Oracle基本概念的教案.ppt
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1、Oracle 教 案,第一讲,主讲内容:Oracle系统结构 Oracle数据库的物理结构 Oracle数据库的逻辑结构STRUCTURE(内存结构)ORACLE数据库的后台进程,Oracle 总体概括,实例由以下组成:SGA,Shared pool(共享池),Database buffer cache(数据库高速缓存),Redo log buffer cache(重做日志缓冲区).ORACLE SERVER 由两个部分组成:1.INSTANCE:由内存结构和后台进程2.DATABASE:由数据文件,日志文件和控制文件组成。广告:下载源码就到源码网,,Oracle 系统结构 与其他数据库产品不
2、同,Oracle有其自己独特的系统体系结构。Oracle系统体系结构是整个Oracle服务器系统的框架,是管理和应用Oracle数据服务器的基础和核心。Oracle系统体系结构由三部分组成:逻辑结构、物理结构和实例。其中,实例是维系物理结构和逻辑结构的核心。如图所示:数据库模式及其物理文件关系示意图,Oracle系统体系结构与功能 不论是Oracle的应用开发还是数据库管理都是以实例作为切入点的。只不过Oracle的应用程序开发主要是以数据库的逻辑对象为主(如表、索引和视图等),而数据库管理则是针对数据库的全部内容。Oracle数据库由构成物理结构的各种文件组成,如数据文件、控制文件和重做日志
3、文件等;实例是Oracle在内存中分配的一段区域SGA和服务器后台进程的集合。Oracle数据库服务器就是数据库和实例的组合。,一、控制文件(Control Files)控制文件(Control Files)是一个很小的二进制文件,它用于描述数据库的物理结构。数据控制文件一般在安装Oracle系统时自动创建,并且其存放路径由服务器参数文件SPFILEsid.ora的CONTROL_FILES参数值来确定。由于控制文件存放有数据文件和日志文件等信息,因此Oracle数据库在启动时,数据库须访问控制文件。在数据库的使用过程中,Oracle将不断更新控制文件。如果由于某些原因导致控件文件被损坏,那么
4、数据库也就不能正常工作了。由于控制文件的重要性,因此一个数据库至少应该包含一个以上的控制文件,Oracle 10g默认包含了3个控制文件,每个控制文件都包含了相同的信息。这样可确保在数据库运行时,如果某个控制文件损坏,Oracle会自动使用另一个控制文件,不致于因某个控制文件损坏而无法启动数据库。为了获取控制文件的信息,可以通过查询V$CONTROLFILE数据字典获知。查询数据字典V$CONTROLFILE获取数据库的控制文件信息。如下图:,Oracle-物理结构 Oracle数据库由以下驻留在磁盘上的文件构成:控制文件(Control files)、数据文件(Datafiles)和重做日志
5、文件(Redologs),与数据关联但不是数据构成部分的文件有:password file(口令文件)、Archived Log、Oracle Net等。,控制文件的后缀是ctl。控制文件通常非常小,一般在1M在5M之间,可以修改参数文件中的参数:controlfile_record_keep_time让控制文件更大些。控制文件在Oracle数据库管理系统中管理数据库的状态,是Oracle数据库中重为重要的一个文件,只有Oracle能向控制文件中写入信息,只有Oracle服务器进程在数据库操作时能刷新控制文件。一个数据库实例启动时,先找控制文件,然后由控制文件找到数据文件和日志文件,加载数据库
6、和打开数据库。二、数据文件(Datafiles)数据文件是存储在磁盘上的插入到表中的数据。这些数据文件与数据库中表的数据相关。查询视图v$datafile,如下图:通过查询视图v$datafile可以看到数据库中的数据文件。它们是以dbf(Database file)为后缀。,数据文件(Data File)用于存储数据库数据的文件,如表中的记录,索引,数据字典信息等都存储于数据文件中。在存取数据时,Oracle数据库系统首先从数据文件中读取数据,并存储在内存中的数据缓冲区中。当用户查询数据时,如果所要查询的数据不在数据缓冲区中,则这时Oracle数据库进行启动相应的进程从数据文件中读取数据,并
