Oracle 体系架构

Oracle 体系架构 • Oracle数据库结构是Oracle数据库系统的主要部分，它是一些可以看得见的软件，包括：Oracle 数据字典、表空间与数据文件、Oracle实例(Instance)。

Oracle 体系架构图（图1） 图2-1 Oracle 9i体系结构图

Oracle 体系架构图（图2）

数据文件（Data File） 是物理存储ORACLE数据库数据的文件。用户数据：存放应用系统的数据为用户数据。系统数据: 管理用户数据和数据库系统本身的数据，如数据字典，用户建立的表的名字，类型等都记录在系统数据中。

数据文件（Data File） 其特点如下： • 每一个数据文件只与一个数据库相联系。 • 数据文件一旦被建立则不能修改其大小。 • 一个表空间可包含一个或多个数据文件。

日志文件（Log File） 重做日志是Oracle的日记帐，负责记录所有用户对象或系统变更的信息；记录所有对数据库数据的修改，以备恢复数据时使用。其特点如下： • 每一个数据库至少包含两个日志文件组。 • 日志文件组以循环方式进行写操作。 • 每一个日志文件成员对应一个物理文件。

ORACLE的体系结构物理结构 Log File 1 Log File 2 日志文件写操作图示 Group 1 Group 2 Member 2.1 Member 1.1

镜像日志文件 是为防止日志文件的丢失，在不同磁盘上同时维护两个或多个联机日志文件的副本。其特点如下：每个日志文件组至少包含两个日志文件成员。每组的成员数目相同。同组的所有成员同时被修改。同组的成员大小相同，不同组的成员大小可不同。

镜像日志文件 Log File 1 Log File 2 Log File 3 Log File 4 Member 2.1 Member 2.2 Member 1.1 Member 1.2 镜像日志文件图示 Group 1 Group 2 Disk 1 Disk 2

控制文件（Control File） • 要点注意： • 在打开和存取数据库时都要访问该文件。 • 镜像控制文件。 • 记录控制文件名及路径的参数为： • CONTROL_FILES • 描述信息如下： • 数据库建立的日期。 • 数据库名。 • 数据库中所有数据文件和日志文件的文件名及路径。 • 恢复数据库时所需的同步信息。是一个较小的二进制文件，用于描述数据库结构。

参数文件（Parameter File） 是一个文本文件，可直接使用操作系统下的文本编辑器对其内容进行修改。该文件只在建立数据库或启动实例时才被访问，在修改该文件之前必须关闭实例。在oracle8i之前初始参数文件：init.ora 生成参数文件：initSID.ora 在oracle 9i之后,不允许对参数文件进行编辑,但是,可以通过命令行的方式进行修改.所使用的参数文件为: spfileSID.ora

参数文件（Parameter File） ORACLE8 之后，多数参数已不在该文件中出现，需修改这些参数时只能在SQL>下用 SET SESSION 或 SET SYSTEM 来进行。查看系统参数可用下面的命令： SQL>select * from v$parameter; 参数文件的作用：确定存储结构的大小。 • 设置数据库的全部缺省值。 • 设置数据库的范围。 • 设置数据库的各种物理属性。 • 优化数据库性能。

2.7 Oracle内存结构 • 前面提到过Oracle的数据库实例是一组后台进程和内存结构组成。而内存结构是包括： • 系统全局区（System Global Area） • 程序全局区（Program Global Area）

Oracle 内存结构 Libaray cache Data Dictionary Cache Redo log buffer Large Pool(Optional) PL/SQL procedure And Packages Control Structures Java Pool(Optional) Locks and other structures Shared Pool 图2-4 Oracle内存结构（SGA图）

ORACLE的体系结构系统全局区 实例（ INSTANCE ）是存取和控制数据库的软件机制，它由系统全局区（System Global Area，简称SGA）和后台进程组成。

ORACLE的体系结构系统全局区 SGA是ORACLE系统为实例分配的一组共享缓冲存储区，用于存放数据库数据和控制信息，以实现对数据库数据的管理和操作。

ORACLE的体系结构系统全局区 • 共享SQL区包括 • SQL或PL/SQL语句的文本 • SQL或PL/SQL语句的语法分析形式 • SQL或PL/SQL语句的执行方案共享池（Shared Pool）由共享SQL区和数据字典区组成。参数SHARED_POOL_SIZE 确定共享池的大小。数据字典区用于存放数据字典信息行。

