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主 題：
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ORACLE
體系結(jié)構(gòu)
(Architecture of ORACLE)
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作 者：
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penitent (只取一瓢)
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等 級：
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信
譽
值：
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100
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所屬論壇：
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Oracle
高級技術(shù)
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問題點數(shù)：
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?
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0
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回復(fù)次數(shù)：
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?
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12
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發(fā)表時間：
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?
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2003-03-31 21:32:
|
???
很多人和我一樣，大楷都是從
SQL Server
轉(zhuǎn)過來的，可能是受
MS
的影響太深，老想著用
SQL Server
的方法來解決
ORACLE
的問題，這就是一個極大的失誤，比如有人就老喜歡用那個
OEM
，那個我一直認為是
ORACLE
的糟粕的一個代表，
ORACLE
的精髓是代碼的管理，任何管理、備份、恢復(fù)都可以通過代碼或腳本實現(xiàn)。比如還有的人就喜歡
SQL Server
過程中能直接寫
select
語句，認為
ORACLE
必須要能做，有人認為
SQL SERVER
的過程能執(zhí)行
DDL
語句，那
ORACLE
也必須要這樣……誠然，我不是承認不可以，但是很多的很多的這一切，就是你實現(xiàn)了，卻是
ORACLE
強烈反對的，因為它們對
ORACLE
的性能可能有很大的影響。
???
我想，要學(xué)好
ORACLE
，就必須腳踏實地，一步一步來，你可以拿兩個數(shù)據(jù)庫來比較，但是不要想著關(guān)系型數(shù)據(jù)庫都是一樣的，它們是有差別的，或多或少，一個簡單的例子，在
SQL Server
中，一個表的修改是以頁面級來鎖定的，對表的修改是阻塞讀操作的（如
Select
），所以
SQL Server
的鎖是非常昂貴的，如果不是特別指定，一個語句就是一個事務(wù)。在
ORACLE
中，這一切都變了，
ORACLE
可以提供最小的行級鎖，所有對表的鎖定不影響
Select
查詢，在
ORACLE
中，鎖的資源占用是非常小的，所以
ORACLE
默認開啟事務(wù)，直到你提交或回滾。
???
我學(xué)
ORACLE
也就兩年時間，到現(xiàn)在專職做
ORACLE
管理和
ORACLE
數(shù)據(jù)倉庫，也是自己慢慢走過來的，我其實也沒有得到高人指點，就是自己慢慢啃書，慢慢查資料。論壇可以用來交流，但是想讓它讓你有很大進步，可能性不大，畢竟，論壇上面系統(tǒng)性的東西太少。要想做一個好的
DBA
，是不容易的，有人總結(jié)了
DBA 10
點該做的和不該做的。
> #1 - Do Maintain your Expertise
> #2 - Do Use the DBMS_STATS Package to Collect Statistics
> #3 - Do Use Bind Variables
> #4 - Do Put your Production Database in ARCHIVELOG Mode
> #5 - Do Use Locally Managed Tablespaces
> #6 - Do Monitor Your Database
> #7 - Do Practice Recoveries
> #8 - Do Get Involved with User Groups and Other Resources
> #9 - Do Establish Standards and Change Control Processes
> #10 - Do Think Ahead
?
> Oracle Database Top 10 Don'ts
> #1 - Don't Waste Time Re-Organizing Your Databases
> #2 - Don't Use .Log or Other Common Extensions For Your Database File Names
> #3 - Don't Leave Your Database Open To Attack
> #4 - Don't Decide Against Hot Backups
> #5 - Don't Use ASSM
> #6 - Don't Forget the 80/20 Rule
> #7 - Don't Stack Views
> #8 - Don't Be a Normalization Bigot
> #9 - Don't Forget to Document Everything
> #10 - Do Not Use Products You are Not Licensed For.
???? CSDN
上的專職從事數(shù)據(jù)庫管理的可能很少，也就導(dǎo)致了這里很多人的問題都是在開發(fā)上面，當(dāng)然，我不是要求大家學(xué)管理，就是開發(fā)，也需要對數(shù)據(jù)庫理解，半懂不懂的搞開發(fā)，最可能的后果，可能就是項目的失敗，而這是一個程序員的恥辱。
????
正因為
CSDN
的這種特殊情況，很多高手都不愿意來這里，我問其原因，回答很簡單，
CSDN
只能讓我退步，我去干什么，大家也都清楚，現(xiàn)在是一個信息化的時代，不是不進則退了，是進步慢也是退步的時代了。
????
今天就寫這么多，下面開始轉(zhuǎn)入正文，因為時間倉促，多少可能有些筆誤或錯誤，也就希望大家指正，在以后的時間里，我會定期的寫這么一些文章，希望大家有所收獲，我的下一篇文章計劃是“
ORACLE
的備份策應(yīng)”。
?????
此文不經(jīng)許可，不可轉(zhuǎn)載，如有必要，也需要注明出處！
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?
?????????????????????????????????
概要
在本章里你可以了解以下內(nèi)容
?
?
