1,第3章Oracle體系結(jié)構(gòu),2,數(shù)據(jù)庫和實例,Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)器由數(shù)據(jù)庫和實例組成。在Oracle中，數(shù)據(jù)庫是靜態(tài)的，是以文件的形式存在的，是文件的集合。實例是有關(guān)數(shù)據(jù)庫管理和控制的一系列進程，以及他們共享的系統(tǒng)全局區(qū)SGA,3,Oracle結(jié)構(gòu)圖,Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,實例,數(shù)據(jù)庫,Oracle進程,SGA區(qū),后臺進程,物理存儲,邏輯存儲,數(shù)據(jù)文件控制文件日志文件,初始化文件密碼文件歸檔文件,表空間,段,區(qū),塊,服務(wù)進程,4,訪問Oracle數(shù)據(jù)庫,當(dāng)客戶應(yīng)用或工程程序要訪問Oracle數(shù)據(jù)庫時，必須首先連接到OracleServer，然后才能訪問數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。當(dāng)在Sql*Plus中鍵入用戶名、口令和網(wǎng)絡(luò)連接串之后，就可以連接到OracleServer了，此時會在客戶端啟動對應(yīng)于Sql*Plus應(yīng)用進程，該進程稱為“用戶進程”，同時在服務(wù)器端OracleServer會自動為該用戶進程派生一個新的進程，該進程為服務(wù)器進程。,5,當(dāng)客戶端運行SQL語句時，用戶進程會通過網(wǎng)絡(luò)將該SQL語句發(fā)送到對應(yīng)的服務(wù)器進程，并且由服務(wù)器進程執(zhí)行該SQL語句，服務(wù)器進程在執(zhí)行了SQL語句之后，會將SQL語句的結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到用戶進程?？蛻舳说乃蠸QL操作都是由服務(wù)器進程來執(zhí)行的。,6,數(shù)據(jù)庫操作模式,專用服務(wù)器為每個連接到實例的用戶進程啟動一個專門的服務(wù)進程。共享服務(wù)器當(dāng)用戶程序向系統(tǒng)發(fā)出請求時，監(jiān)聽器分配一個負荷最輕的調(diào)度進程來處理用戶請求。,7,Oracle結(jié)構(gòu)圖,Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,實例,數(shù)據(jù)庫,Oracle進程,SGA區(qū),后臺進程,服務(wù)進程,物理存儲,邏輯存儲,數(shù)據(jù)文件控制文件日志文件,初始化文件密碼文件歸檔文件,表空間,段,區(qū),塊,8,請大家看一下書上2.2Oracle內(nèi)存結(jié)構(gòu),9,Oracle內(nèi)存結(jié)構(gòu),內(nèi)存是Oracle重要的信息緩存和共享區(qū)域，主要存儲執(zhí)行的程序代碼、連接的會話信息以及程序執(zhí)行期間所需數(shù)據(jù)和共享的信息等。Oracle使用的主要內(nèi)存結(jié)構(gòu)包括系統(tǒng)全局區(qū)SGA和程序全局區(qū)PGA。,10,SGA區(qū),11,數(shù)據(jù)高速緩存,保存最近從數(shù)據(jù)文件中讀取的數(shù)據(jù)塊。分為臟緩存塊、空閑緩存塊和命中緩存塊三類。臟緩沖塊：當(dāng)執(zhí)行INSERT、UPDATE以及DELETE操作時，服務(wù)器進程修改數(shù)據(jù)高速緩存的相應(yīng)數(shù)據(jù)，此時緩沖區(qū)的內(nèi)容與數(shù)據(jù)文件中的內(nèi)容不一致。,12,當(dāng)用戶第一次提出數(shù)據(jù)查詢請求時，Oracle會首先在數(shù)據(jù)高速緩存中尋找該數(shù)據(jù)。如找到，系統(tǒng)就直接對它們進行處理。如找不到，系統(tǒng)首先在數(shù)據(jù)高速緩存中查找空閑數(shù)據(jù)塊，然后將數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)讀入空閑塊處理，如搜索了一定的數(shù)據(jù)塊后仍找不到空閑塊，由后臺進程DBWR將內(nèi)存中部分修改過的數(shù)據(jù)寫入文件，以騰出空間。,數(shù)據(jù)高速緩存,13,重做日志緩沖區(qū),重做日志緩沖區(qū)用于緩存數(shù)據(jù)庫重做日志記錄，以便數(shù)據(jù)庫損毀時可以進行必要的恢復(fù)。