Oracle 存储结构一

Posted 2021-02-15 赵春义

了解块中表行数据的存储

Oracle数据存储模型

逻辑结构在左，物理结构在右

 有一个关系使用虚线绘制，表示段与数据文件的多对多关系。之所以使用虚线表示关系，是因为这种多对多关系不应存在。

表空间实体消除了段与数据文件之间的多对多关系。一个表空间可以包含多个段，而且可以由多个数据文件组成。这意味着，一个段可以分布在多个数据文件中，而任一数据文件可以包含多个段的全部或一部分。

“段”实体表示存储数据从而需要表空间中的空间的任何数据库对象。典型的段是表，但也存在其他段类型，主要是索引段和撤销段。任何一个段可以仅存在于一个表空间中。

Oracle块是数据库的基本I/O单元。数据文件设置为连续编号的oracle块。对于表空间而言，Oracle块的大小固定不变（一般而言，数据库中多有表空间的块大小都是相同的），默认大小是8KB。行可能只有数百个字节，因此，一个块中可能有多个行，但在会话需要行时，将从磁盘将整个块读入到数据库缓冲区缓存中。同样，如果数据库缓冲区缓存中的一行中的一列发生了变化，DBWn最终也将整个块协会到源数据文件中，从而覆盖以前的版本。块大小由DB_BLOCK_SIZE参数控制。在创建数据库后，DB_BLOCK_SIZE用于设置构成SYSTEM表空间的数据文件的格式，所以固定不变。如果后来发现块大小不合适，唯一办法是新建一个数据库，并将所有数据传输到其中。块由数据文件中的编号唯一标识，仅块号是不够的。

如果在管理空间时，每次仅管理一个块，那么将是一项棘手的任务，为此，又将块组合成了区间。区间是一个数据文件中一组连续编号的Oracle块。这些区间可能位于构成表空间的任何或所有数据文件中。可以根据段的维度（区间根据每个段连续编号，从零开始）或数据文件的维度（每个区间在一个文件中，从某个Oracle块编号开头）确定。

段、区间、块和行

数据存储在段中。数据字典视图DBA_SEGMENTS描述了数据库中的每个段。

SYS@ prod>select segment_type,count(1) from dba_segments group by segment_type order by segment_type;

SEGMENT_TYPE         COUNT(1)
------------------ ----------
CLUSTER                    10
INDEX                    2379
INDEX PARTITION           300
LOB PARTITION               1
LOBINDEX                  724
LOBSEGMENT                724
NESTED TABLE               33
ROLLBACK                    1
TABLE                    1625
TABLE PARTITION           144
TYPE2 UNDO                 10

11 rows selected.

SYS@ prod>

 

段类型：

• TABLE 这些是堆结构的表，其中包含以随机顺序存储的变长度的数据行。虽然典型的段是表段，但要注意，不能说表就是段，还有更复杂的表组织使用其他段类型。
• INDEX 索引是键值的有序列表，相应的指针ROWID指向每行的物理位置。ROWID指定行位于哪个数据文件的那个Oracle块中，并指定行在块中的编号。
• TYPE2 UNDO 这些是撤销段（不能讲它们称为“type2 undo”段），存储数据的更改前版本，为了提供完整性（回滚，读取一致性和隔离），这些是必需的。
• TABLE PARTITION 可以将表分成多个区。如果这样的话，分区将称为一个个的段，而表本身完全不是段：仅以分区综合的形式存在。堆表的每个表分区在本身的表段中，成为堆表结构。这些段可能使用不同的表空间，这意味着，可以将一个表分布到多个表空间中。
• INDEX PARTITION 默认方式下，一个索引在一个段中，但是，也可以对索引进行分区。如果对表进行分区，通常也会对这些表上的索引进行分区。
• LOBSEGMENT、LOBINDEX、LOB PARTITION如果将列定义为大对象数据类型，那么，仅在表本身存储一个指针，此指针指向列数据实际所在的不同段中的条目。LOB可以拥有在此基础上构建的索引以便快速访问对象中的数据，另外，可以对LOB进行分区。
• CLUSTER Cluster段包含多个表。分区将一个表分布在多个段中，而Cluster与此相反，允许将多个表反规范化（denormalize）为一个段。
• NESTED TABLE 如果将一个表列定义为本身就具有列的用户定义的对象类型，那么，列可以作为嵌套表，存储在自身的段中。
• ROLLBACK 

