ORACLE数据库的结构组成、特点和工作原理

ORACLE数据库的结构组成和工作原理 一.体系结构组成 数据库是一个数据的集合，不仅是指物理上的数据，也指物理、存储及进程对象的一个组合。Oracle是一个基于B/S模式的关系型数据库管理系统（RDBMS）。 Oracle系统体系结构由三部分组成：逻辑结构、物理结构和实例。 1.Oracle的逻辑结构 Oracle的逻辑结构是一种层次结构。主要由：表空间、段、区和数据块等概念组成。逻辑结构是面向用户的，用户使用Oracle开发应用程序使用的就是逻辑结构。

（1）数据块（Data Blocks） 数据块是Oracle最小的存储单位，Oracle数据存放在“块”中。一个块占用一定的磁盘空间。Oracle每次请求数据的时候，都是以块为单位。块的标准大小由初始化参数DB_BLOCK_SIZE指定。具有标准大小的块称为标准块(Standard Block)。 Oracle使用位图(bitmap)来管理和跟踪数据块，这种块的空间管理方式叫“自动管理”。 （2）数据区（Extent） 是一组连续的数据块。当一个表、回滚段或临时段创建或需要附加空间时，系统总是为之分配一个新的数据区。在Oracle数据库中，分配空间就是以数据区为单位的。 （3）段（Segment） 是由多个数据区构成的，它是为特定的数据库对象（如表段、索引段、回滚段、临时段）分配的一系列数据区。段内包含的数据区可以不连续，并且可以跨越多个文件。 一个Oracle数据库有4种类型的段： 数据段：数据段也称为表段，它包含数据并且与表和簇相关。当创建一个表时，系统自动创建一个以该表的名字命名的数据段。 索引段：包含了用于提高系统性能的索引。一旦建立索引，系统自动创建一个以该索引的名字命名的索引段。 回滚段：包含了回滚信息，并在数据库恢复期间使用，以便为数据库提供读入一致性和回滚未提交的事务，即用来回滚事务的数据空间。当一个事务开始处理时，系统为之分配回滚段，回滚段可以动态创建和撤销。系统有个默认的回滚段，其管理方式既可以是自动的，也可以是手工的。 临时段：它是Oracle在运行过程中自行创建的段。当一个SQL语句需要临时工作区时，由Oracle建立临时段。一旦语句执行完毕，临时段的区间便退回给系统。 （4）表空间（tablespace） 是数据库的逻辑划分。任何数据库对象在存储时都必须存储在某个表空间中。表空间对应于若干个磁盘文件，即表空间是由一个或多个磁盘文件构成的。表空间相当于操作系统中的文件夹。也是数据库逻辑结构与物理文件之间的一个映射。 （4.1）系统表空间（system tablespace） 是每个Oracle数据库都必须具备的。系统表空间包括数据字典、存储过程、触发器和系统回滚段。为避免系统表空间产生存储碎片以及争用系统资源的问题，应创建一个独立的表空间用来单独存储用户数据。 （4.2）SYSAUX表空间 是随着数据库的创建而创建的，它充当SYSTEM的辅助表空间，主要存储除数据字典以外的其他对象。SYSAUX也是许多Oracle 数据库的默认表空间，它减少了由数据库和DBA管理的表空间数量，降低了SYSTEM表空间的负荷。 （4.3）临时表空间 相对于其他表空间而言，临时表空间（temp tablespace）主要用于存储Oracle数据库运行期间所产生的临时数据。 （4.4）撤销表空间 用于保存Oracle数据库撤销信息，即保存用户回滚段的表空间称之为回滚表空间（或简称为RBS撤销表空间（undo tablespace））。 （4.5）USERS表空间 用户表空间，用于存放永久性用户对象的数据和私有信息。

2.物理结构 Oracle物理结构包含了数据文件、日志文件和控制文件 （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)。一个数据库的数据文件包含全部数据库数据。 （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。 （3）控制文件 每一ORACLE数据库有一个控制文件(control file)，它记录数据库的物理结构 （4）参数文件 除了构成Oracle数据库物理结构的三类主要文件外，Oracle数据库还具有另外一种重要的文件：参数文件。参数文件记录了Oracle数据库的基本参数信息，主要包括数据库名、控制文件所在路径、进程等

