Oracle体系概述

Posted 2020-09-05

1.1 Oracle结构概述

Oracle体系包括：

1）实例instance( SGA系统全局区 + N多后台进程）

2）数据库（Datafile,  control file, redo log file)

3）用户进程（每个用户连接Oracle数据库，都会启动一个用户进程）

4）系统进程

5）其他文件（参数文件parameter file,  密码文件passwordfile,  归档日志文件Archived log file等）

 

SGA本质，就是一大块内存，根据作用细分为多个Pool和Cache。被Instance中的多个后台进程共享使用；

用户对database的数据写入和其他操作，都是通过Instance完成

 

参数文件，会保存oracle数据库的一些参数：SGA大小，数据库实例名，支持的最大用户进程数等

密码文件，保存Orace数据库用户的密码信息

 

 

1.2  实例Instance

 

Instance在启动Oracle数据库的时候就会启动，本质上就是   后台进程 +共享内存区（SGA）

 

后台进程中的 SMON，PMON，CKPT，DBWR、LGWR必须启动，而ARCH(归档进程）以及其他后台进程可以根据实际情况停止

 

数据库和实例间的对应关系：1个实例，只能对应1个数据库；1个数据库，可以对应多个实例（oracle RAC，主备）

 

 

1.3  数据库Database（的物理文件构成）

Oracle数据库，也就是我们常说的Database，本质上是由3类物理文件组成

*数据文件data file:      数据的最终存储位置

*控制文件controlfile:    含有维护数据库和验证数据库完整性的信息，二进制文件（10字符串）

*重做日志 redofile:        记录了数据库发生的变更，用于数据库恢复（可以理解成对数据库的操作记录），oracle会先将数据库变更记录在redo log buffer cache,  再满足一定条件后（checkpoint产生），将cache中的变更记录写入redofile

 

在启动并打开数据库的过程中，实例会先根据参数文件，找到该数据库的控制文件，然后通过控制文件打开数据文件

意味着：如果数据库的控制文件出现问题，会导致数据库无法打开

 

 

1.4  参数文件和密码文件

 

参数文件和密码文件，虽然不属于Database的组成（不是Database文件），但却是两个必不可少的文件

 

*参数文件：定义了数据库实例Instance的特性。含有SGA内存结构的大小参数，Instance名称等；参数文件是一个文本文件，可以通过文本编辑器进行查看

 

*密码文件：用于授权用户启动、连接、读写数据库。在安装Oracle数据库软件的过程中，会创建SYS等默认用户，这些用户的密码也记录在这里，Orace根据这个文件来判定用户是否有相应的操作权限

 

*归档日志文件：是redo log file的脱机备份。数据恢复时，如果数据库启用了归档，就可以使用归档文件来进行数据库恢复

 

 

1.5  数据库连接connection和会话session

 

数据库连接connection, 指的是用户和数据库服务器间的通信；1个连接，可以有多个会话；oracle提供了3种连接方式

1）基于主机的连接（host-based）：用户（客户端）和oracle服务端位于同一主机

2）Client-Server方式：用户（客户端）和oracle服务端，位于不同主机；客户通过网络连接oracle服务端

3）client-应用服务器-数据库服务器：  用户访问应用服务器，由应用服务器来连接oracle服务端。很多应用系统都是这种架构（客户端使用浏览器，后台连接数据库）

 

会话Session

会话，指一个明确的数据库连接；一旦用户使用3种连接方式中的一种，和oracle服务端建立好了连接，我们就将这个连接成为一个会话

 

1.6 Oracle数据库内存结构（先有大概概念）

 

共享池

是将解析后的SQL代码结果存放在这里，PL/SQL代码不仅是存放，还能够共享

共享池由两部分组成：库高速缓存 +数据字典高速缓存

 

*库高速缓存：存储了最近使用过的SQL和PL/SQL语句，能存放的数量当然是有限的；Oracle通过一种LRU（least recently used)算法

来管理库高速缓存（缓存哪些语句）

 

*数据字典高速缓存：和数据字典相关的一个缓冲区。存储了数据文件datafile、表table、索引index、列colume、用户user、权限信息等。在SQL语句的解析阶段，oracle需要这些信息来进行用户名、用户访问权限的解析。当这些信息被缓存，就能够提高速度