一、
ORACLE
事例
1
、
ORACLE
實例
System Global Area(SGA)
和
Background Process
被成為數(shù)據(jù)庫的實例。
2
、
ORACLE
數(shù)據(jù)庫
一系列物理文件的集合（數(shù)據(jù)文件，控制文件，聯(lián)機日志，參數(shù)文件等）
3
、系統(tǒng)全局共享區(qū)
System Global Area(SGA)
System Global Area
是一塊巨大的共享內(nèi)存區(qū)域，他被看做是
Oracle
數(shù)據(jù)庫的一個大緩沖池，這里的數(shù)據(jù)可以被
ORACLE
的各個進程共用。其大小可以通過如下語句查看：
SQL> select * from v$sga;
NAME VALUE
-------------------- ---------
Fixed Size 39816
Variable Size 259812784
Database Buffers 1.049E+09
Redo Buffers 327680
更詳細的信息可以參考
V$sgastat
、
V$buffer_pool
主要包括以下幾個部分：
a
、
共享池
(Shared pool)
共享池是
SGA
中最關(guān)鍵的內(nèi)存片段，特別是在性能和可伸縮性上。一個太小的共享池會扼殺性能，使系統(tǒng)停止，太大的共享池也會有同樣的效果，將會消耗大量的
CPU
來管理這個共享池。不正確的使用共享池只會帶來災(zāi)難。共享池主要又可以分為以下兩個部分：
·
SQL
語句緩沖
(Library Cache)
當(dāng)一個用戶提交一個
SQL
語句，
Oracle
會將這句
SQL
進行分析
(parse)
，這個過程類似于編譯，會耗費相對較多的時間。在分析完這個
SQL
，
Oracle
會把他的分析結(jié)果給保存在
Shared pool
的
Library Cache
中，當(dāng)數(shù)據(jù)庫第二次執(zhí)行該
SQL
時，
Oracle
自動跳過這個分析過程，從而減少了系統(tǒng)運行的時間。這也是為什么第一次運行的
SQL
比第二次運行的
SQL
要慢一點的原因。
下面舉例說明
parse
的時間
SQL> select count(*) fromscpass ;
COUNT(*)
----------
243
Elapsed: 00:00:00.08
這是在
Share_pool
和
Data buffer
都沒有數(shù)據(jù)緩
沖區(qū)的情況下所用的時間
SQL> alter system flush SHARED_POOL;
System altered.
清空
Share_pool
，保留
Data buffer
SQL> select count(*) from scpass ;
COUNT(*)
----------
243
Elapsed: 00:00:00.02
SQL> select count(*) from scpass ;
COUNT(*)
----------
243
Elapsed: 00:00:00.00
從兩句
SQL
的時間差上可以看出該
SQL
的
Parse
時間約為
00:00:00.02
對于保存在共享池中的
SQL
語句，可以從
V$Sqltext
、
v$Sqlarea
中查詢到，對于編程者來說，要盡量提高語句的重用率，減少語句的分析時間。一個設(shè)計的差的應(yīng)用程序可以毀掉整個數(shù)據(jù)庫的
Share pool
，提高
SQL
語句的重用率必須先養(yǎng)成良好的變成習(xí)慣，盡量使用
Bind
變量。
·數(shù)據(jù)字典緩沖區(qū)
(Data Dictionary Cache)
顯而易見，數(shù)據(jù)字典緩沖區(qū)是
ORACLE
特地為數(shù)據(jù)字典準備的一塊緩沖池，供
ORACLE
內(nèi)部使用，沒有什么可以說的。
b
、塊緩沖區(qū)高速緩存
(Database Buffer Cache)
這些緩沖是對應(yīng)所有數(shù)據(jù)文件中的一些被使用到的數(shù)據(jù)塊。讓他們能夠在內(nèi)存中進行操作。在這個級別里沒有系統(tǒng)文件
,
，戶數(shù)據(jù)文件，臨時數(shù)據(jù)文件，回滾段文件之分。也就是任何文件的數(shù)據(jù)塊都有可能被緩沖。數(shù)據(jù)庫的任何修改都在該緩沖里完成，并由
DBWR
進程將修改后的數(shù)據(jù)寫入磁盤。
這個緩沖區(qū)的塊基本上在兩個不同的列表中管理。一個是塊的“臟”表
(Dirty List)
，需要用數(shù)據(jù)庫塊的書寫器
(DBWR)
來寫入，另外一個是不臟的塊的列表
(Free List)
，一般的情況下，是使用最近最少使用
(Least Recently Used,LRU)
算法來管理。
塊緩沖區(qū)高速緩存又可以細分為以下三個部分（
Default pool,Keep pool,Recycle pool
）。如果不是人為設(shè)置初始化參數(shù)
(Init.ora)
，
ORACLE
將默認為
Default pool
。
由于操作系統(tǒng)尋址能力的限制，不通過特殊設(shè)置，在
32
位的系統(tǒng)上，塊緩沖區(qū)高速緩存最大可以達到
1.7G
，在
64
位系統(tǒng)上，塊緩沖區(qū)高速緩存最大可以達到
10G
。
c
、重做日志緩沖區(qū)
(Redo log buffer)
重做日志文件的緩沖區(qū)，對數(shù)據(jù)庫的任何修改都按順序被記錄在該緩沖，然后由
LGWR
進程將它寫入磁盤。這些修改信息可能是
DML
語句，如
(Insert,Update,Delete)
，或
DDL
語句，如
(Create,Alter,Drop
等
)
。
重做日志緩沖區(qū)的存在是因為內(nèi)存到內(nèi)存的操作比較內(nèi)存到硬盤的速度快很多，所以重作日志緩沖區(qū)可以加快數(shù)據(jù)庫的操作速度，但是考慮的數(shù)據(jù)庫的一致性與可恢復(fù)性，數(shù)據(jù)在重做日志緩沖區(qū)中的滯留時間不會很長。所以重作日志緩沖區(qū)一般都很小，大于