2.7.1.1 数据高速缓冲区（Data Buffer Cache） 在数据高速缓冲区中存放着ORACLE系统最近使用过的数据块（即用户的高速缓冲区），当把数据写入数据库时，它以数据块为单位进行读写，当数据高速缓冲区填满时，则系统自动去掉一些不常被用访问的数据。如果用户要查的数据不在数据高速缓冲区时，ORACLE自动从磁盘中去读取。ORACLE8i以后将缓冲池分为三个区（使用多个缓冲池特性时）： • KEEP 缓冲池（KEEP buffer pool）：在内存中保留数据块，它们不会被从内存中挤掉； • RECYCLE缓冲池从不需要的内存将数据移掉； • DEFAULT缓冲池包含有被分配的块。

数据缓冲存储区（Database Buffer Cache） 数据文件数据缓冲区 DB_BLOCK_SIZE 确定数据块的大小，一般为2K或4K，对于大数据块的数据库，此参数值为物理块的倍数。 DB_BLOCK_BUFFERS 确定数据块的数目。数据缓冲存储区（Database Buffer Cache）用于存储从数据文件中读的数据的备份。

日志缓冲存储区（Log Buffer） 日志缓冲区日志文件以记录项的形式备份数据库缓冲区中被修改的缓冲块，这些记录将被写到日志文件中。 LOG_BUFFER 确定日志缓冲区的大小。

进程 用户进程服务器进程后台进程

ORACLE的体系结构进程 ORACLE实例分为单进程实例和多进程实例两种。 SINGLE_PROCESS 单进程/多进程实例的转换。

ORACLE的体系结构进程 S G A ORACLE Server 数据库应用单进程/单用户一个进程执行全部ORACLE代码。

ORACLE的体系结构进程 后台进程 S G A 服务器进程用户进程多进程/多用户使用多个进程执行ORACLE的不同代码，对于每一个连接的用户都有一个进程。

ORACLE的体系结构进程 后台进程 S G A 服务器进程服务器进程用户进程用户进程专用服务器方式为每个用户单独开设一个服务器进程。适用于实时系统。不设置参数： MTS_SERVICE MTS_DISPATCHERS MTS_SERVERS MTS_LISTERNET_ADDRESS

ORACLE的体系结构进程 后台进程 S G A 服务器进程服务器进程用户进程用户进程用户进程调度器多线索服务器方式通过调度器为每个用户进程分配服务器进程。设置参数： MTS_SERVICE MTS_DISPATCHERS MTS_SERVERS MTS_LISTERNET_ADDRESS

ORACLE的体系结构进程 参数的涵义 MTS_SERVICE：服务器名，缺省值为DB_NAME MTS_DISPATCHERS：调度器个数 MTS_SERVERS：可以启动的服务器进程的个数 MTS_LISTERNET_ADDRESS：SQL*NET监听器地址 MTS_MAX_SERVERS：服务器进程的最大数

ORACLE的体系结构用户进程 用户进程当用户运行一个应用程序时，就建立一个用户进程。

ORACLE的体系结构服务器进程 服务器进程处理用户进程的请求。处理过程分析SQL命令并生成执行方案。从数据缓冲存储区中读取数据。将执行结果返回给用户。

ORACLE的体系结构后台进程 • 主要的后台进程有 • DBWR 数据库写进程 • LGWR 日志写进程 • CKPT 检查点写进程 • SMON 系统监控进程 • PMON 进程监控进程 • ARCH 归档进程 • RECO 恢复进程 • LCKn 封锁进程后台进程为所有数据库用户异步完成各种任务。

ORACLE的体系结构后台进程 DBWR（Data Base Writer）将数据缓冲区中所有修改过的缓冲块数据写到数据文件中，并使用LRU算法来保持缓冲区中的数据块为最近经常使用的，以减少I/O次数。该进程在启动实例时自动启动。

ORACLE的体系结构后台进程 DBWR进行写操作的情况：脏列表达到最低限制。相当于参数DB_BLOCK_WRITE_BATCH值的一半。一个进程在LRU列表中扫描指定数目的缓冲块，未找到空闲缓冲块。参数DB_BLOCK_MAX_SCAN_CNT确定扫描数目。

