Oracle体系结构和用户管理

Posted 2020-10-31

一、oralce体系结构

1、概述

Oracle的体系结构是数据库的组成，工作过程，以及数据库中数据的组织与管理机制，要了解oracle数据库的体系结构，就必须要理解oracle的主要组件和重要的概念。Oracle体系结构包含一系列组件，包括实例、用户进程、服务进程、数据文件及其他文件，如参数文件、口令文件和归档日志文件等。如下图所示：

实例和数据库是oracle数据库体系结构的核心组成部分，也是最重要的两个概念，dba的主要工作就是维护实例和数据库。

1）实例

实例是后台进程和内存的集合，必须启动实例才能访问数据库中的数据。

 

n Oracle启动时，将分配一个系统全局区（SGA），并启动一系列oracle后台进程

n 一个实例只能打开并使用一个数据库

n Oracle分为单进程实例和多进程实例，现在普遍都是多进程实例，多进程就是多用户，不同用户使用不同进程来执行oracle的不同部分。

 

2）数据库

数据库是一个数据的集合，该集合被视为一个逻辑单元。

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：是指存储数据库信息的一组操作系统文件，每个数据库有一个逻辑结构和一个物理结构。物理结构是指构成数据库的一组操作系统文件，主要由3种类型文件组成：数据文件，控制文件和重做日志文件。

逻辑结构：是指数据库数据的逻辑存储结构，包括：表空间，数据段，表，视图等。

 

二、oracle存储结构

Oracle的存储结构分为物理结构和逻辑结构，这两种存储结构既相互独立又相互联系。

1、物理结构：

物理结构就是oracle数据库创建后使用的操作系统物理文件，分为以下两种：

1）主要文件

n 数据文件：数据文件是物理存储数据库的文件，数据文件的特点：每个数据文件只与一个数据库相联系，一个表空间可以包含一个或多个数据文件，一个数据文件只能属于一个表空间。数据文件包含数据库的用户或应用程序数据，以及元数据和数据字典。

 

n 重做日志文件：它记录了对数据的所有更改信息，并提供一种数据恢复机制，如果数据库服务器发生崩溃，但未丢失任何数据文件，那么实例便可使用这些文件中的信息恢复数据库。

 

n 控制文件：当数据库读取时，要根据控制文件的信息查找数据文件。控制文件存储了数据文件和重做日志文件的名称和位置。一个数据库至少有两份控制文件，oracle11g默认包括3个控制文件，各个控制文件内容相同，可以避免因为一个控制文件的损坏导致无法启动数据库。控制文件记录了以下关键信息：数据文件的位置和大小、重做日志文件的位置及大小、数据库名称及创建时间、日志序列号。控制文件对数据库至关重要。没有这些文件，就无法打开数据文件以访问数据库中的数据。

 

 

2）其他文件

n 参数文件：用于定义实例启动时的配置

n 口令文件：允许sysdba、sysoper 和sysasm 远程连接到实例并执行管理任务

n 归档日志文件：使用这些文件和数据库备份，可以恢复丢失的数据文件。也就是说，归档日志能够恢复还原的数据文件

 

2、oracle逻辑结构

Oracle的逻辑组件包括表空间、段、区、块和模式等。

1）表空间

n 表空间是数据库中最大的逻辑单位， SYSTEM 和SYSAUX 表空间是在创建数据库时创建的必须存在的表空间，还会有TEMP，USERS等。

n 每个表空间是由一个或多个数据文件组成的，一个数据文件只能与一个表空间相关联。

n 表空间的大小等于构成该表空间的所有数据文件大小之和。

n 表空间和数据文件是相对应的，如果没有数据文件，表空间不可能独立存在，如果只有表空间没有数据文件也是不行的，就好比如果电脑没有硬盘，你不能再逻辑上看到C盘D盘，在这里硬盘就相当于是数据文件，而C盘就相当于是表空间。我们可以把多个数据文件组成一个表空间，然后在表空间里面存储数据，表空间和数据文件是对应的，一个表空间可以是由一个或多个数据文件组成的，但是一个数据文件只能在一个表空间当中。

 

表空间的作用：

n 对于不同的用户分配不同的表空间，对不同的模式对象分配不同的表空间，方便对用户操作和模式对象的管理。

n 可以将不同数据文件创建到不同的磁盘中，有利于管理磁盘空间，提高i/o性能，备份和恢复数据等。

 

n SYSTEM表空间：用于存放oracle系统内部表和数据字典的数据，如表明、列名、用户名等。

n SYSAUX表空间：作为SYSTEM的辅助表空间，用于存放各种数据库工具（如企业管理器、StasPack、logMiner等）用到的数据。用于存放各种模式的对象数据，如智能代理用户DBSNMP、数据挖掘用户ODM等。

n USERS表空间：作为用户使用的表空间，可以在这个表空间上创建各种对象，如创建表，索引等。

n TEMP表空间：存放临时数据的特殊表空间，例如：当需要进行排序时，系统就将排序的数据临时存放在该表空间，排序处理完成后，即可释放排序数据所占用的空间，称之为临时表空间。

