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Oracle数据库体系结构

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Oracle数据库体系结构

⼀、oracle数据库体系结构

基本组成：Oracle server：⼀般情况下是⼀个instance和⼀个database组成

⼀般：1个instance只能对应⼀个数据库。

特殊：1个数据库可以有多个instance（RAC）

⼀台服务器上同时可装多套版本的数据库软件，每个数据库软件可建多个数据库，但是每个数据库只对应⼀个instance，也可以理解成每个数据库只有⼀个SID 。

利⽤DBCA建出的每个库都是相对独⽴的，在同⼀服务器上如果创建多库必须将环境变量的参数⽂件做区分，并且在对实例切换时需如下操作：connect ⽤户名/密码@实例的服务名

1.1 oracle服务器和实例

1.1.1实例

由内存区和后台进程组成

①内存区：数据库⾼速缓存、重做⽇志缓存、共享池、流池以及其它可选内存区（如Java池），这些池也称为数据库的内存结构

②后台进程：包括系统监控进程（SMON）、进程监控（PMON）、数据库写进程（DBWR）、⽇志写进程（LGWR）、检验点进程（CKPT）、其它进程（SMON，如归档进程、RECO进程等）

③注：要访问数据库必须先启动实例，实例启动时先分配内存区，然后再启动后台进程，后台进程执⾏库数据的输⼊、输出以及监控其它Oracle进程。在数据库启动过程中有五个进程是必须启动的，它们是系统监控进程（SMON）、进程监控（PMON）、数据库写进程（DBWR）、⽇志写进程（LGWR）、检验点进程（CKPT），否则实例⽆法创建。

1.1.2服务器

Oracle服务器由数据库实例和数据⽂件组成，也就是我们常说的数据库管理系统。数据库服务器除了维护实例和数据库⽂件之外，还在⽤户建⽴与服务器的连接时启动服务器进程并分配PGA

1.2 oracle数据库逻辑结构

表空间：据库的基本逻辑结构，是⼀系列数据⽂件的集合;

段：不同类型数据在数据库中占⽤的空间，有许多区组合⽽成;

区：由连续的块组成，⽬的是为数据⼀次性预留⼀个较⼤的空间，oracle为存储空间进⾏分配回收都是以区为单位的;

块：最⼩的存储单位，在创建数据库时指定，不能修改。⼤⼩是操作系统块得整数倍。

1.3 oracle数据库物理结构

1.3.1 数据⽂件

数据库中的实际数据

查看数据⽂件：

⾸先格式化⼀下：col file_name for a58;select file_name,tablespace_name from dba_data_files;

1.3.2 控制⽂件

维护数据库和验证数据库完整性

查看数据⽂件：

⾸先格式化⼀下：col name format a60;select name from v$controlfile;

1.3.3 重做⽇志⽂件

数据库发⽣变化的记录，⽤于数据恢复

查看数据⽂件：select member from v$logfile;

1.3.4 参数⽂件

参数⽂件定义了数据库实例的特性。在参数⽂件中包含为SGA中内存结构分配空间的参数

如分配数据库⾼速缓冲区的⼤⼩等，参数⽂件是正⽂⽂件，可以使⽤操作系统⽂本编辑器查看，如在Windows 操作系统中使⽤记事本⼯具。

查看参数⽂件：

⾸先格式化：col name for a30;col value for a30;

select name,value,ismodified from v$parameter;