3.实例（instance） 数据库实例（也称为服务器Server）就是用来访问一个数据库文件集的一个存储结构及后台进程的集合。它使一个单独的数据库可以被多个实例访问（也就是ORACLE并行服务器-- OPS）。实例在操作系统中用ORACLE_SID来标识,在Oracle中用参数INSTANCE_NAME来标识， 它们两个的值是相同的。 数据库启动时，系统首先在服务器内存中分配系统全局区（SGA），构成了Oracle的内存结构，然后启动若干个常驻内存的操作系统进程，即组成了Oracle的 进程结构，内存区域和后台进程合称为一个Oracle实例。 （1）系统全局区（SGA） SGA(System Global Area)：是Oracle Instance的 基本组成部分，在实例启动时分配。是一组包含一个Oracle实例的数据和控制信息的共享内存结构， 主要作用是用于存储数据库信息的一个内存区域。 系统全局区（SGA），主要包括： 1）数据块缓存区 数据块缓存区(datablockbuffercache)是SGA中的一个高速缓存区域，用来存储从数据库中读取数据段的数据块(如表、索引和簇)。数据块缓存区的大小由数据库服务器init.ora文件中的DB_LOCK_BUFFERS参数决定(用数据库块的个数表示)。在调整和管理数据库时，调整数据块缓存区的大小是一个重要的部分。 2）字典缓存区 数据库对象的信息存储在数据字典表中，这些信息包括用户帐号数据、数据文件名、段名、盘区位置、表说明和权限，当数据库需要这些信息(如检查用户查询一个表的授权)时，将读取数据字典表并且将返回的数据存储在字典缓存区的SGA中。 3）重做日志缓冲区 重做项描述对数据库进行的修改。它们写到联机重做日志文件中，以便在数据库恢复过程中用于向前滚动操作 4）SQL共享池 SQL共享池存储数据字典缓存区及库缓存区(librarycache)，即对数据库进行操作的语句信息。当数据块缓冲区和字典缓存区能够共享数据库用户间的结构及数据信息时，库缓存区允许共享常用的SQL语句。 5）大池 大池(LargePool)是一个可选内存区。 6）Java池 由其名字可知，Java池为Java命令提供语法分析。 7）多缓冲池 可以在SGA中创建多个缓冲池，能够用多个缓冲池把大数据集与其他的应用程序分开，以减少它们争夺数据块缓存区内相同资源的可能性

2.后台进程（Backgroung Process） 数据库的物理结构与内存结构之间的交互要通过后台进程来完成

Oracle数据库的特点与工作原理 Oracle数据库的特点 1.开放性： 　　Oracle能在所有主流平台上运行（包括Windows），完全支持所有的工业标准，采用完全开放策略，可以使客户选择最适合的解决方案，对开发商全力支持。

2.可伸缩性，并行性： 　　Oracle的并行服务器通过使一组结点共享同一簇中的工作来扩展Windownt的能力，提供高可用性和高伸缩性的簇的解决方案。如果WindowsNT不能满足需要，用户可以把数据库移到UNIX中。Oracle的并行服务器对各种UNIX平台的集群机制都有着相当高的集成度。

3.性能： 　　Oracle几乎是性能最高的关系型数据库，保持开放平台下的TPC-D和TPC-C的世界记录。

4.客户端支持及应用模式： 　　Oracle支持多层次网络计算，支持多种工业标准，可以用ODBC、JDBC、OCI等网络客户连接。

5.操作性： 　　Oracle相对于其他RDBMS来讲较复杂，同时提供GUI和命令行，在WindowsNT和Unix下操作相同。

6.使用性： 　　Oracle具有相当长时间的开发经验，完全向下兼容。得到广泛的认可与应用，完全没有风险。

7.安全性： 　　Oracle获得了最高认证级别的ISO标准认证。它提供多层安全性，包括用于评估风险、防止未授权的数据泄露、检测和报告数据库活动，以及通过数据驱动的安全性在数据库中实施数据访问控制的控制。

Oracle数据库的工作原理

1、在数据库服务器上启动Oracle实例。 2、应用程序在客户端的用户进程中运行，启用Oracle网络服务驱动器与服务器建立连接。 3、服务器运行Oracle网络服务驱动器，建立专用的服务器进程执行用户进程。 4、客户端提交事务。 5、服务器进程获取sql语句并检查共享池中是否有相似的sql语句，如果有，服务器进程再检查用户的访问权限；否则分配新的sql共享区分析并执行sql语句。 6、服务器从实际的数据文件或SGA中取得所需数据。 7、服务器进程在SGA中更新数据，进程DBWn在特定条件下将更新过的数据块写回磁盘，进程LGWR在重做日志文件中记录事务。 8、如果事务成功，服务器进程发送消息到应用程序中。

解释： SGA(System Global Area)：是Oracle Instance的 基本组成部分，在实例启动时分配。是一组包含一个Oracle实例的数据和控制信息的共享内存结构， 主要作用是用于存储数据库信息的一个内存区域。 DBWn(Database Writer)：Oracle数据库后台写入进程，是Oracle数据库实例中的一个进程。 LGWR(Log Writer)：也是Oracle的后台进程之一，LGWR的作用是把日志缓存区的数据从内存写到磁盘的REDO文件里，完成数据库对象创建、更新数据等操作过程的记录。

一个oracle实例： 1．是访问 Oracle database 的途径 2．只能打开一个数据库 3．由 SGA 内存区和一组后台进程组成