1、第一章 Oracle体系架构,Oracle 9i 体系结构,Oracle 服务器,Oracle 数据库,Oracle 实例,Oracle 数据库是一个数据的集合，该集合被视为一个逻辑单元,管理数据库的后台进程和内存结构的集合称为 Oracle 实例,数据库的体系结构是指数据库的组成、工作过程与原理，以及数据在数据库中的组织与管理机制 Oracle服务器提供开放、全面和综合的信息管理，它由Oracle数据库和Oracle实例组成,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）,Oracle 实例,Oracle 实例是后台进程和内存结构的
2、集合,Oracle 实例,系统全局区,后台进程,分配,启动,Oracle 数据库,Oracle 数据库由操作系统文件组成，这些文件为数据库信息提供实际物理存储区 Oracle 数据库包括逻辑结构和物理结构,物理结构,逻辑结构,物理结构包含数据库中的一组操作系统文件。,逻辑结构指数据库创建之后形成的逻辑概念之间的关系,Oracle 数据库,Oracle 实例内存结构,系统全局区 (SGA),程序全局区 (PGA),Oracle 实例启动时分配系统全局区,当服务器进程启动时分配程序全局区,Oracle 的内存结构包含以下两个内存区：,内存区,系统全局区,数据库信息存储于SGA，由多个数据库进程共享
3、,共享池,数据缓冲区,日志缓冲区,SGA的内存结构,系统全局区,共享池,共享池是对SQL、PL/SQL程序进行语法分析、编译、执行的内存区域 共享池由库缓存和数据字典缓存组成。 共享池的大小直接影响数据库的性能。,数据缓冲区,用于存储从磁盘数据文件中读入的数据，所有用户共享。 服务器进程将读入的数据保存在数据缓冲区中，当后续的请求需要这些数据时可以在内存中找到，不需要再从磁盘读取，提高了读取速度。 数据缓冲区的大小对数据库的读取速度有直接的影响。,日志缓冲区,日志记录数据库的所有修改信息，日志信息首先产生于日志缓冲区。 当日志缓冲区的日志数据达到一定数量时，由后台进程将日志数据写入日志文件中。
4、 相对来说，日志缓冲区对数据库的性能影响较小。,程序全局区,程序全局区（PGA）包含单个服务器进程所需的数据和控制信息,PGA是在用户进程连接到数据库并创建一个会话时自动分配的，保存每个与Oracle 数据库连接的用户进程所需的信息,PGA为非共享区，只能单个进程使用，当一个用户会话结束，PGA释放,Oracle 实例进程结构,Oracle 实例有几种不同类型的进程，它们是：,实例进程,用户进程,服务器进程,后台进程,用户进程是一个需要与Oracle服务器进行交互的程序。当用户运行一个应用程序准备向数据库服务器发送请求时，即创建了用户进程,服务器进程用于处理连接到该实例的用户进程的请求。当用户
5、连接至 Oracle 数据库实例创建会话时，即产生服务器进程,后台进程是Oracle数据库为了保持最佳系统性能和协调多个用户请求而设置的。 Oracle 实例启动时即创建一系列后台进程,后台进程,后台进程,PMON,实例的各种后台进程是：,SMON,DBWR,LGWR,CKPT,其他,后台进程,PMON 进程监控进程 (Process Monitor),清理出现故障的进程。 释放所有当前挂起的锁定。 释放故障进程使用的资源。,SMON 系统监控进程(System Monitor),在实例失败之后，重新打开数据库时自动恢复实例。 整理数据文件的自由空间，将相邻区域结合起来。 释放不再使用的临时段
6、。,DBWR 数据写入进程(Database riter),管理数据缓冲区，将最近使用过的块保留在内存中。 将修改后的缓冲区数据写入数据文件中。,LGWR 日志写入进程(Log Writer),负责将日志缓冲区中的日志数据写入日志文件。 系统有多个日志文件，该进程以循环的方式将数据写入文件。,CKPT检查点进程(Checkpoint) CKPT用于数据同步功能 ckpt负责：在发生检查点的时候发信号给DBWn 用检查点信息更新数据文件头 用检查点信息更新控制文件,Oracle 物理组件,物理组件就是Oracle数据库所使用的操作系统物理文件。物理文件可分为三类：,物理组件,数据文件,控制文件,
7、日志文件,数据文件用于存储数据库数据，如表、索引数据等。,控制文件是记录数据库物理结构的二进制文件。,日志文件记录对数据库的所有修改信息，用于故障恢复,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
8、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。,日志文件写操作图示,Group 1,Group 2,Member 2.1,Member 1.1,ORACLE的体系结构 物理结构,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,镜像日志文件图示,Group 1,Gro
9、up 2,Disk 1,Disk 2,镜像日志文件,是一个较小的二进制文件，用于描述数据库结构。,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。,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,控制文件（Control 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.or
10、a 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）,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： SQLselect * 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 Oracl
11、e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,图2-4 Oracle内存结构（SGA图）,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
12、区,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。,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,数据字典区用于存放数据字典信息行。,ORACLE的体系结构 系统全局区,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
13、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）用于存储从数据文件中读的数据的备份。,数据缓冲区,数据文件,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（
14、Database Buffer Cache）,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。,日志缓冲存储区（Log Buffer）,用 户 进 程服务器进程后 台 进 程,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,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,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,专
15、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,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_NAMEMTS_DISPATCHERS：调度器个数MTS_SERVERS：可以启动
16、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 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 用户进程,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 服务器进程,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L
17、RU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,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
18、的2倍。出现检查点。,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
19、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(Archiver)在日志
20、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(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
21、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 后台进程,ORACLE的体系结构,Oracle数据库基于客户端/服务器技术,客户端应用程序通过向服务器请求并接收信息的方式与数据库进行交互。它充当用户与数据库之间的接口,请求,响应,数据库服务器对数据库表进行最佳管理，处理多个客户端对同一数据的并发访问。全面地保持数据完整性，并控制数据库访问权限等安全性需求,网络,处理SQL语句的
22、三个阶段语法分析执行返回指令,ORACLE的体系结构 示 例,SELECT操作,SQL SELECT sal FROM empWHERE job = CLERK ;,ORACLE的体系结构 示 例,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：,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,ORACLE的体系结构 示 例,UPDATE操作,SQL SELECT sal FROM empWHERE job = CLERK ;,SQL UPDATE emp SET sal = sal * 1.1WHERE job = CLERK ;,ORACLE的体系结构 示 例,
