[轉]oracle學習入門系列之五記憶體結構、資料庫結構、進程

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1 Oracle資料庫結構

關於這個話題，網上一搜絕對一大把，更別提書籍上出現的了，還有很多大師們的講稿。但是我們不去管那些，按照我們自己節奏記出特性、記出精彩來。

首先插入本系列第一張圖片，圖一（絕對來自官網），看蛤蟆對於圖片使用是多麼小心的，如果大夥對這個圖已有自己獨到的理解，那麼可直接跳過本篇筆記吧，當然溫故而知新也未嘗不可，知恥而後勇….額，而來知恥？

1.1 總體結構

這個圖1從總體上描述了Oracle資料庫的大概了，包含有記憶體結構，資料庫檔案，進程及用戶端。雖然不是非常詳細但是蛤蟆覺得該圖是在是理解ORACLE資料庫入門的好圖。

那麼我們一起圍觀下該圖到底說了些什麼。

服務進程，這裡展開就是服務進程是專用服務進程還是共用，後續會慢慢道來。

記憶體結構，記憶體結構中主要包含PGA和SGA，PGA是為用戶端接入時候服務，SGA是資料庫運行服務的，這些在機器下電後就消失了。

還有主要的6個進程PMON,SMON,DBWR,LGWR,CHPT,Arcn，在啟動資料庫的時候才會有這些進程。

最下面就是存放在持久化介質上檔案了，有歸檔日誌，資料檔案，參數檔案，密碼檔案等，不隨機器下電而消失的。

途中有2個在Oracle中非常重要的概念，執行個體和資料庫：

1.1.1 執行個體

執行個體是oracle 建立的進程和記憶體結構的組合。

1.1.2 資料庫

資料庫是由一組檔案組成的，對資料庫的所有操作都是需要通過執行個體來完成了。通常資料庫和執行個體是一一對應的。例外就是RAC了，RAC下一個資料庫就對應了多個執行個體。

執行個體和資料庫關係打個比方就是發動機和汽車的關係。汽車就是資料庫，就在那裡，但是動不了，只有發動機發動了，汽車才能動起來。一般情況下一個汽車一個單缸發動機；但是也可以是多缸的嘛，如6缸發動機什麼的。

接下去看邏輯資料庫結構。

1.2 邏輯資料庫結構

放入第二章圖，如下圖2，如來自互連網

 

這裡需要提一些概念了，都是ORACLE資料庫中最基本而且需要一直掌握的概念，是一直，死都不能忘了，如果擔心自己忘記就記下來把。這裡提到的概念是一通百通的，很多可以適用到其他資料庫中的，記住後我們後續學習必將事半功倍。

我們從最下面開始介紹吧，枯燥但不乏味的哈~

1.2.1 資料區塊

資料區塊，data block,是oracle資料區塊的儲存基礎，有若干位元組組成。又是若干，到底是多少個位元組呢？一般常用的是8KB,4KB的了，在建立資料庫的時候可以 指定。一旦指定就不能改變了，不過即使在4KB的資料庫中，我們也可以指定建立8KB的資料表空間的，只要我們記憶體結構中存在8KB的緩衝。

資料區塊類似作業系統中的塊大小，通常ORACLE資料庫塊大小會是作業系統塊大小的整數倍，其中好處就無需多說了。

蛤蟆自身工作經驗來看，在OLTP模型上，4KB、8KB及16KB下效能相差不是特別明顯。

不過原則是塊尺寸是處理Oracle的更新、選擇或者插入資料事務的最小單位，且訪問很隨機，則選擇塊較小的塊尺寸；如果行比較小且訪問主要是連續，或者如果有較大的行，則用較大的塊尺寸。

1.2.2 資料區間

區，extent,是兩個或者多個相鄰的ORACLE資料區塊，他是空間分配的單元。概念總是如此的明了，3點關鍵。

a) 2個或2個以上

b) 相鄰的資料區塊

c) 空間配置單位

資料區塊是儲存單元，區是配置單位。看著概念重不重要的，從概念我們就知道，ORACKE分配空間的時候至少2個資料區塊起步的。要是申請一個資料區塊，那麼不好意思啦，就是不給。