3M
之后的重作日志緩沖區(qū)已經(jīng)沒有太大的實際意義。
d
、
Java
程序緩沖區(qū)
(Java Pool)
Java
的程序區(qū)，
Oracle 8I
以后，
Oracle
在內(nèi)核中加入了對
Java
的支持。該程序緩沖區(qū)就是為
Java
程序保留的。如果不用
Java
程序沒有必要改變該緩沖區(qū)的默認大小。
e
、大池
(Large Pool)
大池的得名不是因為大，而是因為它用來分配大塊的內(nèi)存，處理比共享池更大的內(nèi)存，在
8.0
開始引入。
下面對象使用大池：
·
MTS
——在
SGA
的
Large Pool
中分配
UGA
·語句的并行查詢
(Parallel Executeion of Statements)
——允許進程間消息緩沖區(qū)的分配，用來協(xié)調(diào)并行查詢服務(wù)器
·備份
(Backup)
——用于
RMAN
磁盤
I/O
緩存
4
、后臺進程
(Background process)
后臺進程是
Oracle
的程序，用來管理數(shù)據(jù)庫的讀寫，恢復(fù)和監(jiān)視等工作。
Server Process
主要是通過他和
user process
進行聯(lián)系和溝通，并由他和
user process
進行數(shù)據(jù)的交換。在
Unix
機器上，
Oracle
后臺進程相對于操作系統(tǒng)進程，也就是說，一個
Oracle
后臺進程將啟動一個操作系統(tǒng)進程；在
Windows
機器上，
Oracle
后臺進程相對于操作系統(tǒng)線程，打開任務(wù)管理器，我們只能看到一個
ORACLE.EXE
的進程，但是通過另外的工具，就可以看到包含在這里進程中的線程。
在
Unix
上可以通過如下方法查看后臺進程：
ps –ef | grep ora_
# ps -ef | grep ora_ | grep XCLUAT
oracle 29431 1 0 Sep 02 ? 2:02 ora_dbwr_SID
oracle 29444 1 0 Sep 02 ? 0:03 ora_ckpt_SID
oracle 29448 1 0 Sep 02 ? 2:42 ora_smon_SID
oracle 29442 1 0 Sep 02 ? 3:25 ora_lgwr_SID
oracle 29427 1 0 Sep 02 ? 0:01 ora_pmon_SID
a
、
Oracle
系統(tǒng)有
5
個基本進程他們是
-
DBWR(
數(shù)據(jù)文件寫入進程
)
-
LGWR(
日志文件寫入進程
)
-
SMON(
系統(tǒng)監(jiān)護進程
)
-
PMON(
用戶進程監(jiān)護進程
)
-
CKPT(
檢查點進程
,
同步數(shù)據(jù)文件
,
日志文件
,
控制文件
)
b
、
DBWR
將修改過的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入對應(yīng)數(shù)據(jù)文件
維護系統(tǒng)內(nèi)的空緩沖區(qū)
這里指出幾個容易錯誤的概念
:
·當(dāng)一個更新提交后
,DBWR
把數(shù)據(jù)寫到磁盤并返回給用戶提交完成
.
·
DBWR
會觸發(fā)
CKPT
后臺進程
·
DBWR
不會觸發(fā)
LGWR
進程
上面的概念都是錯誤的
.
DBWR
是一個很底層的工作進程，他批量的把緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入磁盤。和任何前臺用戶的進程幾乎沒有什么關(guān)系，也不受他們的控制。至于
DBWR
會不會觸發(fā)
LGWR
和
CKPT
進程，我們將在下面幾節(jié)里討論。
DBWR
工作的主要條件如下
·
DBWR
超時
·系統(tǒng)中沒有多的空緩沖區(qū)用來存放數(shù)據(jù)
·
CKPT
進程觸發(fā)
DBWR
等
c
、
LGWR
將重做日志緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入重做日志文件，
LGWR
是一個必須和前臺用戶進程通信的進程。當(dāng)數(shù)據(jù)被修改的時候，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個重做日志并記錄在重做日志緩沖區(qū)內(nèi)。這個重做日志可以類似的認為是以下的一個結(jié)構(gòu)
:
SCN=000000001000
數(shù)據(jù)塊
ID
對象
ID=0801
數(shù)據(jù)行
=02
修改后的數(shù)據(jù)
=0011
提交的時候，
LGWR
必須將被修改的數(shù)據(jù)的重做日志緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)寫入日志數(shù)據(jù)文件，然后再通知前臺進程提交成功，并由前臺進程通知用戶。從這點可以看出
LGWR
承擔(dān)了維護系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性的任務(wù)。
LGWR
工作的主要條件如下
·用戶提交
·有
1/3
重做日志緩沖區(qū)未被寫入磁盤
·有大于
1M
重做日志緩沖區(qū)未被寫入磁盤
·超時
·
DBWR
需要寫入的數(shù)據(jù)的
SCN
號大于
LGWR
記錄的
SCN
號，
DBWR
觸發(fā)
LGWR
寫入
d
、
SMON
工作主要包含
??
·清除臨時空間
??
·在系統(tǒng)啟動時，完成系統(tǒng)實例恢復(fù)
??
·聚結(jié)空閑空間
??
·從不可用的文件中恢復(fù)事務(wù)的活動
??
·
OPS
中失敗節(jié)點的實例恢復(fù)
??
·清除
OBJ$
表
??
·縮減回滾段
??
