第2章Oracle的體系結構南京信息工程大學計算機與軟件學院教學目的與要求（1）理解Oracle體系結構有關概念；（2）掌握Oracle數據庫的邏輯存儲結構和物理存儲結構；（3）掌握Oracle實例的內存結構和進程結構；（4）理解Oracle數據庫中數據字典的作用。2.1Oracle體系結構概述2.2邏輯存儲結構2.3物理存儲結構2.4實例的內存結構2.5實例的進程結構2.6數據字典本章主要內容教學重點與難點（1）Oracle實例概念的理解（2）邏輯存儲結構和物理存儲結構及其之間的關系（3）Oracle實例的內存結構和進程結構2.1Oracle體系結構概述（1）有關概念完整的Oracle數據庫系統通常由兩個部分組成：實例（INSTANCE）和數據庫（DATABASE）。數據庫是一系列物理文件的集合（數據文件，控制文件，聯機日志，參數文件等）；實例則是由一組Oracle后臺進程/線程以及在服務器分配的共享內存區。關系：數據庫可以由多個實例裝載和打開，而實例可以在任何時間裝載和打開一個數據庫。啟動Oracle數據庫服務器時，實際上是在服務器的內存中創建一個Oracle實例。（2）處理請求的方式專用服務器連接為每個用戶請求分配一個專用服務器進程，當用戶請求結束后，對應的服務器進程也被終止。（需要有與用戶請求同等數量的服務器進程）共享服務器連接始終保持一定數量的服務器進程，用戶的請求由一個稱為“調度程序”的特殊服務進程為其分配一個服務器進程。（使用很少的服務器進程為多個用戶請求提供服務）（3）Oracle的存儲結構邏輯存儲結構用于描述Oracle內部組織和管理數據的方式。物理存儲結構

用于描述Oracle外部即操作系統中組織和管理數據的方式。2.2邏輯存儲結構

數據庫的邏輯結構是從邏輯的角度分析數據庫的構成，即創建數據庫后形成的邏輯概念之間的關系。在邏輯上，Oracle將保存的數據劃分為一個個小單元來進行存儲和維護，高一級的存儲單元由一個或多個低一級的存儲單元組成。2.2.1數據塊

數據塊是Oracle用來管理存儲空間的最小單元，也是執行數據庫輸入輸出操作時的最小單位。相對應地，操作系統執行輸入輸出操作的最小單位為一個操作系統塊的大小。在操作系統中，執行I/O操作是以操作系統塊為單位，而在Oracle中，執行的I/O操作以Oracle數據塊為單位。

Oracle數據塊的大小是操作系統塊的整數倍。數據塊的標準大小由初始化參數DB_BLOCK_SIZE確定。具有標準大小的塊被稱為標準塊，與標準塊大小不同的塊稱為非標準塊。（Oracle支持在同一個數據庫中使用多種大小的塊）塊頭部表目錄行目錄空閑空間行空間頭部信息區存儲區2.2.2盤區

盤區是由一系列物理上連續存放的數據塊所構成的Oracle存儲結構，由一個或多個數據塊組成一個盤區，而一個或多個盤區組成一個段。當一個段中的所有空間被使用完后，系統將自動為該段分配一個新的盤區。盤區是Oracle存儲分配的最小單位。2.2.3段

段是由一系列盤區組成的，它不再是存儲空間的分配單位，而是一個獨立的邏輯存儲結構。對于具有獨立存儲結構的對象，它的數據全部存儲在保存它的段中。一個段只屬于一個特定的數據庫對象，每當創建一個具有獨立段的數據庫對象時，Oracle將為它創建一個段。根據段中存放的數據庫對象類型，可以將段分為五種類型：數據段、索引段、臨時段、回退段和LOB段。2.2.4表空間

表空間是在Oracle中用戶可以使用的最大的邏輯存儲結構，用戶在數據庫中建立的所有內容都被存儲在表空間中。Oracle使用表空間將相關的邏輯結構組合在一起，表空間在物理上與數據文件相對應，每一個表空間由一個或多個數據文件組成的，一個數據文件只可以屬于一個表空間。

在創建數據庫時，Oracle會自動創建一些默認的表空間，除了用于存儲用戶數據的普通表空間外，還會存在3種類型的表空間：SYSTEM表空間、撤銷表空間和臨時表空間。1.SYSTEM表空間（系統表空間）保存信息：（1）數據字典和內部系統表基表；（2）PL/SQL程序的源代碼和解析代碼；（3）數據庫對象的定義。特點：（1）系統自動創建和維護；（2）大量的讀操作，少量的寫操作。SYSAUX表空間：作為SYSTEM表空間的輔助表空間。（10g以后版本）2.撤銷表空間保存信息：撤銷信息（回退信息）特點：（1）只包含撤銷段（回退段）；（2）大量的寫操作，少量的讀操作；（3）使用DBCA創建數據庫時，會自動創建一個默認的撤銷表空間UNDOTBS；（4）DBA可以為數據庫創建多個撤銷表空間，但每個數據庫實例最多只能使用一個撤銷表空間。3.臨時表空間保存信息：SQL語句在執行過程中所產生的臨時數據特點：（1）使用DBCA創建數據庫時，會自動創建默認的臨時表空間TEMP；（2）用戶可以創建其他的臨時表空間；（3）同一個實例中的所有SQL語句的排序操作共享一個排序段。2.3物理存儲結構