就像小時候向爸爸媽媽要零花錢，

我們：“媽，給我5分錢，買個蘿蔔絲吃”

老媽：“！@#￥%……，沒有5分”

我們：“一毛也行”

老媽：“好吧，又買兩包蘿蔔絲？，給你1毛”

1.2.3 資料區段

段是分配給某個邏輯結構的一組區。

2個關鍵點

a) 分配給某個邏輯結構

b) 一組區

1.2.4 對象

ORACLE資料庫物件,主要就是如下10個了。

1) 表

2) 約束條件：保證資料完整性。

3) 視圖：虛表，命名的查詢語句。

4) 索引：加速查詢（加快查詢的速度）。

5) 序列：一串聯續遞增或遞減的數字，步長相同，（代理鍵） 。

6) 同義字：一個對象的另外一個叫法（對象的別名）。

7) 預存程序：用於操作

8) 函數：用作複雜運算的。用於計算。

9) 觸發器：由事件觸發的預存程序。

10) 包

對資料庫的操作可以基本歸結為對資料對象的操作，這個對象蛤蟆也不知道如何去定義它。對象也是一個邏輯結構，是建立於段之上的，有頭有臉的結構。

 

1.2.5 資料表空間

資料表空間是一組資料檔案，通常由相關的段組成。資料表空間是包含物理資料檔案的邏輯實體。資料表空間儲存資料庫的所有可用資料。

下節中就能看到資料表空間和物理資料檔案的對應關係。資料表空間也是一個邏輯結構是，資料庫下最大的邏輯結構了。

資料庫建立完後會有如下資料表空間

a) System資料表空間

b) Sysaux 資料表空間

c) 撤銷Undo資料表空間

d) 臨時temporary資料表空間

1.3 物理資料庫結構

上節介紹了oracle資料庫的邏輯結構，那麼接下去必須得看下，邏輯結構和實體儲存體結構是如何對應的。

首先在通常情況下我們可以這樣理解，ORAC LE資料庫由資料表空間組成；所以和物理資料庫結構相關的從資料表空間開始了。

先看如下圖3：

 

從可以看出，邏輯結構比物理結構複雜了些許。

物理結構上就兩個東西 作業系統塊和檔案。上節中提到資料庫塊是作業系統塊的整數倍，也能反映一二。

這裡蛤蟆重點解釋下ORACLE資料庫中的檔案。

1.4 資料檔案

資料檔案一般是資料庫最大的實體儲存體部分，一個資料檔案只能屬於一個資料庫。一個或者多個資料檔案構成成為資料表空間的實體。

我們建立一個資料表空間時候，讓他擁有一個2G大小的資料檔案，那麼該資料表空間就能存放2G大小的資料量，有一天耗盡了這2G，那麼再增加一個資料檔案給這個資料表空間，當然也可以擴大原先資料檔案的大小。

注意：上篇提到了對象如索引、表等，雖然也是存在資料表空間所屬的資料檔案中，但是這些對象本身不會指定要存放在那個資料檔案上，資料檔案只與資料表空間關聯。

資料庫中執行如下查看資料檔案所在

SQL>selectname from v$datafile;

 

1.5 控制檔案

一看這個檔案，蛤蟆就不禁感歎：如此之小，確如此重要啊。小身材，大作用。

這個控制檔案，管理了資料庫的狀態，非常重要，一般管理員都會進行至少3份備份。

控制檔案包含了資料檔案和重做記錄檔的名字、位置、日誌序號、備份等詳細資料，以及所有重要的SCN（系統更改號）。資料庫在操作過程中進程不斷的更新控制檔案。

控制檔案中的檢查點資訊使ORACLE能確定從聯機重做記錄檔中需要返回多少以便恢複資料。此外，在啟動oracle執行個體時，通過控制檔案，確定資料庫操作必須開啟的所有資料檔案和重做記錄檔。

你看，重要不？

查看控制檔案所在

SQL>selectname from v$controlfile

1.6 記錄檔

記錄檔其實準確的是重做記錄檔，記錄了對資料庫做的全部更改，有助於恢複資料庫。如果記錄檔寫滿後就會進行歸檔，歸檔的記錄檔叫做歸檔重做日誌，正在記錄的記錄檔叫做聯機重做記錄檔。