 

重做日志缓冲区

当用户执行了insert,delete, update等操作，导致实际数据发生变化时，变化后的数据在写入数据库高速缓存之前，会先写入到redo log buffer cache, 同时变化前的数据也会写入redo log buffer cache. 这样oracle就知道变化前和变化后的数据，从而得知哪些数据发生了变更，应该如何恢复数据

 

大池（large pool)和java池（Java pool)

大池是SGA的一个可选内存区，在共享服务器环境下才会考虑分配大池，用户进程区PGA将会在大池中分配；

在大规模输入输出、备份过程中，也需要大池作为缓存空间

 

java池，也是一个SGA的一个可选内存区；当安装了Java或者使用了java程序，就需要配置java池，用于编译java语言编写的指令

 

流池StreamPool

是oracle stream专用的内存缓冲区，stream是oralce数据库中的一个数据共享，大小可以通过stream_pool_size来调整

 

进程全局区PGA

服务器进程或者后台进程的专有内存区域，随着进程的启动而进行内存分配，非共享；（每个服务器进程、后台进程会有一段自己专门的内存区，

 

 

1.7 Oracle数据库的后台进程

 

*SMON：System Monitor 系统监控进程，主要作用是：数据库实例Instance恢复

当OS故障，突然断电，数据库系统重新启动时SMON会尝试恢复Instance（之前在pool中的数据因为没有写入磁盘，都丢失了），有3个z主要步骤：

1）将所有写入redo log, 而没有写入datafile的数据（已经提交的操作），写入到datafile

2）打开数据库，方便用户登录查询；此时1）的操作可能还没有完成

3）回滚没有提交的事务（写入了redo log,但没有提交的操作）

 

*PMON：Process Monitor 进程监控，主要作用是：服务器进程的监控和维护（连接异常或进程失败时，进行清理工作）

 

清理工作包括：

1）回滚没有提交的事务

2）释放进程所持有的表或行锁

3）释放进程占用的SGA资源

4）监视其他oracle后台进程，必要的时候进行进程重启

5）向oracle监听器（OracleTNS）注册刚启动的实例。如果TNS已经启动，则传递相应参数；如果TNS没有启动，则定期尝试连接TNS来注册实例

 

*DBWR：数据库写进程

脏数据：用户更改了，但没有提交的数据（数据库高速缓存的数据是已经更改的数据，数据文件中的是原始数据，两者不一致）

脏数据必须在一定的条件下，写入到datafile，这就是DBWR的作用

 

为什么数据要先写入数据库高速缓存，再通过DBWR写入datafile?

主要目的是减少磁盘IO的次数，异步写入，提高写入效率；每次磁盘写入--异步的批量磁盘写入

 

什么时候，DBWR会将脏数据写入到datafile

1. 发生检查点事件

2. 脏数据库量，到达门限

3. 数据库缓冲区没有足够的空间

4. 表空间处于热备份状态

5. 表空间被置为离线状态

6. 表空间被置为只读状态

7. 删除表或者截断表

8. 超时

 

 

归档日志进程ARCH

 

首先，归档日志进程ARCH是一个可选的后台进程，并不是随着Instance的启动而自动启动

其次，ARCH的作用是将数据库文件中的redo log file (写满的），写到归档日志

再次，归档日志用于数据库恢复

 

 

检查点进程 CKPT

 

首先，什么叫检查点CheckPoint

CheckPoint是Oralce数据库的一个内部事件(需要进行数据写入datafile的操作）。当checkpoint出现时，CKPT进程就被唤醒，它来通知DBWR进程将脏数据写入数据文件（这里的脏数据包括提交的和未提交的，有办法可以区分出来），写入完成后，CKPT将此次checkpoint已经完成的信息写入到Controlfile，同时写入到数据文件的文件头head

 

也就是说，controlfile中会记录各个checkpoint的信息，当CKPT被激活时，会先从controlfile中读取上一次的检查点，然后告诉DBWR，将本次checkpoint和上一次checkpoint之间的脏数据全部写入datafile.

 

简单来说，checkpoint可以理解为一个“写入时间点”，controlfile会记录每个“写入时间点”， DBWR负责将本次写入时间点和上一次写入时间点之间的脏数据，写入到datafile

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