7、保存到数据缓冲区中。当用户修改数据时,用户对数据的修改保存在数据缓冲区中,然后由Oracle的相应后台进程将数据写入到数据文件中。这样的存取方式减少了磁盘的I/O操作,提高了系统的响应性能。一个Oracle数据库往往有多个数据文件。这里需要注意的是:当向Oracle数据库中某个表添加数据时,输入到表中的数据可能包含在一个数据文件中,也可能包含在多个数据文件中。换句说话,当在Oracle数据库为中创建一个表时,Oracle数据库系统不会为此在磁盘在上创建一个数据文件。要了解数据库中数据文件的信息,可以查询数据库字典DBA_DATA_FILES及数据字典V$DATAFILE。数据字典DBA_DAT
8、A_FILES描述了数据文件的名称、标识、大小以及对应的表空间信息等,而数据字典V$DATAFILE则描述了数据文件的同步信息。为了了解DBA_DATA_FILES数据字典的结构,可以使用命令DESC查询该数据字典的结构。通过DESC命令查询DBA_DATA_FILES数据字典的结构。其中FILE_NAME为数据文件的名称及存放路径;FILE_ID为该文件在数据库中的ID号;TABLESPACE_NAME为该数据文件对应的表空间名;BYTES为该数据文件大小;BLOCKS为该数据文件所占用的数据块数。数据字V$DATAFILE记录了数据文件的动态信息,在不同时间其查询结果是不相同的 其中,FI
9、LE#列存放为数据文件的编号;STATUS列存放为数据文件所属的表空间;NAME列为数据文件的名称及存放路径。,三、重做日志文件(Redo Log Files)用来恢复数据用,记录数据库的改变。可以分为两类日志文件:在线重做日志文件(online redo log files):记录数据库当前的改变,如当前的数据库有三个redo log文件,在数据库运行,先写入第一个文件,如果写满了,再写第二个,到第三个也写满了,就再回头写入到第一个日志文件,把原来的数据覆盖掉。归档日志文件(archived redo logs):把前面的日志文件另存储起来,就变成了归档日志文件。查询视图v$logfile,
10、如下图:当出现以下事件时,LGWR后台进程写入到当前日志文件组:每三秒钟一个用户确定一个事务重做日志缓存使用三分之一重做日志缓存有1MB的重做信息任何时候数据库检查点发生时,DBWN就开始写入数据。,在Oracle中,日志文件也叫做重做日志文件或重演日志文件(Redo Log Files)。日志文件用于记录对数据库的修改信息,对数据库所作的修改信息都被记录在日志中。这包括用户对数据库中数据的修改和数据库管理员对数据库结构的修改。如果,只是对数据库中的信息进行查询操作,则不会产生日志信息。由于日志文件记录的对数据库的修改信息,如果用户对数据的操作由于出现的故障,而使修改的数据没有保存到数据文件中
11、,那么就可以利用日志文件找到数据的修改,这样以前所做的工作就不会因为故障而丢失。注 意:日志文件也是Oracle物理结构文件中最复杂的一类文件,同时也是保证数据库系统安全,以及备份与恢复的重要手段。日志文件的损坏造成的后果比损坏数据文件更严重,日志文件的损坏可能会导致整个数据库系统不能正常使用。如果用户对一个表中的数据进行了修改,则修改信息首先被记录在日志缓冲区中,当用户提交候改后(或日志缓冲区信息满1/3时或超时3生秒),由LGWR进程将日志信息从日志缓冲区中读出并写到日志文件中。这时数据文件中保存的数据时用户修改后的数据,但是在日志文件中且记录了两组数据,一组是用户修改后的数据;另一组是用
12、记户修改前的数据。根据这些信息,当用户进行了误操作后就可进行恢复。在Oracle数据库中,日志文件是成组使用的。日志文件的组织单位叫日志文件组,日志文件组中的日志文件叫日志成员。每一个Oracle数据库系统都有多个日志文件组,每一组有一个或多个日志成员(即多个日志文件组成)。为了防止日志文件被物理损坏,在同一个日志文件组中,允许对日志成员进行镜像,镜像的日志成员文件被存储在不同的物理磁盘中。数据库包含3个日志文件组,每组对应一个日志成员文件,且日志成员文件没有进行镱像。,日志文件的镜像是保证数据库安全的一种方法,被镜像的日志文件应存储在不同的物理磁盘上.在日志工作过程中,多个日志文件组之间是循