Oracle要求資料庫至少兩個重做日誌組，每個至少一個單獨的記錄檔。在歸檔的時候當前日誌組就不能用了，所以需要有第二個日誌組來接上。這樣迴圈，生生不息。

考慮到記錄檔恢複資料庫的作用，一般建議多工重做日誌，把日誌副本存放到不同的磁碟上，保證不會輕易丟失。

查看重做記錄檔所在

SQL>select member from v$logfile;

1.7 其他檔案

還有一些檔案，蛤蟆先簡單帶過一下吧，後續咱們再深入之。

SPFILE，PFILE，密碼檔案，警示記錄檔，追蹤檔案，備份檔案等。

SPFILE是oracle執行個體的初始化參數，這個檔案是二進位檔案無法手動編輯，我們可以通過命令從SPFILE來產生PFILE，PFILE可以支援手動編輯。下節中記憶體結構中的組件大小都可以在SPFILE或者PFILE中進行設定。

密碼檔案是授予SYSDBA或SYSOPER系統管理權限的資料庫使用者名稱字，和資料庫安全相關，後續蛤蟆會和大夥一起搗鼓搗鼓。

警示記錄檔，蛤蟆喜歡叫他alert日誌。捕捉了oracle執行個體運行期間的主要更改和事件。包含日誌切換、錯誤、警示和其他資訊，也是資料庫錯問題時候，蛤蟆第一時間查看地方，大夥沒事可以進去看看也。Alert記錄檔路徑：

$ORACLE_BASE/diag/rdbms/[SID]/trace/alert_[SID].log。

追蹤檔案，Oracle各類內部結構中所包含的資訊轉儲(dump)到追蹤檔案中，以便使用者能根據檔案內容來解決各種故障。

備份檔案，顧名思義，因為備份資料操作得到的檔案。

2 記憶體結構

記憶體結構也是ORACLE資料庫執行個體的組成部分。這個記憶體結構可以讓使用者之間共用可執行代碼，可以將資料庫更改寫入記憶體地區等，讓資料庫效能提升好幾個數量級。

我們看圖4

一圖勝過千言萬語啊，一看就明白了資料庫記憶體結構包括PGA和SGA，那麼問題來了，具體呢？

2.1 SGA

SGA是執行個體中最重要的記憶體組件了，特別是在OLTP資料庫系統中，比PGA要大很多。在資料倉儲環境下，PGA可能就是更重要的ORACLE記憶體地區。

2.1.1 資料庫緩衝區

儲存從檔案中讀取的資料區塊副本，提高讀取效能。

當然資料庫緩衝區本身還可以細化成：可用緩衝區，髒緩衝區，釘住緩衝區。

緩衝區的主要目的是最小資料未命中率和磁碟IO操作。

可以將一個緩衝區分成多個緩衝區提供給不同的對象使用，也可以設定多個資料庫塊尺寸的緩衝區（如4KB，8KB，16KB的）。

2.1.2 共用池

共用池是保持可執行PL/SQL代碼和SQL語句，以及資料字典表的資訊。其可以分為庫快取和字典快取。

註：資料字典是ORACLE維護的一組關鍵表，包含了又關資料表、使用者、許可權等重要的中繼資料。

該池可以減少相同代碼的編譯，減少硬解析從而減少記憶體和CPU資源。

蛤蟆就知道了資料字典和庫快取的低命中率的解決方案是相同的，即增加共用池的尺寸。

2.1.3 重做日誌緩衝區

我們待會回將日誌寫入進程，因為日誌寫入進程的重新整理頻率，該區大小不必太大，基本幾M就搞定了。

2.1.4 Java池

為JVM何基於JAVA的應用保留。

2.1.5 大池

在使用並行查詢時候才需要使用大池。此外使用RMAN和共用伺服器配置也需要建議配置大池。

2.1.6 流池

實現在不同資料庫之間和不同環境之間共用資料。

2.2 PGA

使用者啟動會話時為每個使用者建立一個程式全域區。PGA儲存ORACLE為使用者建立的專用伺服器處理序的資料和控制資訊。PGA是獨佔的不能共用，除非使用一個共用的伺服器配置。