重做日志緩存是一個循環(huán)緩存區(qū)，在使用時從頂端向低端寫入數(shù)據(jù)，然后再返回到緩沖區(qū)的起點循環(huán)寫入。,14,共享池,共享池相當(dāng)于程序高速緩沖區(qū)，所有的用戶程序都放在共享池中。當(dāng)用戶將SQL指令發(fā)送至Oracle，系統(tǒng)首先解析語法是否正確。解析時所需的系統(tǒng)信息，以及解析后的結(jié)果將存放在共享池內(nèi)。所以當(dāng)不同用戶執(zhí)行相同SQL指令時，可以共享已解析好的結(jié)果。,15,共享池,共享池庫緩存數(shù)據(jù)字典緩存庫緩存共享SQL區(qū)PL/SQL域鎖閂數(shù)據(jù)字典緩沖區(qū)存放數(shù)據(jù)字典信息。,16,程序全局區(qū)PGA：ProgramGlobalArea,PGA是單個Oracle進程（包括服務(wù)器進程和后臺進程）使用的內(nèi)存區(qū)域，不屬于實例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)。PGA含有單個進程工作時需要的數(shù)據(jù)和控制信息，PGA是非共享的，只有服務(wù)進程本身才能夠訪問它自己的PGA區(qū)。,17,PGA,PGA為指定進程專用.當(dāng)用戶連接服務(wù)器并建立會話時，Oracle為其分配一個PGA。,18,PGA,PGA包括私有SQL區(qū)會話內(nèi)存區(qū)排序區(qū),19,Oracle結(jié)構(gòu)圖,Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,實例,數(shù)據(jù)庫,Oracle進程,SGA區(qū),后臺進程,服務(wù)進程,物理存儲,邏輯存儲,數(shù)據(jù)文件控制文件日志文件,初始化文件密碼文件歸檔文件,表空間,段,區(qū),塊,20,后臺進程,數(shù)據(jù)庫寫進程DBWR(DatebaseWriter)日志寫進程LGWR(LogWriter)檢查點進程CKPT(CheckpointProcess)系統(tǒng)監(jiān)控進程SMON(SystemMonitor)進程監(jiān)控進程PMON(ProcessMonitor),21,請大家看一下書上2.3Oracle進程,22,數(shù)據(jù)庫寫進程（DBWn/DBWR）,DBWn進程負責(zé)將數(shù)據(jù)庫緩存中的臟緩存塊寫入數(shù)據(jù)文件中。在出現(xiàn)以下情況時，DBWn開始工作系統(tǒng)發(fā)出檢查點（checkpoint）。臟緩沖區(qū)個數(shù)達到指定閾值。服務(wù)器進程不能找到自由緩沖區(qū)。,23,DBWn,DBWR,24,日志寫進程（LGWR）,當(dāng)運行DML(INSERT、UPDATE、DELETE)或DDL(CREATE、ALTER、DROP)語句時，服務(wù)器進程首先將事務(wù)變化記載到重做日志緩沖區(qū)，然后才會將數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)高速緩存的相應(yīng)緩沖區(qū)，并且重做日志緩沖區(qū)的內(nèi)容將會被寫入到重做日志文件中，以避免系統(tǒng)出現(xiàn)意外所帶來的數(shù)據(jù)損失。,25,LGWR,重做日志緩存循環(huán)使用。LGWR在以下幾種情況下發(fā)生：在DBWR將臟數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)文件之前。重做日志緩沖區(qū)已有三分之一填滿。每隔3秒鐘。提交事務(wù)。重做日志記錄大小到1,26,思考,Oracle總是盡量將用戶“最常使用的數(shù)據(jù)”保留在緩沖區(qū)內(nèi)，以提高數(shù)據(jù)存取的效率。那么，如果僅將最不常用的數(shù)據(jù)寫至數(shù)據(jù)文件，那么這些“經(jīng)常使用”的數(shù)據(jù)反而沒機會存回硬盤？,Oracle系統(tǒng)使用檢查點進程(CKPT)定時觸發(fā)一次更新數(shù)據(jù)文件的操作。,27,檢查點進程(CKPT),CKPT進程負責(zé)向數(shù)據(jù)庫發(fā)出檢查點，檢查點用于同步數(shù)據(jù)庫的所有數(shù)據(jù)文件、控制文件和重做日志。,28,SCN(SystemChangeNumber),當(dāng)運行Insert、Update、Delete以及其他涉及到數(shù)據(jù)庫變化的語句時，Oracle會針對任何修改生成順序遞增的SCN值，并將該SCN值連同事務(wù)變化一起記載到重做日志緩沖區(qū)。