 

 

 

以上表空间我们不能创建，系统安装好之后自动创建好了，我们也可以根据需要自己创建。

 

创建表空间的语法是：

CREATE TABLESPACE tablespacename

DATAFILE ‘filename’ [SIZE integer [K|M]]

[AUTOEXTEND [OFF|ON]];

 

 

案例一：创建一个自动增长的表空间tbs_work

如果不能创建，说明数据库没有启动，执行STARTUP命令之后再创建。

如果空间不够用了，可以调整表空间大小。

方法一：更改数据文件大小，并指明数据文件的存放路径，使用RESIZE关键字执行调整后的表空间大小。

方法二：向表空间内添加新的数据文件，当数据文件满了之后自动存储到新的数据文件。

案例二：改变表空间的读写状态，ONLY表示只读，WRITE表示可读写。

删除表空间

案例三、想查看系统中有多少个数据文件

案例四、如何查看表空间

案例五、查看表空间和数据文件之间的对应关系

2）段

n 段存在于表空间中，是一种指定类型的逻辑存储结构。

n 段由一组区组成

n 段分为4类：数据段、索引段、回退段、临时段。

 

3）区

n 区是磁盘空间分配的最小单位。磁盘按区划分，每次至少分配一个区。

n 区是由连续的数据块组成。

n 段主要有一个或多个区构成，当创建段时，至少包含一个区。

n 区不能跨数据文件存在，只能存在于一个数据文件中。

 

4）数据块

n 是数据中最小的数据组织单位与管理单位

n Oracle数据中的数据存储于数据块中

n 数据块是oracle服务器所能读取或写入的最小存储单元

n 数据块的取值范围是2K-64KB，默认值与oracle版本有关

 

5）模式

n 模式是数据库对象的集合。包括：表、视图、索引、同义词、序列、过程和程序包等。

n 当创建一个用户时，oracle会自动创建一个与用户名相同的模式，因此，模式又称为用户模式。

n 用户登录后，默认访问的是与自己的名称相同的模式中的数量库对象。

 

案例六：在xx表空间DBA创建了一个名为test的表，这张表表空间所占用的空间，我们称之为段，查看数据段的命令

 

显示有5940个段

案例七：查看EXAMPLE表空间的区和段的分布情况

案例八：查看块

 

案例九、查看操作系统最小存储单元

三、oracle的内存结构

内存是影响数据库性能的第一要素，oracle内存存储的主要内容如下：

n 程序代码

n 关于已经连接的会话信息，包括当前所有活动会话和非活动会话

n 程序运行时必须的相关信息，如查询计划

n Oracle进程之间通信和共享的信息，如锁

 

按照内存的使用方法不同，oracle数据库的内存又可分为系统全局区（SGA）、程序全局区（PGA）、用户全局区（UGA）

1、系统全局区 （ SGA ）

数据库信息存储于系统全局区，由多个数据库进程共享，当数据库实例启动时SGA的内存本自动分配，SGA是数据库中占用服务器内存最大的一个区域，也是影响数据库性能的一个重要指标，SGA按作用不同，分为以下几个部分。

2、PGA

n PGA不是实例的一部分，包含单个服务器进程或者单个后台进程所需的数据和控制信息。

n 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

n 该区域内保留每个与oracle数据库连接的用户进程所需的内存

n 当一个用户会话结束，PAG就会释放

 

 

3、UGA

n 用户全局区（UGA）为用户进程存储会话状态

n UGA可以作为SGA或者PGA的一部分。具体位置取决于如何连接Oracle：

n 如果通过一个共享服务器连接，UGA包含在SAG中

n 如果通过一个专有服务器连接，UGA就包含在专有服务器的PGA中

 

 

案例一：验证内存结构工作的原理（select语句是如何被执行的？）

 

当用户执行语句select  *  from scott.emp的时候，工作原理分为四步，如下：

 

第一步：先做编译，编译包含了语法的检查和语义的检查。

 

第二步：如果编译没有问题会进入shared pool(共享池 )中，而shared pool 是由library cache和data dictionary cache（数据字典缓存）组成。Sql语句第一时间会进入library cache中，即library cache中会存放被编译过的正确的sql语句，仅仅是sql语句而已。library cache中没有缓存的sql语句需要进行硬解析（即需要耗费设备的I/0资源从硬盘读取）。假设library cache中有这个sql语句，就不需要做硬解析，接着会查 data dictionary cache。data dictionary cache中缓存了权限和对象数据及属性，所有data dictionary cache检查用户是否对scott.emp表是否具有访问权限，如果有权限继续往下执行，如果没有权限，直接给用户返回一个结果。如果一条语句从来都没有被执行过，这条语句首先被缓存在share pool中的library cache中，下一次被执行的时候直接从share pool中取sql语句。存放sql语句也需要占用空间，share pool的空间也是有限的，为了防止share pool空间不够用，采用先进先出的规则即后执行的sql语句会覆盖先执行的sql语句来释放空间，当然share pool的空间越大越好。