PGA可以存放使用者的遊標，不與其他使用者共用，此外還會涉及一些排序類的記憶體密集型操作。

概念介紹大夥看看樂一樂好了，當前不需要太較真。

3 進程

進程是Oracle資料庫執行個體的一部分，我們說過oracle資料庫執行個體由記憶體結構和進程組成。

Oracle進程其實可以分為兩種，一種是使用者進程，用於串連使用者和資料庫；另一種是oracle進程，用於執行資料庫的所有實際操作（讀寫資料檔案，寫日誌等）。這裡蛤蟆來聊聊最主要的幾個後台進程，其他的進程咱有機會再說。

進程是什麼呢？這個蛤蟆就不說了哈

咱們直接進入正題，如下進程都可以在安裝ORACLE資料的系統中執行

#ps –ef | grep ora_

來查看。

3.1 資料寫進程 (DBWR)

這個進程的作用是將在記憶體中的資料寫入到磁碟中，使得對資料庫的修改持久化。因為考慮到效能問題，並不是對資料庫的所有修改多會直接寫磁碟，而是保留在記憶體中，等時機成熟才進行批量刷入到磁碟中，這對效能提升還是大大的。

這個時機就是如下三種情況：

a) 資料庫發布檢查點

b) 記憶體緩衝區沒有可用空間

c) 3秒

以上3點，任何一點滿足即可。

考慮到有些系統每次刷入的資料量較大，ORACLE就支援多個進程一起寫。通過在DB_WIRTER_PROCESSES參數在PFILE中設定，前提是系統支援非同步IO，不然不如只用一個寫進程。

3.2 日誌寫進程 (LGWR)

類似資料寫進程，將重做日誌在記憶體中的緩衝寫入到磁碟中。這個寫特點是100%順序寫。如果記錄檔不能被寫入，那麼資料庫就會停止工作了，當然這種情況極小發生。畢竟好端端的怎麼會突然不能被寫入了呢。

日誌寫也是有時機的類似資料寫進程，這進程有四個機會點了

a) 3秒

b) 緩衝區到三分之一

c) 資料寫進程觸發（先完成日誌寫進程，方進行資料寫進程，針對這個有個寫前協議）

d) 事務提交，將提交記錄寫到重做日誌

注意：重做記錄檔可能包含提交以及未提交的事務記錄。

3.3 系統監控進程 (SMON)

這是系統監控進程了，並非一直工作，周期性巡檢。主要處理

a) 執行個體崩潰重啟後，是否一致

b) 合并可用性區域（我們說過區是相鄰的資料區塊嘛）

c) 清除不必要的臨時段

3.4 進程監控進程 (PMON)

這個進程用於清除失敗的使用者進程，保證資料庫釋放死進程佔用的資源。這個進程和SMON一樣，一般是處於不活動的，但是會周期性的進行巡檢，類似魔獸世界中豬頭監工，不幹活，周期性的走走，看看誰在偷懶，偷懶的它就動手。

如果可以蛤蟆也希望變成PMON，SMON，他們兩兄弟幹活真實輕鬆啊，一看就是領導。

3.5 檢查點進程 (CKPT)

通知數據庫寫進程，這個還會觸發日誌寫進程的。該進程的作用是同步緩衝區快取資訊與資料庫磁碟上的資訊。

該進程具體是做了如下4個事情：

a) 日誌緩衝寫到記錄檔

b) 檢查點記錄寫入記錄檔

c) 刷資料緩衝到磁碟中

d) 更新資料檔案和控制檔案的頭

3.6 歸檔進程 (ARCn)

這個進程在系統以歸檔方式運行時才有，負責將填滿的記錄檔歸檔。就是將聯機記錄檔的內容產生一個歸檔日誌文檔。如果需要，可以同時設定多個進行進行歸檔操作。

這個進程在切換日誌的時候開始幹活。

如果我們在非歸檔模式運行，那麼壓根就沒有這個進程了，不過生產系統必須以歸檔模式運行，不然後果不堪設想，蛤蟆自己玩的系統崩潰也沒事的哈哈。

其他進程在此就不囉嗦了，後續自然會涉及。這篇到此結束~如果大夥感興趣就看下回筆記。

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