SCN是用于記載數(shù)據(jù)庫變化的唯一標(biāo)識號，永遠不會用盡。假定Update之前的SCN為100000，當(dāng)執(zhí)行了Update之后有三個數(shù)據(jù)塊發(fā)生變化，則SCN會增加為100003。,29,CKPT工作原理,當(dāng)Oracle發(fā)出檢查點時，系統(tǒng)會將檢查點時刻的SCN值寫入到控制文件和數(shù)據(jù)文件頭部，同時還會促使DBWR進程將所有臟緩沖區(qū)寫入到數(shù)據(jù)文件中。,30,檢查點工作機制,在DBWR進程工作之前，LGWR進程首先將重做日志緩沖區(qū)內(nèi)容寫入到重做日志文件，即該時刻的SCN值會被寫入重做日志。當(dāng)CKPT進程工作的時候，會將當(dāng)前時刻的SCN值寫入數(shù)據(jù)文件和控制文件。在發(fā)出檢查點時刻，數(shù)據(jù)文件、控制文件和重做日志的SCN值完全一致。,31,系統(tǒng)恢復(fù),當(dāng)運行OracleServer時，在訪問數(shù)據(jù)文件、控制文件和重做日志時，Oracle會定期檢查并比較每種文件的SCN值，確定文件是否損壞、系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常，最終確定系統(tǒng)是否需要進行恢復(fù)。,32,思考,假定某用戶執(zhí)行了“insertintoDEPTvalues(50,SALES,BeiJing)”和”COMMIT”操作后，突然意外斷電，那么事務(wù)變化記載到了哪種文件中？控制文件和數(shù)據(jù)文件的SCN值是否一致？控制文件和重做日志的SCN值是否一致？,33,分析,在執(zhí)行COMMIT操作時，后臺進程LGWR要開始工作，所以事務(wù)變化被記載到重做日志中。因為只有在發(fā)出檢查點時，才會將SCN值寫入控制文件和數(shù)據(jù)文件頭部，所以控制文件和數(shù)據(jù)文件的SCN值保持一致，并且存放的是先前檢查點的SCN值。控制文件和數(shù)據(jù)文件的SCN值一致，與重做日志不一致！,34,SMON,如果數(shù)據(jù)庫未正常關(guān)閉，文件中數(shù)據(jù)不同步。因為最近檢查點SCN到COMMIT時間點SCN之間的事務(wù)變化都被記載到了重做日志中，所以在重新打開數(shù)據(jù)庫之前，Oracle會自動執(zhí)行這兩個時間點之間的事務(wù)操作，并同步所有數(shù)據(jù)文件、控制文件和重做日志文件，然后才會打開數(shù)據(jù)庫。該過程被稱為應(yīng)急恢復(fù)，正是由SMON完成的，SMON還負責(zé)在啟動實例時清理臨時段和合并區(qū)碎片。,35,一致性處理,如果數(shù)據(jù)文件、控制文件、重做日志的當(dāng)前SCN值完全一致，則系統(tǒng)會直接打開所有數(shù)據(jù)文件和重做日志。如果控制文件和數(shù)據(jù)文件的當(dāng)前SCN值完全一致，并小于重做日志的當(dāng)前SCN值，則需要進行實例恢復(fù)。如果控制文件和數(shù)據(jù)文件的當(dāng)前SCN值不匹配，則表示數(shù)據(jù)文件或控制文件存在損壞，此時需要進行介質(zhì)恢復(fù)，以恢復(fù)損壞文件。,36,思考,假定你在客戶端運行SQL*PLUS訪問OracleServer,那么Oracle將在服務(wù)器端分配相應(yīng)的服務(wù)器進程。假如你正常退出了SQL*PLUS或該進程出現(xiàn)了意外情況，那么Oracle會如何處理服務(wù)器進程呢？,系統(tǒng)當(dāng)然要釋放服務(wù)器進程所占用的資源。,37,PMON,Oracle如何確定用戶進程是處于連接狀態(tài)、斷開連接還是異常狀態(tài)？,這個任務(wù)由PMON來完成。,資源回收（鎖、SGA、PGA）狀態(tài)恢復(fù)（將用戶的操作回退到最近一次事務(wù)提交時的狀態(tài)）,38,一個典型的獨立型Oracle實例,39,一個并行的Oracle服務(wù)器實例（OracleParallelServer）,40,Oracle結(jié)構(gòu)圖,Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,實例,數(shù)據(jù)庫,Oracle進程,SGA區(qū),后臺進程,服務(wù)進程,物理存儲,邏輯存儲,數(shù)據(jù)文件控制文件日志文件,初始化文件密碼文件歸檔文件,表空間,段,區(qū),塊,41,請大家看一下書上3.1Oracle數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu),42,Oracle數(shù)據(jù)庫物理存儲結(jié)構(gòu),Oracle數(shù)據(jù)庫在物理上是存儲于硬盤的各種文件。