13、环使用的。当一日志文件组被填满后,将会发生日起切换,系统自动转换到另一个日志文件组。如果日志有镜像,则多个镜像文件中存储的信息是完全相同的。经过上面的分述可知:每个数据库包含多个日志文件组,每组日志文件包含一个或多个日志文件;同一组中的日志文件具有相同的信息,因为同一个日志文件组中的日志成员是镜像关系。同一组中的日志文件被保存最好保存在不同的物理磁盘中。为了确认系统当前正在使用的日志文件组,可以查询数据字典V$LOG,该数据字典记录了当前日志的使用信息。其中,V$LOG.GROUP#为日志文件组的编号;BYTES为日志文件组的大小;MEMBERS为该组所包含的日志成员数;STATUS为日志文件
14、组的状态,当其值为CURRENT时,表示该组为系统正在使用的日志文件组。由上面的查询结果可知,Oracle默认为每个日志文件组包含一个日志成员,也就是说,没有为日志文件进行镜像。同时,数据库管理员也可以使用ALTER SYSTEM命令进行强制的日志切换。使用ALTER SYSTEM命令进行日志切换的形式如下:ALTER SYSTEM SWITCH LOGFILE;,如果所有的日志文件组都被填满后,则系统将日志信息写入到第一个日志文件组中,这时第一个日志文件组中的日志信息可能被覆盖掉。第一个日志文件组中的日志信息是否被覆盖取决于数据库的工作模式。在Oracle数据库中,数据库的运行模式有两种,一
15、种是归档模式(ARCHIVELOG),另一种是非归档模式(NOARCHIVELOG)。数据库运行在非归档模式时,如果发生日志切换,则日志信息直接被覆盖。而当数据库以归档模式运行时,如果发生日志切换,且需要覆盖已经存的日志信息,则系统将启用ARCH进程将被要覆盖的日志信息保存到磁盘或磁带上形成归档日志。因此,在非归档模式下运行的数据库,只包含历史日志,而没有归档日志。提 示:在默认情况下,Oracle不采用归档模式。用户可以通过使用SELECT LOG_MODE FROM V$DATABASE命令查询当前数据库是否工作在归档模式。,四、服务器参数文件 参数文件对于Oracle数据库非常重要,当数
16、据库实例启动时,先找到参数文件,根据参数文件内的初始化参数来初始化实例,如找到数据文件和控制文件等。Oracle允许DBA在数据库实例启动后修改参数的值,这些可以在启动被修改的值称为动态初始化参数(dynamic initialization parameters)。SPFILE(server parameters file)可以自动动态地记录动态参数的值。通过查看视图v$parameter查询初始化参数的值。五、口令文件(Then Password File)口令文件是可选的,不是必需的。六、告警日志文件 每一个Oracle数据库有一个告警文件,名字为alterdb_name.log(db_
17、name是数据库的名字),这个日志文件存放位置由参数文件中的参数BACKGROUND_DUMP_DEST的值确定,如果没有设置这个参数,Oracle把它放置在默认的位置:$oracle_home/rdbms/log七、跟踪文件(Trace Files)Oracle需要DBA在初始化参数中建立三个不同的跟踪文件目录参数:backgroud dump directory(参数:BACKGROUND_DUMP_DEST)、core dump directory(CORE_DUMP_DEST)、user dump directory(参数:USER_DUMP_DEST)。,oracle-逻辑结构 Or
18、acle的逻辑结构是一种层次结构。主要由:表空间、段、区和数据块等概念组成。逻辑结构是面向用户的,用户使用Oracle开发应用程序使用的就是逻辑结构。数据库存储层次结构及其构成关系,结构对象也从数据块到表空间形成了不同层次的粒度关系。1.数据块 Oracle数据块(Data Block)是一组连续的操作系统块。分配数据库块大小是在Oracle数据库创建时设置的,数据块是Oracle读写的基本单位。数据块的大小一般是操作系统块大小的整数倍,这样可以避免不必要的系统I/O操作。从Oracle9i开始,在同一数据库中不同表空间的数据块大小可以不同。数据块是Oracle最基本的存储单位,而表空间、段、
19、区间则是逻辑组织的构成成员。在数据库缓冲区中的每一个块都是一个数据块,一个数据块不能跨越多个文件。,数据块的结构主要包括:标题:包括一般的块信息,如块地址,段类型等。表目录:包括有关表在该数据块中的行信息。Oracle体系结构的行目录:包括有关在该数据块中行地址等信息。行数据:包括表或索引数据。一行可跨越多个数据块。空闲空间:分配空闲空间是用于插入新的行和需要额外空间的行更新。通过空间管理参数pctfree可控制空间的使用。空闲空间的管理既可以是自动的也可以是手动的。在数据操作中,有两种语句可以增加数据库块的空闲空间:一个是Delete删除语句,另一个是Update更新现有行。释放的空闲空间可