 

第三步：data buffer cache现在hr用户可以访问scott.emp表了，data buffer cache的作用就是从磁盘或存储中将数据块调入内存，缓存在buffer cache中。总结：buffer cache缓存数据本身，library cache缓存sql语句本身。

 

第四步：redo log buffer<重做日志缓冲区>当用户执行insert,update,delete,create,alter等操作后，数据发生了变化，这些变化了的数据写入数据缓冲区（buffer cache）之前，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缓存中，这样做，是为了保证在数据恢复时oracle就知道哪些事务需要提交，哪些事务需要撤回。

 

可以通过企业管理器来查看share pool的相关信息

如果控制台打不开，可以执行命令打开：

 

可以从v$sgainfo中查看shared pool size

测试语句执行时间：

SQL> set timing on

SQL> select * from scott.emp;第一次执行sql语句

 

已用时间:  00: 00: 00.05

 

SQL> /再次执行上一条命令所用的时间为00: 00: 00.00

 

已用时间:  00: 00: 00.00

 

通过上面的测试发现，缓存提高了查询的速度。

 

 

 

 

 

 

四、oracle进程结构

Oracle有5个后台进程是必须启动的，否则数据库实例无法启动成功，分别是：进程监控（PMON）进程、系统监控（SMON）进程、数据写入（DBWR）进程、日志写入（LGWR）进程、检查点（CKPT）进程。

CKPT进程：确保数据缓冲区中所有修改过的数据块都被写入数据库文件的机制。保证数据库日志文件和数据文件的同步。

 

 

相关命令：

1、查看用户进程和数据库进程

Ps –elf | greporacleocl |grep–v grep

 

2、守护进程

Ps –elf |grep oha

3、查看日志进程LGWR

五、oracle用户管理

当创建一个新数据库时，oracle将常见一些默认的数据库用户，如SYS,SYSTEM和SCOTT等用户。SYS和SYSTEM用户都是oracle管理用户，而SCOTT用户是oracle数据库的一个示范用户，SCOTT数据库里面包含一些测试展示用的示例表（用于学习交流）

1、默认数据库用户

1）SYS

SYS用户是oracle中的一个超级用户，数据库中所有数据字典和视图都存在SYS模式中，数据字典存储了用来管理数据库对象的所有信息，是oracle数据库中非常重要的系统信息。SYS用户主要用来维护系统信息和管理实例。SYS用户只能以SYSOPER或SYSDBA角色登录系统。

 

2）SYSTEM

SYSTEM用户是oracle中默认的数据库管理员，它拥有DBA权限。该用户模式中存储了oracle管理工具使用的内部表和视图。通常通过SYSTEM用户管理数据库的用户、权限和存储等。不建议在SYSTEM模式中创建用户表。SYSTEM不能以SYSOPER和SYSDBA角色登录系统，只能以默认方式登录。

 

3）SCOTT

SCOTT用户是oracle数据库的一个示范用户，一般在数据库安装时创建。SCOTT用户模式包含4个示例表，其中一个是EMP表，使用USERS表空间存储模式对象。

通常出于安全考虑，对于不同用途的表需要不同的访问权限，此时，就需要创建不同的用户，oracle中的create user命令用于创建用户，每个用户都有一个默认表空间和一个临时表空间。如果没有指定，oracle就将USERS设为默认表空间，将TEMP设为临时表空间。

 

4）Sysdba和sysoper两个系统权限区别  

sysdba和sysoper属于system privilege，也称为administrative privilege，拥有例如数据库开启关闭之类一些系统管理级别的权限。sysdba和sysoper具体的权限如下：  

【SYSOPER】权限，即数据库操作员权限，权限包括：

n 打开数据库服务器

n 关闭数据库服务器

n 备份数据库

n 恢复数据库

n 日志归档

n 会话限制

【SYSDBA】权限，即数据库管理员权限，权限包括：

n 打开数据库服务器

n 关闭数据库服务器

n 备份数据库 恢复数据库

n 日志归档

n 会话限制

n 管理功能

n 创建数据库  

 

【sysdba】拥有最高的系统权限，登陆后是sys。

【sysoper】主要用来启动、关闭数据库，sysoper 登陆后用户是public。

 

2、创建自定义用户

步骤：

1) 选择用户名和密码

2) 识别用户需用于存储对象的表空间

3) 决定每个表空间的限额

4) 分配缺省表空间和临时表空间

5) 创建用户

6) 向用户授予权限和角色

 

 

语法：

CREATE USER user

       IDENTIFIED BY password

       [DEFAULT  TABLESPACE tablespace]

       [TEMPORARY  TABLESPACE tablespace]

       [QUOTA {integer [K|M] | UNLIMITED}ON tablespace

       [QUOTA {integer [K|M] | UNLIMITED}ON tablespace ] ...]

       [PASSWORD EXPIRE ]

3、修改YDW用户的密码为pwd123456

3、删除用户YDW

3、查询oracle的所有用户