·使回滾段脫機
e
、
PMON
主要用于清除失效的用戶進程，釋放用戶進程所用的資源。如
PMON
將回滾未提交的工作，釋放鎖，釋放分配給失敗進程的
SGA
資源。
f
、
CKPT
同步數(shù)據(jù)文件，日志文件和控制文件，由于
DBWR/LGWR
的工作原理，造成了數(shù)據(jù)文件，日志文件，控制文件的不一至，這就需要
CKPT
進程來同步。
CKPT
會更新數(shù)據(jù)文件
/
控制文件的頭信息。
CKPT
工作的主要條件如下
·在日志切換的時候
·數(shù)據(jù)庫用
immediate ,transaction , normal
選項
shutdown
數(shù)據(jù)庫的時候
·根據(jù)初始話文件
LOG_CHECKPOINT_INTERVAL
、
LOG_CHECKPOINT_TIMEOUT
、
FAST_START_IO_TARGET
的設(shè)置的數(shù)值來確定
·用戶觸發(fā)
以下進程的啟動需要手工配置
g
、
ARCH
當(dāng)數(shù)據(jù)庫以歸檔方式運行的時候，
Oracle
會啟動
ARCH
進程，當(dāng)重做日志文件被寫滿時，日志文件進行切換，舊的重做日志文件就被
ARCH
進程復(fù)制到一個
/
多個特定的目錄
/
遠程機器。這些被復(fù)制的重做日志文件被叫做歸檔日志文件。
h
、
RECO
負責(zé)解決分布事物中的故障。
Oracle
可以連接遠程的多個數(shù)據(jù)庫，當(dāng)由于網(wǎng)絡(luò)問題，有些事物處于懸而未決的狀態(tài)。
RECO
進程試圖建立與遠程服務(wù)器的通信，當(dāng)故障消除后，
RECO
進程自動解決所有懸而未決的會話。
i
、服務(wù)進程
Server Process
服務(wù)進程的分類
·專用服務(wù)進程
(Dedicated Server Process)
一個服務(wù)進程對應(yīng)一個用戶進程
·共享服務(wù)進程
(MultiTreaded Server Process)
一個服務(wù)進程對應(yīng)多個用戶進程，輪流為用戶進程服務(wù)。
PGA & UGA
PGA = Process Global Area
UGA = User Global Area
他保存了用戶的變量、權(quán)限、堆棧、排序空間等用戶信息，對于專用服務(wù)器進程，
UGA
在
PGA
中分配。對于多線程進程，
UGA
在
Large pool
中分配。
j
、用戶進程
User Process
在客戶端，將用戶的
SQL
語句傳遞給服務(wù)進程
5
、一個貫穿數(shù)據(jù)庫全局的概念
----
系統(tǒng)改變號
SCN(System Change Number)
系統(tǒng)改變號，一個由系統(tǒng)內(nèi)部維護的序列號。當(dāng)系統(tǒng)需要更新的時候自動增加，他是系統(tǒng)中維持數(shù)據(jù)的一致性和順序恢復(fù)的重要標志。
a.
查詢語句不會使
SCN
增加，就算是同時發(fā)生的更新，數(shù)據(jù)庫內(nèi)部對應(yīng)的
SCN
也是不同的。這樣一來就保證了數(shù)據(jù)恢復(fù)時候的順序。
b.
維持數(shù)據(jù)的一致性，當(dāng)一個查詢執(zhí)行的時候，他會先從系統(tǒng)中得到一個當(dāng)前的
SCN
號，在他查找數(shù)據(jù)的同時，他會檢查每個數(shù)據(jù)行和他對應(yīng)的
SCN
號，只有那些不比他的
SCN
號大的行才能從對應(yīng)用戶數(shù)據(jù)文件的緩沖區(qū)內(nèi)取出，而那些大于他
SCN
號的行，就應(yīng)該從回滾段數(shù)據(jù)文件的緩沖中取出。
實例分析
:
一個查詢返回以下
5
行
ID Name
------------------------
1 ShangHai
2 Beijing
3 Gugangzhou
4 ShenZhen
5 HanZhou
用戶
A
從
12:00
開始運行，到
12:05
結(jié)束在
12:01
用戶
B
執(zhí)行了一條
Update
語句，更新了
ID
是
2
的那條記錄把
Beijing
該成了
Tianjing.
并提交，這時候用戶
A
的那個查詢是不會出現(xiàn)
Tianjing
的記錄。
12:00
查詢時候的
SCN
是
N
然后用戶
B
的更新使得系統(tǒng)的
SCN
變成
N+1
當(dāng)用戶
A
查詢到
ID=2
的記錄的時候發(fā)現(xiàn)他的
SCN
已經(jīng)大于查詢開始時候的
SCN
，他就會在回滾段數(shù)據(jù)緩沖中找到
SCN=N
的那條記錄，并把它返回。
二、
ORACLE
數(shù)據(jù)庫
ORACLE
數(shù)據(jù)庫的組成——物理操作系統(tǒng)文件的集合。主要包括以下幾種。
1
、控制文件（參數(shù)文件
init.ora
記錄了控制文件的位置）
控制文件包括如下主要信息
·數(shù)據(jù)庫的名字，檢查點信息，數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建的時間戳
·所有的數(shù)據(jù)文件，聯(lián)機日志文件，歸檔日志文件信息
·備份信息等
有了這些信息，
Oracle
就知道那些文件是數(shù)據(jù)文件，現(xiàn)在的重做日志文件是哪些，這些都是系統(tǒng)啟動和運行的基本條件，所以他是
Oracle
運行的根本。如果沒有控制文件系統(tǒng)是不可能啟動的。控制文件是非常重要的，一般采用多個鏡相復(fù)制來保護控制文件，或采用
RAID
來保護控制文件。控制文件的丟失，將使數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)變的很復(fù)雜。
控制文件信息可以從
V$Controlfile
中查詢獲得
?
2
、數(shù)據(jù)文件（數(shù)據(jù)文件的詳細信息記載在控制文件中）
可以通過如下方式查看數(shù)據(jù)文件
SQL> select name from v$datafile;
NAME
---------------------------------------------
/u05/dbf/PROD/system_01.dbf
/u06/dbf/PROD/temp_01.dbf
/u04/dbf/PROD/users_01.dbf
/u09/dbf/PROD/rbs_01.dbf
/u06/dbf/PROD/applsys_indx_01.dbf
/u05/dbf/PROD/applsys_data_01.dbf
從以上可以看出，數(shù)據(jù)文件大致可以分為以下幾類：
i.