1.3.5 密码⽂件

密码⽂件授予⽤户启动和关闭数据库实例，在刚安装数据库时，Oracle 的默认⽤户名和密码就存储在密码⽂件中，Oracle 可以借此判断⽤户的操作权限。

1.3.6 归档⽇志⽂件

归档⽇志⽂件是⽇志⽂件的脱机备份，在发⽣故障后进⾏数据恢复时可能使⽤该⽂件

⼆、数据连接与会话

2.1 数据库连接

⽤户进程与数据库服务器之间通信，⼀个连接可以有多个对话。三种连接：

2.1.1 基于主机的⽅式

2.1.2 基于客户机-服务器

2.1.3 客户-应⽤服务器-数据库服务器

2.2 会话

三、oracle数据库内存结构

Oracle的内存结构由两部分组成：SGA与PGA

①PGA 称为程序全局区，程序全局区不是实例的⼀部分，当服务器进程启动时，才分配PGA。②SGA 称为系统全局区，它是数据库实例的⼀部分，当数据库实例启动时，会⾸先分配系统全局区。

在系统全局区中包含：数据库⾼速缓存（Database buffer cache）、重做⽇志缓存（Redo log buffer cache）、共享池（Shared pool）、⼤池（Large pool）和Java 池（Java pool）

3.1 共享池(Shared pool)

3.1.1 共享池的作⽤

Oracle 引⼊共享池的⽬的就是共享SQL 或PL/ SQL 代码，即把解析得到的SQL 代码的结果在这⾥缓存

3.1.2 共享池组成

共享池由两部分组成，即库⾼速缓存（Libray cache）和数据字典⾼速缓存（Data dict cache），①库⾼速缓存库⾼速缓存存储了最近使⽤过的SQL 和PL/ SQL 语句。

②数据字典⾼速缓存是与数据字典相关的⼀段缓冲区。在数据字典⾼速缓冲区中存储了数据⽂件、表、索引、列、⽤户、权限信息和其它⼀些数据库对象的定义。3.1.3设置共享池的⼤⼩

SQL> alter system set shared_ pool_ size = 16M;

3.1.4查看共享池的⼤⼩

SQL> show parameter shared_ pool_ size;

3.2 数据库⾼速缓存区(Database buffer cache)

3.2.1 概念

存储了最近从数据⽂件读⼊的数据块信息或⽤户更改后需要写回数据库的数据信息，此时这些没有提交给数据库的更改后的数据称为脏数据。

当⽤户执⾏查询语句如select* from dept 时，如果⽤户查询的数据块在数据库⾼速缓存中，Oracle 就不必从磁盘读取，⽽是直接从数据库⾼速缓存中读取

3.2.2查询数据库块的⼤⼩

SQL> show parameter db_ block_ size;

3.2.3查询数据库⾼速缓存的⼤⼩

SQL> show parameter db_ cache_ size;

因为在Oracle 11g 中，SGA 为数据库服务器⾃动管理，所以该参数值为0

3.2.4查询数据库⾼速缓存的⼤⼩

SQL> show sga;

3.2.5设置数据库⾼速缓冲区⼤⼩

SQL> alter system set db_ cache_ size = 200M;

3.2.6查看数据库⾼速缓存顾问状态

SQL> show parameter db_ cache_ advice;

3.2.7查看与设置数据库⾼速缓冲区相关的信息

SQL> col id for 99 SQL> SELECT id, name, block_ size, size_ for_ estimate, buffers_ for_ estimate 2 from v$ db_ cache_ advice;

3.3 重做⽇志⾼速缓存区(Redo Log buffer cache)

3.3.1 概念

当⽤户执⾏了如INSERT、UPDATE、DELETE、CREATE、ALTER 或DROP 操作后，数据发⽣了变化，这些变化了的数据在写⼊数据库⾼速缓存之前会先写⼊重做⽇志缓冲区，同时变化之前的数据也放⼊重做⽇志⾼速缓存，这样在数据恢复时Oracle 就知道哪些需要前滚哪些需要后滚了。

3.3.2查看重做⽇志缓存区

SQL> show parameter log_ buffer;

重做⽇志缓存区参数log_ buffer 是静态参数，不能动态修改

3.4 ⼤池

⼤池是SGA 的⼀段可选内存区，只在共享服务器环境中配置⼤池。

在共享服务器环境下，Oracle 在共享池中分配额外的空间⽤于存储⽤户进程和服务器进程之间的会话信息，但是⽤户进程区域UGA（可理解为PGA 在共享服务器中的另⼀个称呼）的⼤部分将在⼤池中分配，这样就减轻了共享池的负担