它是活動的，可擴充的，隨著數(shù)據(jù)的添加和應(yīng)用程序的增大而變化。,43,數(shù)據(jù)文件,Oracle數(shù)據(jù)庫模式對象中的所有數(shù)據(jù)均存儲在數(shù)據(jù)文件中，也就是說，數(shù)據(jù)文件是Oracle數(shù)據(jù)庫的唯一物理存儲對象，所以每個Oracle數(shù)據(jù)庫至少由一個數(shù)據(jù)文件組成。數(shù)據(jù)文件用來存儲數(shù)據(jù)庫中的全部數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)庫表中的數(shù)據(jù)和索引數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)文件通常是后綴名為.dbf格式的文件。,44,數(shù)據(jù)文件,數(shù)據(jù)文件實際上是一個操作系統(tǒng)文件，這些文件中的數(shù)據(jù)格式是只有Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)才能夠正確識別的二進制格式。,45,數(shù)據(jù)文件,Oracle數(shù)據(jù)庫至少要包含一個數(shù)據(jù)文件，并且數(shù)據(jù)文件是表空間的物理組成元素，一個表空間可以包含多個數(shù)據(jù)文件，并且每個數(shù)據(jù)文件只能唯一地屬于某個表空間。,數(shù)據(jù)庫,SYSTEM表空間,表空間一,表空間二,數(shù)據(jù)文件,邏輯組成,物理組成,46,重做日志文件,重做日志是用于記錄數(shù)據(jù)庫變化的物理文件，其目的是為了在出現(xiàn)意外時恢復(fù)Oracle數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫至少要包含2個重做日志組，并且這些重做日志組是循環(huán)使用的。,日志組一,日志組二,日志組三,47,歸檔,當(dāng)數(shù)據(jù)庫處于ARCHIVELOG（自動歸檔）模式時，在進行日志切換時，Oracle會自動將重做日志內(nèi)容復(fù)制到歸檔日志中。,48,多元化重做日志,用戶可以為相同的日志文件建立一個文件組，將同一個文件組中的文件放在不同的磁盤上建立一些副本。,LOG1A,LOG2A,LOG1B,LOG2B,磁盤A,磁盤B,LGWR,日志組1,日志組2,49,控制文件,每個Oracle數(shù)據(jù)庫都有一個控制文件（名字通常為Ctr*.ctl格式），用以記錄與描述數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，包括以下信息：Oracle數(shù)據(jù)庫名稱與建立時間。數(shù)據(jù)文件與重做日志文件名稱及所在位置。日志記錄序列號（logsequencenumber）。數(shù)據(jù)庫檢查點信息。,50,數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件和重做日志文件均是一些操作系統(tǒng)文件，Oracle在操作數(shù)據(jù)庫時，怎樣將指定數(shù)據(jù)庫中的這些文件同普通的操作系統(tǒng)文件和其他數(shù)據(jù)庫文件區(qū)分開來，這正是數(shù)據(jù)庫控制文件的功能。如果把數(shù)據(jù)文件比作一個倉庫，那么重做日志文件就相當(dāng)于該倉庫的貨物進出記錄賬本，控制文件就是該倉庫的管理中心。,控制文件,51,Oracle結(jié)構(gòu)圖,Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,實例,數(shù)據(jù)庫,Oracle進程,SGA區(qū),后臺進程,服務(wù)進程,物理存儲,邏輯存儲,數(shù)據(jù)文件控制文件日志文件,初始化文件密碼文件歸檔文件,表空間,段,區(qū),塊,52,Oracle數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu),邏輯上，數(shù)據(jù)庫是由一個或多個表空間組成的，并且一個表空間只能屬于一個數(shù)據(jù)庫。