系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件
(system_01.dbf)
存放系統(tǒng)表和數(shù)據(jù)字典，一般不放用戶的數(shù)據(jù)，但是用戶腳本，如過程，函數(shù)，包等卻是保存在數(shù)據(jù)字典中的。
名詞解釋：數(shù)據(jù)字典
數(shù)據(jù)字典是一些系統(tǒng)表或視圖，他存放系統(tǒng)的信息，他包括數(shù)據(jù)庫版本，數(shù)據(jù)文件信息，表與索引等段信息，系統(tǒng)的運行狀態(tài)等各種和系統(tǒng)有關(guān)的信息和用戶腳本信息。數(shù)據(jù)庫管理員可以通過對數(shù)據(jù)字典的查詢，就可以了解到
Oracle
的運行狀態(tài)。
ii.
回滾段文件
(rbs_01.dbf)
如果數(shù)據(jù)庫進行對數(shù)據(jù)的修改，那么就必須使用回滾段，回滾段是用來臨時存放修改前的數(shù)據(jù)
(Before Image)
。回滾段通常都放在一個單獨的表空間上（回滾表空間），避免表空間碎片化，這個表空間包含的數(shù)據(jù)文件就是回滾數(shù)據(jù)文件。
iii.
臨時數(shù)據(jù)文件
(temp_01.dbf)
主要存放用戶的排序等臨時數(shù)據(jù)，與回滾段相似，臨時段也容易引起表空間碎片化，而且沒有辦法在一個永久表空間上開辟臨時段，所以就必須有一個臨時表空間，它所包含的數(shù)據(jù)文件就是臨時數(shù)據(jù)文件，主要用于不能在內(nèi)存上進行的排序操作。我們必須為用戶指定一個臨時表空間。
iv.
用戶數(shù)據(jù)文件
(/applsys_data_01.dbf ,applsys_indx_01.dbf)
存放用戶數(shù)據(jù)，這里列舉了兩類常見的用戶型數(shù)據(jù)，一般數(shù)據(jù)和索引數(shù)據(jù)，一般來說，如果條件許可的話，可以考慮放在不同的磁盤上。
3
、重做日志文件（聯(lián)機重做日志）
用戶對數(shù)據(jù)庫進行的任何操作都會記錄在重做日志文件。在了解重做日志之前必須了解重做日志的兩個概念，重做日志組和重做日志組成員
(Member)
，一個數(shù)據(jù)庫中至少要有兩個日志組文件，一組寫完后再寫另一組，即輪流寫。每個日志組中至少有一個日志成員，一個日志組中的多個日志成員是鏡相關(guān)系，有利于日志文件的保護，因為日志文件的損壞，特別是當(dāng)前聯(lián)機日志的損壞，對數(shù)據(jù)庫的影響是巨大的。
聯(lián)機日志組的交換過程叫做切換，需要特別注意的是，日志切換在一個優(yōu)化效果不好的數(shù)據(jù)庫中會引起臨時的“掛起”。掛起大致有兩種情況：
·在歸檔情況下，需要歸檔的日志來不及歸檔，而聯(lián)機日志又需要被重新利用
·檢查點事件還沒有完成（日志切換引起檢查點），而聯(lián)機日志需要被重新利用
解決這種問題的常用手段是：
i.
增加日志組
ii.
增大日志文件成員大小
通過
v$log
可以查看日志組，
v$logfile
可以查看具體的成員文件。
4
、歸檔日志文件
Oracle
可以運行在兩種模式之中，歸檔模式和不歸檔模式。如果不用歸檔模式，當(dāng)然，你就不會有歸檔日志，但是，你的系統(tǒng)將不會是一個實用系統(tǒng)，特別是不能用于生產(chǎn)系統(tǒng)，因為你可能會丟失數(shù)據(jù)。但是在歸檔模式中，為了保存用戶的所有修改，在重做日志文件切換后和被覆蓋之間系統(tǒng)將他們另外保存成一組連續(xù)的文件系列，該文件系列就是歸檔日志文件。
有人或許會說，歸檔日志文件占領(lǐng)我大量的硬盤空間，其實，具體想一想，你是愿意浪費一點磁盤空間來保護你的數(shù)據(jù)，還是愿意丟失你的數(shù)據(jù)呢？顯而義見，我們需要保證我們的數(shù)據(jù)的安全性。其實，歸檔并不是一直占領(lǐng)你的磁盤空間，你可以把她備份到磁帶上，或則刪除上一次完整備份前的所有日志文件。
5
、初始化參數(shù)文件
initSID.ora
或
init.ora
文件，因為版本的不一樣，其位置也可能會不一樣。在
8i
中，通常位于
$ORACLE_HOME/admin/<SID>/Pfile
下
初始化文件記載了許多數(shù)據(jù)庫的啟動參數(shù)，如內(nèi)存，控制文件，進程數(shù)等，在數(shù)據(jù)庫啟動的時候加載（
Nomount
時加載），初始化文件記錄了很多重要參數(shù)，對數(shù)據(jù)庫的性能影響很大，如果不是很了解，不要輕易亂改寫，否則會引起數(shù)據(jù)庫性能下降。
6
、其他文件
i .
密碼文件
用于
Oracle
的具有
sysdba
權(quán)限用戶的認證
.
ii.
日志文件
·報警日志文件（
alert.log
或
alrt<SID>.ora
）
記錄數(shù)據(jù)庫啟動，關(guān)閉和一些重要的出錯信息。數(shù)據(jù)庫管理員應(yīng)該經(jīng)常檢查這個文件，并對出現(xiàn)的問題作出即使的反應(yīng)。你可以通過以下
SQL
找到他的路徑
select value from v$PARAMETER where name ='background_dump_dest';
·后臺或用戶跟蹤文件
系統(tǒng)進程或用戶進程出錯前寫入的信息，一般不可能讀懂，可以通過
ORACLE
的
TKPROF
工具轉(zhuǎn)化為可以讀懂的格式。對于系統(tǒng)進程產(chǎn)生的跟蹤文件與報警日志文件的路徑一樣，用戶跟蹤文件的路徑，你可以通過以下
SQL
找到他的路徑
select value from v$PARAMETER where name ='user_dump_dest';
?