3.4.1查看⼤池⼤⼩

SQL> show parameter large_ pool_ size3.4.2 修改⼤池⼤⼩

SQL> alter system set large_ pool_ size = 48M

3.5 java池

Java 池也是可选的⼀段内存区，但是在安装完Java 或者使⽤Java 程序时则必须设置Java 池，它⽤于编译Java 语⾔编写的指令。

3.5.1查看java 池的⼤⼩

SQL> show parameter java_ pool_ size;

值为0 说明在Oracle 11g 中，Java 池⼤⼩由数据库服务器在SGA 中⾃动分配，当然⽤户也可以使⽤alter system 指令修改该参数的值

3.4.2 修改java池⼤⼩

SQL> alter system set java_ pool_ size = 48M

3.6 流池(Streaming pool)

流池也称为流内存，它是Oracle 流专⽤的内存池，流（stream）是Oracle 数据库中的⼀个数据共享，其⼤⼩可以通过参数stream_ pool_size 动态调整。

3.7 PGA和UGA

3.7.1 PGA

PGA（进程全局区）

PGA 中存储了服务器进程或单独的后台进程的数据信息和控制信息。它随着服务器进程的创建⽽被分配内存，随着进程的终⽌⽽释放内存。PGA 与SGA 不同，它不是⼀个共享区域，⽽是服务器进程专有的区域。在专有服务器（与共享服务器相对的概念）配置中包括如下的组件：排序区、会话信息、游标状态、堆栈区

3.7.2 UGA

UGA（⽤户全局区）

在共享服务器模式下有⼀个重要的概念即UGA，它是⽤户的会话状态，这部分内存会话总可以访问，UGA 存储在每个共享服务器都可以访问的SGA 中，这样任何服务器都可以使⽤⽤户会话的数据和其它信息。⽽在专有服务器模式下，⽤户会话状态不需要共享，⽤户进程与服务器进程是⼀⼀对应的关系，所以UGA 总是在PGA 中进⾏分配。

3.7.3 PGA内存管理

从Oracle 9i 开始，Oracle 提⾼了两种办法管理PGA，即⼿动PGA 管理和⾃动PGA 管理。采⽤⼿动管理时，必须告诉Oracle ⼀个特定的进程需要的排序区，允许使⽤多少内存，⽽在⾃动PGA 管理中，则要求⾼速Oracle 在系统范围内可以为PGA 中的特定功能如排序区分配多少内存。

①查询PGA 中排序区的⼤⼩

SQL> show parameter sort_ area_ size;

四、oracle进程

服务器进程和⽤户进程，是⽤户使⽤数据库连接⼯具同数据库服务器建⽴连接时，涉及的两个概念。

4.1 服务器进程

服务器进程犹如⼀个中介，完成⽤户的各种数据服务请求，⽽把数据库服务器返回的数据和结果发给⽤户端。

在专有连接中，⼀个服务器进程对应⼀个⽤户进程，⼆者是⼀⼀对应的关系。

在共享连接中，⼀个服务器进程对应⼏个⽤户进程，此时服务器进程通过OPI（Oracle Program Interface）与数据库服务器通信。

4.2 ⽤户进程

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Oracle数据库体系结构详解资料

Oracle数据库体系结构详解资料

Oracle体系结构就是围绕这张图展开的，要想深入了解oracle，就必须把这张图搞明白。如图：

一、基本组成：

Oracle server：

一般情况下是一个instance和一个database组成1个instance只能对应一个数据库。

特殊：1个数据库可以有多个instance（rac）一台服务器上同时可装多套版本的数据库软件，每个数据库软件可建多个数据库，但是每个数据库只对应一个instance，也可以理解成每个数据库只有一

