程程服服務務器器。。查詢詢命命令令為為：：{SELECTserverFROMV$SESSIONWHEREaudsid=USERENV('SESSIONID');}并并行行數數據據庫庫系系統統配置置針針對對一一個個Oracle實實例例訪訪問問的的數數據據庫庫針對對兩兩個個或或兩兩個個以以上上數數據據庫庫實實例例(服服務務器器)訪訪問問同同一一個個數數據據庫庫－－－－Oracle并并行行服服務務器器(oracleparallelserver，，OPS)3個獨獨立的的Oracle實例例共享享同一一數據據庫文文件圖2.18Oracle并并行服服務器器并行服服務器器的好好處可以增增加數數據庫庫資源源的數數量或或凈值值數量量允許數數據庫庫為更更多的的用戶戶處理理更多多的工工作提供了了一種種對災災難進進行恢恢復的的手段段可以根根據執執行的的進程程的類類型對對用戶戶進行行分組組，并并且大大量占占用CPU的用用戶可可以留留在與與常規規聯機機處理理事務務相分分離的的一個個主機機上設計使使用并并行數數據庫庫時需需要注注意的的問題題可以使使用不不同的的初始始化參參數配配置在在并行行服務務器數數據庫庫上運運行的的各種種實例例。用戶可可以把把系統統設計計為使使用具具有一一個或或多個個富余余實例例的并并行服服務器器，以以便在在主實實例不不可獲獲取時時仍能能支持持自己己的所所有用用戶。。如果硬硬件可可以支支持足足夠的的節點點，可可以在在相同同的數數據庫庫上使使用并并行服服務器器的伸伸縮特特性及及故障障恢復復能力力。設計使使用并并行數數據庫庫時需需要注注意的的問題題在設計計多實實例數數據庫庫時，，在伸伸縮特特性及及故障障恢復復能力力這兩兩個功功能之之間進進行明明確的的區分分是非非常重重要的的。需要做做好準準備修修改單單實例例數據據庫使使用的的初始始化參參數文文件中中的參參數，，以使使并行行服務務器使使用的的多個個實例例可以以成功功地相相互作作用。。在并行行方式式下啟啟動一一個實實例的的兩種種方法法需要將將初始始化文文件中中的parallelserver設為true。通過過在SQL*Plus的STARTUP命令中中包括括PARALLEL或SHARED關鍵字字。在數據據庫管管理器器總控控臺的的實例例管理理屏上上使用用SHARED單選按按鈕。。分分布布式數數據庫庫系統統分布式式數據據庫系系統是是作為為一個個單獨獨的數數據庫庫但位位于不不同場場所的的系統統。這這些場場所可可以在在任何何地方方，可可以在在緊鄰鄰的辦辦公室室，也也可以以在地地球的的另一一端。。在一一個由由不同同節點點連接接起來來的網網絡環環境中中，分分布式式數據據庫擔擔當一一個單單獨的的系統統。在在一個個分布布式環環境中中，不不同服服務器器(主主機)上的的數據據庫彼彼此共共享數數據。。每個個服務務器既既能在在物理理上分分離，，又可可以保保持彼彼此間間的邏邏輯關關系。。分布式式數據據庫系系統圖2.19分分布式式數據據庫系系統分布式式事務務會的的好處處其他服服務器器上的的數據據庫可可以被被更新新，并并且這這些事事務可可以與與其他他事務務組成成一個個邏輯輯單元元數據庫庫對2PC的使使用接收的的數據據庫的的3種種響應應方式式準備好好———已準準備好好進行行更新新只讀———沒沒有準準備的的必要要退出———子子處理理不能能執行行更新新2.4.7OracleWebserver系統統隨著網網絡技技術的的迅猛猛發展展，數數據庫庫技術術也面面臨著著一場場深刻刻的變變革OracleWebServer相當當于一一個簡簡單請請求傳傳送者者的角角色OracleWebServer支持持用內內建的的過程程創建建HTML文檔檔OracleWebServer的基基本組組成及及功能能Web監聽聽器在Oracle主機機上的的HTTP引擎擎，它它接受受并管管理服服務請請求，，它可可以監監聽多多個遠遠程客客戶的的服務務請求求并把把這些些請求求交給給Web請請求代代理器器Web