ORACLE的体系结构后台进程 • DBWR进行写操作的情况： • 出现超时 • 3秒钟内该进程未活动，则该进程将在LRU列表中查找尚未查找的缓冲块，这组缓冲块的数目相当于参数DB_BLOCK_WRITE_BATCH值的2倍。 • 出现检查点。

ORACLE的体系结构后台进程 LGWR（Log Writer）将日志缓冲区中的所有记录项写到日志文件中。该进程在启动实例时自动启动。

ORACLE的体系结构后台进程 LGWR进行写操作的情况：用户进程提交一个事务（Commit）日志缓冲区达到1/3范围 DBWR对一个检查点需要清除缓冲块出现超时（3秒钟内未活动，则进行一次写操作。）

ORACLE的体系结构后台进程 检查点（Checkpoint）：在检查点出现期间，DBWR进程将数据缓冲区中的所有脏缓冲块写到数据文件中，LGWR进程将日志缓冲区中的所有记录项写到日志文件中，以确保上一个检查点至今修改过的所有数据块都被写到磁盘上。

ORACLE的体系结构后台进程 检查点：预定数目的记录项被填满。参数LOG_CHECKPOINT_INTERVAL确定了预定数目。设置指定的秒数。参数LOG_CHECKPOINT_TIMEOUT确定了间隔秒数。每个日志开关处关闭实例时 • DBA手动操作。 • 表空间离线。

ORACLE的体系结构后台进程 CKPT(Checkpointer) 在控制文件中记录检查点。参数CHECKPOINT_PROCESS 确定了检查点的启动/不启动状态。若CKPT进程不启动，则该进程的工作将由LGWR进程代劳。（如果数据库的数据文件过多，这样操作会降低系统性能。）

ORACLE的体系结构后台进程 ARCH 存储介质 ARCH(Archiver) 在日志文件组出现切换时，将旧日志文件的内容拷贝到脱机存储介质上，出现介质失败时用于恢复数据。 LOG_ARCHIVE_START 确定了该进程的启动/不启动状态。

ORACLE的体系结构后台进程 ARCH 存储介质 ARCH(Archiver) LOG_ARCHIVE_DEST 当数据库在归档模式下操作时，该参数确定了日志文件的归档目标。 LOG_ARCHIVE_FORMAT 当数据库在归档模式下操作时，该参数确定了归档日志文件的缺省文件名格式。

ORACLE的体系结构后台进程 SMON（System Monitor）负责完成自动实例恢复。该进程在启动实例时自动启动。 PMON（Process Monitor）撤消异常中断的用户进程，并释放该进程已获得的系统资源或锁。

ORACLE的体系结构后台进程 RECO（Recover）在分布式操作的情况下，恢复一个事务的失败。 LCKn（Lock）在并行服务器系统间加锁，最多可加10个锁，分别为LCK0，LCK1，，LCK9。

ORACLE的体系结构示例 SGA SGA SGA 共享池共享池共享池数据缓冲区数据缓冲区数据缓冲区日志缓冲区日志缓冲区日志缓冲区 SMITH ALLEN WARD   Server User User User User User Server Server User SQL> SELECT ename FROM emp ; 处理SQL语句的三个阶段语法分析执行返回指令

ORACLE的体系结构示例 SGA 共享池数据缓冲区 B2 B1 Server User User User EMP Table Block 1 Block2 SELECT操作 SQL> SELECT sal FROM emp WHERE job = ‘CLERK’ ;

ORACLE的体系结构示例 • 将数据块送到数据缓冲区 • 将回滚块送到数据缓冲区 • 在修改行上设置行锁 • 保存回滚数据到回滚段块 • 将修改写到数据块 UPDATE操作为了支持读一致性，恢复和回滚，所有修改操作需要回滚段。修改操作执行：

ORACLE的体系结构示例 SGA 共享池数据缓冲区 B2 B1 R1 R2 Data File 1 Data File 2 User User User User2 User Server2 Server1 User1 EMP Table RB01 Block 1 R1 Block2 R2 UPDATE操作 SQL> SELECT sal FROM emp WHERE job = ‘CLERK’ ; SQL> UPDATE emp SET sal = sal * 1.1 WHERE job = ‘CLERK’ ;

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