个SID 。

利用DBCA建出的每个库都是相对独立的，在同一服务器上如果创建多库必须将环境变量的参数文件做区分，并且在对实例切换时需如下操作：

connect 用户名/密码@实例的服务名

Oracle Instance：

是由内存（SGA）和后台进程（backupground Process）组成

通过instance来访问database

一个实例只能打开一个数据库

Oracle database：

数据文件（Data files）：

数据文件永远存储数据库的数据，包括数据字典、用户数据（表、索引、簇）、undo数据等重做日志（Redo log）：

“先记后写”重做日志用于记录数据库的变化，当进行例程恢复或介质恢复时需要使用重做日

志

执行DDL或DML操作时，事物变化会被写到重做日志缓冲区，而在特定的时刻

LGWR会将重做日志缓冲区中的内容写入重做日志。控制文件（Control file）

控制文件用于记录和维护数据库的物理结构，并且每个Oracle数据库至少要包

含一个控制文件。

归档日志（Archive log）:

是非活动（Inactive）重做日志的备份。

口令文件（Password file）:用于验证特权用户（具有SYSDBA、SYSOPER权限的特殊数据库用户）

参数文件(Parameter file):

用于定义启动实例所需要的初始化参数，包括文本参数文件（pfile）和服务器参

数文件（spfile）

数据库体系结构

数据库体系结构

数据库体系结构

数据库如何处理一个查询

当应用程序向PostgreSQL系统提交一个查询时，一般要经过五个阶段：

联接阶段

一旦建立起来一个联接，客户端进程就可以向后端服务器进程发送查询了。查询是通过纯文本传输的，也就是说在前端不做任何分析处理。服务器分析查询，创建执行规划，执行该规划并且通过已经建立起来的联接把检索出来的记录返回给客户端。

分析阶段

解析器的功能就其目的性来说，就是检查从应用程序（客户端）发送过来的查询，核对语法并创建一个查询分析树（querytree）。

重写阶段 重写系统是一个位于分析器阶段和规划器/优化器之间的模块。它接收分析阶段来的查询树且搜索任何应用到查询树上的规则，（规则存储在系统表里）并根据给出的规则体进行转换。

重写系统的一个应用就是实现视图。 当一个查询访问一个视图时（也就是说，一个虚拟表），重写系统改写用户的查询， 使之成为一个访问在视图定义里给出的基本表的查询。

优化阶段

规划器/优化器的任务是创建一个优化了的执行规划。 它首先合并对出现在查询里的关系进行 扫描和连接 所有可能的方法。这样创建的所有路径都导致相同结果， 而优化器的任务就是计算每个路径的开销并且找出开销最小的那条路径。

执行阶段

接受规划器/优化器传过来地查询规划然后递归地处理它，抽取所需要的行集合。执行器就是对应于上面所提到的查询引擎中的执行处理客户端发来的请求（Executor），它是查询引擎的核心模块。

执行器实际上是一个需求－拉动地流水线机制。每次调用一个规划节点地时候，它都必须给出更多的一个行，或者汇报它已经完成行的传递。 针对不同的SQL查询类型，执行器会有不同的执行方案，而这些方案的选择是按照执行器机制进行的。

数据库总体架构图

PostgreSQL的总体架构图

 Postmaster：它主要负责在客户端第一次发送请求给服务器的时候建立一个服务器端进程。也就是上图中的Listener。

Oracle数据库体系结构

Oracle数据库体系结构

Oracle数据库体系结构

⼀、oracle数据库体系结构

基本组成：Oracle server：⼀般情况下是⼀个instance和⼀个database组成

⼀般：1个instance只能对应⼀个数据库。

特殊：1个数据库可以有多个instance（RAC）

⼀台服务器上同时可装多套版本的数据库软件，每个数据库软件可建多个数据库，但是每个数据库只对应⼀个instance，也可以理解成每个数据库只有⼀个SID 。

利⽤DBCA建出的每个库都是相对独⽴的，在同⼀服务器上如果创建多库必须将环境变量的参数⽂件做区分，并且在对实例切换时需如下操作：connect ⽤户名/密码@实例的服务名