從整體上看，Oracle的數據在邏輯上存儲在表空間中，而物理上存儲在表空間所對應的數據文件中。主要包括3類物理文件：數據文件、控制文件和重做日志文件。2.3.1數據文件

數據庫中的數據在物理上保存在若干個操作系統文件中，這些操作系統文件就是數據文件。一個表空間在物理上對應一個或多個數據文件，而一個數據文件只能屬于一個表空間。在為數據庫創建表空間時，Oracle將同時創建對應的數據文件。在表空間中創建數據庫對象時，只能由Oracle負責為該對象選擇一個數據文件。三種增加存儲空間的方式：（1）為表空間追加新的數據文件；（2）通過手工方式擴大現有的數據文件；（3）配置數據文件為自動增長方式。數據文件類型：系統數據文件撤銷段文件用戶數據文件臨時數據文件2.3.2控制文件

數據庫控制文件是一個很小的二進制文件，在其中包含了關于數據庫物理結構的重要信息（如數據庫名稱、檢查點信息、數據庫創建的時間戳、所有的數據文件、重做日志文件、歸檔日志文件信息、備份信息等）。通過在加載數據庫時讀取控制文件，Oracle才能找到自己所需的操作系統文件（數據文件、重做日志文件等）。控制文件對于數據庫的成功啟動和正常運行至關重要。必須在整個數據庫打開期間始終保持可用狀態。

注意：（1）每個數據庫可以擁有多個控制文件（至少一個），但一個控制文件只能屬于一個數據庫；（2）控制文件中的內容只能由Oracle來修改。2.3.3其他文件

歸檔日志文件

參數文件

密碼文件

預警日志文件

后臺或用戶跟蹤文件2.4實例的內存結構

內存結構是Oracle數據庫體系結構中最為重要的部分之一，內存也是影響數據庫性能的主要因素。在Oracle數據庫中，服務器內存的大小將直接影響數據庫的運行速度。實例的內存結構可以分為兩部分：系統全局區（SystemGlobalArea,SGA）和程序全局區（ProgramGlobalArea,PGA）。2.4.1系統全局區（SGA）SGA位于系統的共享內存段中，它是由所有用戶進程共享的一塊內存區域（其中的數據可以被所有的服務和后臺進程共享）。在數據庫實例啟動時，SGA的內存被自動分配；當數據庫實例關閉時，SGA被回收。

SGA區中的主要包含如下內存結構：數據緩存區、共享池、重做日志緩存、Java池和大型池等結構。2.4.2程序全局區（PGA）PGA是保存某個特定服務進程的數據和控制信息的非共享的內存結構，只有服務進程本身才能夠訪問它自己的PGA區。每個服務進程都有它自己的PGA區，各個服務進程PGA區的總和即為實例的PGA區的大小。

PGA的內容與結構和數據庫的連接模式有關。一般情況下，PGA都包含私有SQL工作區和會話內存區。2.5實例的進程結構

用戶進程

服務器進程

后臺進程2.5.1用戶進程

用戶進程不是實例的組成部分。

連接是一個用戶進程與數據庫實例之間的一條通信路徑，這條通信路徑通過操作系統平臺中的進程間通信機制或網絡連接來實現。

會話則是一個用戶到數據庫的指定連接。例如當一個用戶啟動SQL*Plus，并輸入正確的用戶名和密碼連接到一個數據庫庫后，就為該用戶創建了一個會話。會話在用戶連接到實例的過程中始終存在，直到用戶斷開連接或終止應用程序為止。2.5.2服務器進程

服務器進程就是代表用戶會話完成工作的進程，應用向數據庫發送的SQL語句就是由這些進程接收并執行。在Oracle數據庫中可以同時存在兩種類型的服務器進程：一種類型是專用服務器進程，一個專用服務進程只能為一個用戶進程提供服務；另一種是共享服務進程，一個共享服務進程可以為多個用戶進程提供服務。2.5.3后臺進程Oracle實例包括兩部分：SGA和一組后臺進程。在任意一個時刻，Oracle數據庫可以處理多個并發用戶請求，進行復雜的數據操作，同時還要維護數據庫系統使其始終具有良好的性能。為了完成這些任務，Oracle具有一組后臺進程保證數據庫運行所需的實際維護任務。2.6數據字典

數據字典是Oracle數據庫的核心組件，它是由一系列對于用戶而言是只讀的基礎表和視圖組成，它保存了關于數據庫本身以及其中存儲的所有對象的基本信息。數據字典的