三、
ORACLE
邏輯結(jié)構(gòu)
1
、
表空間
(tablespace)
表空間是數(shù)據(jù)庫中的基本邏輯結(jié)構(gòu)，一系列數(shù)據(jù)文件的集合。一個表空間可以包含多個數(shù)據(jù)文件，但是一個數(shù)據(jù)文件只能屬于一個表空間。
2
、
段
(Segment)
段是對象在數(shù)據(jù)庫中占用的空間，雖然段和數(shù)據(jù)庫對象是一一對應(yīng)的，但段是從數(shù)據(jù)庫存儲的角度來看的。一個段只能屬于一個表空間，當(dāng)然一個表空間可以有多個段。
表空間和數(shù)據(jù)文件是物理存儲上的一對多的關(guān)系，表空間和段是邏輯存儲上的一對多的關(guān)系，段不直接和數(shù)據(jù)文件發(fā)生關(guān)系。一個段可以屬于多個數(shù)據(jù)文件，關(guān)于段可以指定擴展到哪個數(shù)據(jù)文件上面。
段基本可以分為以下四種
·數(shù)據(jù)段
(Data Segment)
·索引段
(Index Segment)
·回滾段
(Rollback Segment)
·臨時段
(Temporary Segment)
3
、區(qū)間
(Extent)
關(guān)于
Extent
的翻譯有多種解釋，有的譯作擴展，有的譯作盤區(qū)，我這里通常譯為區(qū)間。在一個段中可以存在多個區(qū)間，區(qū)間是為數(shù)據(jù)一次性預(yù)留的一個較大的存儲空間，直到那個區(qū)間被用滿，數(shù)據(jù)庫會繼續(xù)申請一個新的預(yù)留存儲空間，即新的區(qū)間，一直到段的最大區(qū)間數(shù)
(Max Extent)
或沒有可用的磁盤空間可以申請。
在
ORACLE8i
以上版本，理論上一個段可以無窮個區(qū)間，但是多個區(qū)間對
ORACLE
卻是有性能影響的，
ORACLE
建議把數(shù)據(jù)分布在盡量少的區(qū)間上，以減少
ORACLE
的管理與磁頭的移動。
4
、
Oracle
數(shù)據(jù)塊
(Block)
ORACLE
最基本的存儲單位，他是
OS
數(shù)據(jù)塊的整數(shù)倍。
ORACLE
的操作都是以塊為基本單位，一個區(qū)間可以包含多個塊（如果區(qū)間大小不是塊大小的整數(shù)倍，
ORACLE
實際也擴展到塊的整數(shù)倍）。
5
、基本表空間介紹
a.
系統(tǒng)表空間
主要存放數(shù)據(jù)字典和內(nèi)部系統(tǒng)表基表
查看數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)字典的
SQL
select * from dict
查看內(nèi)部系統(tǒng)表的
SQL
select * from v$fixed_view_definition
DBA
對系統(tǒng)的系統(tǒng)表中的數(shù)據(jù)字典必須有一個很深刻的了解，他們必須準備一些基礎(chǔ)的
SQL
語句，通過這些
SQL
可以立即了解系統(tǒng)的狀況和數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)，這些基本的
SQL
包括
系統(tǒng)的剩余空間
系統(tǒng)的
SGA
狀態(tài)系統(tǒng)的等待
用戶的權(quán)限
當(dāng)前的用戶鎖
緩沖區(qū)的使用狀況等
在成為
DBA
的道路上我們不建議你過分的依賴于
OEM/Quest
等優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫管理工具，因為他們不利于你對數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)字典的理解，
SQL
語句可以完成幾乎全部的數(shù)據(jù)庫管理工作。
大量的讀少量的寫是該表空間的一個顯著的特點。
b.
臨時表空間
.
臨時表空間顧名思義是用來存放臨時數(shù)據(jù)的，例如排序操作的臨時空間，他的空間會在下次系統(tǒng)啟動的時候全部被釋放。
c.
回滾段表空間
i.
回滾段在系統(tǒng)中的作用
當(dāng)數(shù)據(jù)庫進行更新插入刪除等操作的時候，新的數(shù)據(jù)被更新到原來的數(shù)據(jù)文件，而舊的數(shù)據(jù)
(Before Image)
就被放到回滾段中，如果數(shù)據(jù)需要回滾，那么可以從回滾段將數(shù)據(jù)再復(fù)制到數(shù)據(jù)文件中。來完成數(shù)據(jù)的回滾。在系統(tǒng)恢復(fù)的時候，
回滾段可以用來回滾沒有被
commit
的數(shù)據(jù)，解決系統(tǒng)的一直性讀。
?????
回滾段在什么情況下都是大量的寫，一般是少量讀，因此建議把回滾段單獨出來放在一個單獨的設(shè)備（如單獨的磁盤或
RAID
），以減少磁盤的
IO
爭用。
ii.
回滾段的工作方式
·一個回滾表空間可以被劃分成多個回滾段
.
·一個回滾段可以保存多個會話的數(shù)據(jù)
.
·回滾段是一個圓形的數(shù)據(jù)模型
假設(shè)回滾段由
4
個區(qū)間組成，他們的使用順序就是區(qū)間
1
à區(qū)間
2
à區(qū)間
3
à區(qū)間
4
à區(qū)間
1
。也就是說，區(qū)間是可以循環(huán)使用的，當(dāng)區(qū)間
4
到區(qū)間
1
的時候，區(qū)間
1
里面的會話還沒有結(jié)束
,
區(qū)間
4
用完后就不能再用區(qū)間
1,
這時系統(tǒng)必須分配區(qū)間
5
，來繼續(xù)為其他會話服務(wù)服務(wù)。
我們分析一個
Update
語句的完成
①
.