1.1 oracle服务器和实例

1.1.1实例

由内存区和后台进程组成

①内存区：数据库⾼速缓存、重做⽇志缓存、共享池、流池以及其它可选内存区（如Java池），这些池也称为数据库的内存结构

②后台进程：包括系统监控进程（SMON）、进程监控（PMON）、数据库写进程（DBWR）、⽇志写进程（LGWR）、检验点进程（CKPT）、其它进程（SMON，如归档进程、RECO进程等）

③注：要访问数据库必须先启动实例，实例启动时先分配内存区，然后再启动后台进程，后台进程执⾏库数据的输⼊、输出以及监控其它Oracle进程。在数据库启动过程中有五个进程是必须启动的，它们是系统监控进程（SMON）、进程监控（PMON）、数据库写进程（DBWR）、⽇志写进程（LGWR）、检验点进程（CKPT），否则实例⽆法创建。

1.1.2服务器

Oracle服务器由数据库实例和数据⽂件组成，也就是我们常说的数据库管理系统。数据库服务器除了维护实例和数据库⽂件之外，还在⽤户建⽴与服务器的连接时启动服务器进程并分配PGA

1.2 oracle数据库逻辑结构

表空间：据库的基本逻辑结构，是⼀系列数据⽂件的集合;

段：不同类型数据在数据库中占⽤的空间，有许多区组合⽽成;

区：由连续的块组成，⽬的是为数据⼀次性预留⼀个较⼤的空间，oracle为存储空间进⾏分配回收都是以区为单位的;

oracle数据库体系架构详解

oracle数据库体系架构详解

oracle数据库体系架构详解

在学习oracle中，体系结构是重中之重，⼀开始从宏观上掌握它的物理组成、⽂件组成和各种⽂件组成。掌握的越深⼊越好。在实际⼯作遇到疑难问题，其实都可以归结到体系结构中来解释。体系结构是对⼀个系统的框架描述。是设计⼀个系统的宏观⼯作。这好⽐建⼀栋⼤楼。你⾸先应该以图纸的⽅式把整个⼤楼的体系架构描述出来。然后⼀点点的往⾥⾯填充东西。下⾯我们先以⼀个图解的⽅式对oracle体系结构有⼀个基本了解

根据⽰图，便于我们记忆，⽰图分三部分组成，左侧User Process、Server Process、PGA可以看做成Clinet端，上⾯的实例(Instance)和下⾯的数据库(Database)及参数⽂件(parameter file)、密码⽂件(password file)和归档⽇志⽂件(archived logfiles)组成Oracle Server，所以整个⽰图可以理解成⼀个C/S架构。 Oracle Server由两个实体组成：实例(instance)与数据库(database)。这两个实体是独⽴的，不过连接在⼀起。在数据库创建过程中，实例⾸先被创建，然后才创建数据库。在典型的单实例环境中，实例与数据库的关系是⼀对⼀的，⼀个实例连接⼀个数据库，实例与数据库也可以是多对⼀的关系，即不同计算机上的多个实例打开共享磁盘系统上的⼀个公⽤数据库。这种多对⼀关系被称为实际应⽤群集(Real Application Clusters，RAC)RAC极⼤提⾼了数据库的性能、容错与可伸缩性(可能耗费更多的存储空间)并且是oracle⽹格(grid)概念的必备部分。

下⾯我们来详细看⼀下oracle数据库的体系架构Oracle体系架构主要有两⼤部分组成：数据库实例(Instance)和数据库⽂件(database)

数据库实例

指数据库服务器的内存及相关处理程序，它是Oracle的⼼脏。与Oracle性能关系最⼤的是SGA(System Global Area，即系统全局区活共享内存区)，SGA包含三个部分：1、数据缓冲区，可避免重复读取常⽤的数据;