20、用于insert语句,如果insert语句是与产生空闲空间的语句在同一个事务之中,并在其后执行,则insert语句可直接使用生成的空闲空间。如果insert语句是在一个与产生空闲空间的语句相分离的事务中,则insert语句可在其他事务提交后,并在其需要空间时,使用之前产生的空闲空间。数据块中释放的空间可能是连续的,也可能不连续。Oracle只有在出现下列情况时,才会合并数据块的空闲空间:当insert或update语句要使用一个数据块,该数据块的空闲空间足以存储新的一行,而且空闲空间均是碎片,数据块中连续空间无法插入一行的时候。除此而外,Oracle在系统性能下降时也需要压缩数据块的空间。能够
21、对空闲空间产生影响的参数有两个:pctfree和pctused。对于手工管理的表空间,在特定段中的所有数据块,可使用两个空间管理参数pctfree和pctused来控制insert和update对空闲空间的使用。当创建或修改表时可指定这两个参数。创建或修改一个拥有自己的索引段的索引时可指定pctfree参数。,pctfree参数为块中行的更新预留了空闲空间的最小百分比,默认值为10。例如,假定在Create table语句中指定了pctfree为20,则说明在该表的数据段内每个数据块的20%被作为可利用的空闲空间,用于更新已在数据块内存在的数据行。其余80%是用于插入新的数据行,直到达到80%
22、为止。显然,pctfree值越小,则为现存行更新所预留的空间越少。因此,如果pctfree设置得太高,则在全表扫描期间增加I/O,浪费磁盘空间;如果pctfree设置得太低,则会导致行迁移。pctused参数设置了数据块是否是空闲的界限。当数据块的使用空间低于pctused的值时,此数据块标志为空闲,该空闲空间仅用于插入新的行。如果数据块已经达到了由pctfree所确定的上边界时,Oracle就认为此数据块已经无法再插入新的行。例如,假定在Create table语句中指定pctused为40,则当小于或等于39时,该数据块才是可用的。所以,可将数据块填得更满,这样可节省空间,但却增加了处理开
23、销,因为数据块的空闲空间总是要被更新的行占据,所以对数据块需要频繁地进行重新组织。比较低的pctused增加了数据库的空闲空间,但减少了更新操作的处理开销。所以,如果pctused设置过高,则会降低磁盘的利用率导致行迁移;若pctused设置过低,则浪费磁盘空间,增加全表扫描时的I/O输出。pctused是与pctfree相对的参数。那么,如何选择pctfree和pctused的值呢?有个公式可供参考。显然,pctfree和pctused的之和不能超过100。若两者之和低于100,则空间的利用与系统的I/O之间的最佳平衡点是:pctfree与pctused之和等于100%减去一行的大小占块空间
24、大小的百分比。例如,如果块大小为2048字节,则它需要100个字节的开销,而行大小是390字节(为可用块的20%)。为了充分利用空间,pctfree与pctused之和最好为80%。,那么,怎样确定数据块大小呢?有两个因素需要考虑:一是数据库环境类型。例如,是DSS环境还是OLTP环境?在数据仓库环境(OLAP或DSS)下,用户需要进行许多运行时间很长的查询,所以应当使用大的数据块。在OLTP系统中,用户处理大量的小型事务,采用较小数据块能够获得更好的效果。二是SGA的大小。数据库缓冲区的大小由数据块大小和初始化文件的db_block_buffers参数决定。最好设为操作系统I/O的整数倍。2
25、区 区(Extent)也称为数据区,是一组连续的数据块。当一个表、回滚段或临时段创建或需要附加空间时,系统总是为之分配一个新的数据区。一个数据区不能跨越多个文件,因为它包含连续的数据块。使用区的目的是用来保存特定数据类型的数据,也是表中数据增长的基本单位。在Oracle数据库中,分配空间就是以数据区为单位的。一个Oracle对象包含至少一个数据区。设置一个表或索引的存储参数包含设置它的数据区大小。3段段(Segment)是由多个数据区构成的,它是为特定的数据库对象(如表段、索引段、回滚段、临时段)分配的一系列数据区。段内包含的数据区可以不连续,并且可以跨越多个文件。使用段的目的是用来保存特定对
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