用戶提交一個
Update
語句
②
. Server Process
檢查內(nèi)存緩沖
.
如果沒有該數(shù)據(jù)塊的緩沖，則從磁盤讀入
i.
如果沒有內(nèi)存的有效空間，
DBWR
被啟動將未寫入磁盤的臟緩沖寫入磁盤
ii.
如果有有效空間，則讀入
③
.
在緩沖內(nèi)更新數(shù)據(jù)
i.
申請一個回滾段入口，將舊數(shù)據(jù)寫如回滾段
ii.
加鎖并更新數(shù)據(jù)
iii.
并在同時將修改記錄在
Redo log buffer
中
④
.
用戶提交一個
Commit
語句
i. SCN
增加
ii.
將
Redo log buffer
寫入
Redo log file
iii.
返回用戶
Commit
完成
四、
ORACLE
核心初探
1
、
LRU
算法和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
我們知道
Oracle
數(shù)據(jù)庫的文件大小遠遠大于
Oracle
的所擁有的內(nèi)存區(qū)域
SGA
，
LRU
就是一種盡可能將常用的數(shù)據(jù)保留在內(nèi)存的算法。當(dāng)數(shù)據(jù)庫需要一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，他會從數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)的
LRU
隊列的尾部找一個空閑的緩沖，將一個數(shù)據(jù)塊讀入，然后數(shù)據(jù)庫會把這個緩沖區(qū)放到
LRU
隊列的中部，如果該緩沖被其他程序用到的話，那么他會往隊列的頭上移動，如果這個緩沖沒有被其他程序用到，并且沒有被修改過，那么他會慢慢的移動到
LRU
隊列的尾部，最終被認為是空緩沖區(qū)被其他數(shù)據(jù)塊所覆蓋。一旦這個緩沖區(qū)被修改過
DBWR
把他從
LRU
隊列中移出，放到
LRUW
隊列
(
也叫贓緩沖區(qū)
)
中，等待
DBWR
把他們批量寫入數(shù)據(jù)文件，然后再把他們的緩沖區(qū)連接到
LRU
隊列的尾部，周而復(fù)始的工作。
理解
HASH
算法，為了提高速度
Oracle
在設(shè)計中采用了大量的
HASH
算法，這里我們講一下
HASH
算法的理論知識，在以后的閱讀中會對
Oracle
有更好的理解。
HASH
是一種以空間換取時間的做法。假如我有
100
萬條數(shù)據(jù)，以隊列的方式存儲，如果我要從里面找一條數(shù)據(jù)，那么我要從頭開始找，我所需要的空間是
100
萬個存儲單元，如果我用
HASH
的方法來存儲，我把存儲空間劃分為
1000*2000
的數(shù)組，把
100
萬個數(shù)據(jù)分別按照如下規(guī)則添入該數(shù)組：
1.
定義一個函數(shù)，使得每條數(shù)據(jù)對應(yīng)一個
0-999
的值
2.
把該行記錄存儲在以函數(shù)返回值為下標的數(shù)組里
3.
我們稱該函數(shù)為
hash
函數(shù)
f(row). hash
函數(shù)的返回值為
hash
值
.
數(shù)組為
hash
數(shù)組
HashArray[n][m].
即有下列公式
find a unused buffer in HashArray[f(row)][?]
HashArray[f(row)][?] = row;
這樣，當(dāng)我們需要一個行時候我們只需簡單的計算該行的
hash
值，然后到下標為
hash
值的
hash
數(shù)組里找就可以了。即使用最簡單的方法也可以很快的找到
For (I=1;I<=2000; I ++)
If (HashArray[f(row)][I] == row ) return;
Next
當(dāng)然
HASH
算法還是很復(fù)雜的，這里只是一個最最簡單的例子。如果大家有興趣可以看看有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的資料
,
這里就不具體展開了。
?
2
、
LATCH(Oracle
內(nèi)部鎖
)
有許多人問我
Latch
和
Lock
的區(qū)別，其實很簡單，
Latch
是
Oracle
內(nèi)部的
Lock
，他負責(zé)更為細小的內(nèi)部讀寫，比如
Oracle
要把用戶更新的數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)，這時候
Oracle
就會在該緩沖區(qū)上加上
latch
，用來防止
DBWR
把他寫出到磁盤，因為如果沒有這個
Latch
，
DBWR
會把一半新一半老沒有用的數(shù)據(jù)寫到磁盤上。
?
?