每个段都有一个或多个区间。创建段时，Oracle将在指定的任何表空间中为其分配区间。最后，随着数据的输入，区间将被填满。此后，Oracle将在同一表空间（但不一定在同一个数据文件中）分配第二个区间。如果知道段需要更多空间，则可以手动分配区间。如何精确地确定段的位置：

SYS@ prod>create table scott.newtab(c1 date) segment creation immediate;

Table created.

SYS@ prod>select tablespace_name,file_id,extent_id,block_id,blocks,bytes
  2  from dba_extents where owner=\'SCOTT\' and segment_name=\'NEWTAB\';

TABLESPACE_NAME                   FILE_ID  EXTENT_ID   BLOCK_ID     BLOCKS      BYTES
------------------------------ ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
USERS                                   4          0        528          8      65536

SYS@ prod>alter table scott.newtab allocate extent;

Table altered.

SYS@ prod>select tablespace_name,file_id,extent_id,block_id,blocks,bytes
  2  from dba_extents where owner=\'SCOTT\' and segment_name=\'NEWTAB\';

TABLESPACE_NAME                   FILE_ID  EXTENT_ID   BLOCK_ID     BLOCKS      BYTES
------------------------------ ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
USERS                                   4          0        528          8      65536
USERS                                   4          1        536          8      65536
SYS@ prod>select tablespace_name,file_name from dba_data_files where file_id=4;

TABLESPACE_NAME
------------------------------
FILE_NAME
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
USERS
/u01/oradata/prod/users01.dbf

SYS@ prod>

 第一个命令完全依赖于存储的默认设置创建表SCOTT.NEWTAB。此后，针对DBA_EXTENTS的查询显示此段仅包含一个区间（区间编号0）。此区间位于文件编号4中，长度为8个块。在8个块中，第一个块的编号是528。区间大小是64KB，块大小是8KB。下一个命令强制Oracle在即使第一个区间不满的情况下将另一个区间分配给段。下一个查询显示，此区间编号为1，也在文件编号4中，正好从区间0之后开始。注意，无法从上面例子中清晰地判断表空间是否由多个数据文件组成，这是因为Oracle计算出在何处分配下一个区间的算法并不接着仅使用数据文件。如果表空间确实由多个数据文件组成，则可以使用下列语法重写Oralce的选择：

ALTER TABLE tablename ALLOCATE EXTENT STORAGE (DATAFILE \'filename\');

最后一个查询继续查看DBA_FILES来确定区间分配到的文件的名称，以及数据文件所属的表空间的名称。为了确定表的表空间，也可以查询DBA_SEGMENTS视图。

一个区间有一组连续编号的块组成。每个块都包含标题区域和数据区域。标题的大小可变，从块的顶部向下延伸。除了其他信息之外，行标题还包含行目录（列出每行在块中的开始位置）和行锁信息。数据区域按由下而上的方式填充。二者之间可能有空闲空间，也可能没有。

可以导致块标题增长的事件包括插入和锁定行。数据区域一开始是空的，随着在其中插入行（对于索引段的块，将插入索引项），它将变满。随着行的插入、删除和更新（可能导致行大小的更改），空闲空间中会出现碎片，但这无关紧要，因为在将块复制到数据库缓冲区缓存中的缓冲区后，这些都在内存中发生。在必要时，会在DBWn将块写回数据文件之前，将空闲空间接合称一个连续区域。