物理上，表空間又是由一個或多個數(shù)據(jù)文件組成的。,表空間1,表空間2,表空間1,Oracle邏輯結(jié)構(gòu),Oracle物理結(jié)構(gòu),53,Oracle邏輯結(jié)構(gòu),邏輯,物理,54,表空間（Tablespace）,如果將圖書館比喻為數(shù)據(jù)庫的話，那么可以將圖書館的每個書架看作為表空間類似于書架，不同表空間將用于存放不同類型的數(shù)據(jù)。,55,表空間的類型,系統(tǒng)表空間回滾表空間臨時表空間用戶表空間索引表空間用戶創(chuàng)建的表空間,56,表空間的作用1,能夠?qū)?shù)據(jù)字典與用戶數(shù)據(jù)分離。能夠?qū)⒒赝藬?shù)據(jù)與用戶數(shù)據(jù)分離，避免由于硬盤損壞而帶來的永久性數(shù)據(jù)丟失。能夠?qū)⒈砜臻g的數(shù)據(jù)文件分散保存到不同的硬盤上，平均分布物理I/O操作。,57,能夠?qū)⒛硞€表空間設(shè)置為脫機狀態(tài)或聯(lián)機狀態(tài)，以便對數(shù)據(jù)庫的一部分進行備份和恢復(fù)。能夠為某種特殊用途專門設(shè)置一個表空間，如臨時表空間，以優(yōu)化表空間的使用效率。能夠更加靈活地為用戶設(shè)置表空間限額。,表空間的作用2,58,Oracle邏輯結(jié)構(gòu),邏輯,物理,59,段（segment）,段用于存儲特定邏輯結(jié)構(gòu)的所有數(shù)據(jù)。當(dāng)建立數(shù)據(jù)對象（表、索引、簇等）時，Oracle會自動給這些數(shù)據(jù)對象分配相應(yīng)的存儲控件，以存放它們的數(shù)據(jù)信息。在一個表空間上可以包含一個或多個段，一個段只能存放在一個表空間上，并且段是由一個或多個區(qū)組成的。,60,段的類型,根據(jù)段中存儲的模式對象不同，段分為以下幾類：數(shù)據(jù)段：保存數(shù)據(jù)表中的記錄。索引段：當(dāng)執(zhí)行CREATEINDEX語句時，Oracle自動創(chuàng)建索引段。臨時段：在執(zhí)行查詢、排序、創(chuàng)建索引等操作時，Oracle使用臨時段保存臨時數(shù)據(jù)。回滾段：用于存放數(shù)據(jù)修改之前的值。,61,Oracle邏輯結(jié)構(gòu),邏輯,物理,62,區(qū)（Extent）,區(qū)由連續(xù)的數(shù)據(jù)塊組成，它是Oracle空間分配的邏輯單元。Oracle為段分配空間是以區(qū)為單位進行分配的。例如：當(dāng)建立表EMP時，Oracle會為該表建立相應(yīng)的表段EMP，假定初始時該表段只包含一個區(qū)(1M)，那么當(dāng)數(shù)據(jù)占滿1M空間之后，再插入數(shù)據(jù)時，Oracle會自動擴展該段，并為其分配第二個區(qū)。,63,Oracle邏輯結(jié)構(gòu),邏輯,物理,64,數(shù)據(jù)塊（DataBlock）,數(shù)據(jù)塊也稱為Oracle塊，它是Oracle在數(shù)據(jù)文件上執(zhí)行I/O操作的最小單位。例子：假定某用戶執(zhí)行”SELECT*FROMempWHEREempno=7788”只會返回100B的數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)塊尺寸為2KB，那么Oracle讀取多少數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)高速緩存呢？,2KB,65,Oracle結(jié)構(gòu)圖,Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,實例,數(shù)據(jù)庫,Oracle進程,SGA區(qū),后臺進程,服務(wù)進程,物理存儲,邏輯存儲,數(shù)據(jù)文件控制文件日志文件,初始化文件密碼文件歸檔文件,表空間,段,區(qū),塊,66,企業(yè)管理器(OracleEnterpriseManager),企業(yè)管理器(OEM)是Oracle為管理用戶提供的可視化管理工具,該工具幾乎包含了對數(shù)據(jù)庫對象的所有管理.,67,OEM體系結(jié)構(gòu),OracleManagement,OracleManagement,Repository,Oracle,Agent,Oracle,Agent,Oracle,Agent,WebBrowser,Console,Console,68,OEM三層結(jié)構(gòu)-1,第一層客戶端工具,如OEMConsol