五、常見問題
1
、實例和
SID
的關(guān)系是什么？
經(jīng)常有人問
SID
是什么？在
Oracle
系統(tǒng)中
SID
是一個經(jīng)常出現(xiàn)的變量，如環(huán)境變量
ORACLE_SID
，
初始化文件
initSID.ora
，那究竟什么是
SID
呢？其實
SID
就是
Oracle
實例的標識，不同的
SID
對應(yīng)不同的內(nèi)存緩沖
(SGA)
和不同的后臺進程。這樣一來我們就可以得當(dāng)在一臺物理的服務(wù)器上可以有多個
SID
的數(shù)據(jù)庫實例。
2
、
Oracle
數(shù)據(jù)庫和實例的關(guān)系是什么？
數(shù)據(jù)庫是由物理文件和存取數(shù)據(jù)文件的實例組成，當(dāng)存取數(shù)據(jù)文件的實例是一個的時候，數(shù)據(jù)庫被稱做單節(jié)點數(shù)據(jù)庫。這是我們看到的最多的數(shù)據(jù)庫形式。當(dāng)然還有一種多節(jié)點數(shù)據(jù)庫，就是一個以上的實例共同訪問一個數(shù)據(jù)庫
(
或者說共同訪問一組數(shù)據(jù)文件
)
，
更好的提供穩(wěn)定性和并行處理能力。這在
8i
中被稱為
OPS(Oracle Parallel Server )
，在
Oracle9i
中被稱為
RAC(real application cluster)
。在這種數(shù)據(jù)庫中。兩個
/
多個實例分別在不同服務(wù)器上，所有
Oracle
數(shù)據(jù)文件在共享的磁盤陣列上，多個服務(wù)器上的實例可以同時工作，他們通過一個內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)進行通信。如果一臺服務(wù)器不能提供服務(wù)的話，另一臺會接管它的工作，特別是在關(guān)鍵的業(yè)務(wù)有很大的潛力。
3
、在運行的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)文件中是不是可能存在沒有被提交的數(shù)據(jù)？
這是可能存在的，因為用戶數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)是由
DBWR
寫入的，
DBWR
是一個很底層的后臺進程，不負責(zé)與用戶交互。用戶的交互是由
LGWR
完成的。
4
、在問題
3
中，如果存在沒有寫入的數(shù)據(jù)，那么機器突然斷電，數(shù)據(jù)完整性會不會損壞？
不會的，因為數(shù)據(jù)庫的完整性是
LGWR
來保證的，而且
ORACLE
保證了
DBWR
寫入數(shù)據(jù)文件的任何修改已經(jīng)被記錄在重做日志文件中。當(dāng)系統(tǒng)再次啟動的時候，通過讀取重做日志文件就可以知道那些數(shù)據(jù)沒有被提交。這時候
ORACLE
會自動回滾那些數(shù)據(jù)。所以說聯(lián)機日志的損壞，特別是當(dāng)前聯(lián)機日志的損壞，對數(shù)據(jù)庫的影響是巨大的，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫的不完整。
5
、數(shù)據(jù)文件損壞會丟失數(shù)據(jù)嗎？
可以這么說，如果你有備份和歸檔，就不會。因為所有對數(shù)據(jù)修改的記錄都在重做日志中有記錄，所以不會丟失數(shù)據(jù)，你只要恢復(fù)以前的備份再用歸檔日志文件恢復(fù)和當(dāng)前的在線重做日志就可以恢復(fù)所有數(shù)據(jù)。
6
、在線重做日志損壞會丟失數(shù)據(jù)嗎？
以上說了，在線日志對數(shù)據(jù)庫的損壞是極大的，所以不僅可能丟失數(shù)據(jù)，還可能引起數(shù)據(jù)庫的不同步。在重做日志中的所有
commit
的記錄都會丟失，這也是
Oracle
為什么要對在線重做日志文件做鏡像的原因。任何的數(shù)據(jù)丟失都是不允許的。
7
、我在事務(wù)能不能指定不寫回滾段？
不可以的，寫回滾段是
ORACLE
保證一致性讀和事務(wù)一致性的根本。回滾段是高寫入段，建議把它放到單獨的設(shè)備上來。
對于
DDL
語句，如
DROP,TRUNCATE
卻可以不寫回滾段（沒有
UNDO
信息），所以對于整個表的刪除，如果數(shù)據(jù)量比較大，建議用
Truncate Table
的方法。
不寫聯(lián)機日志也是不可能的，但可以在某些特定操作中，可以寫很少的聯(lián)機日志，如以
NOLOGGING
的方式通過
Create table tablename as select
創(chuàng)建表，或以
Append
的方式
Insert
數(shù)據(jù)到表，或直接載入等操作。
六、小結(jié)
這里，我們了解了實例和數(shù)據(jù)庫的關(guān)系，一個數(shù)據(jù)庫可以有多個實例，但是一個實例卻不可能對應(yīng)多個數(shù)據(jù)庫，在一般的情況下，我們都是用的單節(jié)點數(shù)據(jù)庫，即一個實例僅僅對應(yīng)一個數(shù)據(jù)庫。
我們了解了
ORACLE
實例的組成，包括內(nèi)存和后臺進程，進一步解釋了
SGA
的組成與
SGA
的作用，并分析了語句重用的好處。在后臺進程中，重要的闡述了
DBWR
與
LGWR
，其中
DBWR
是一個底層的由
ORACLE
控制的后臺進程，而
LGWR
負責(zé)與用戶交互
.
在
ORACLE
數(shù)據(jù)庫中
,
我們重要闡述了數(shù)據(jù)庫的物理與邏輯結(jié)構(gòu)，在物理結(jié)構(gòu)中，需要注意四類以下文件：控制文件，聯(lián)機日志，數(shù)據(jù)文件與參數(shù)文件。在邏輯結(jié)構(gòu)中，需要清楚每個邏輯結(jié)構(gòu)的關(guān)系，從大到小的順序為：表空間à段à區(qū)間à塊。
最后，簡單的描敘了兩個
ORACLE
的核心內(nèi)容，
LRU
算法與
LATCH
，并初步闡述了
HASH
算法的相關(guān)內(nèi)容。有關(guān)
ORACLE
更多的核心內(nèi)容，可以參考相關(guān)資料。
?
?
參考文獻：
http://www.happyit.net
ORACLE
聯(lián)機文檔
Expert One-on-one Oracle? [
美
] Thomas Kyte
著
清華大學(xué)出版社
Oracle 8i Web
開發(fā)指南
[
美
] Dan Hotka,et al.
著
清華大學(xué)出版社
Oracle 8i DBA Architecture & Administration and backup & Recovery Study Guide
?[
美
] Dong Stuns Biju Thomas
著
電子工業(yè)出版社
Oracle
數(shù)據(jù)庫管理員技術(shù)指南
[
美
] Sumit Sarin
著
機械工業(yè)出版社
?