表空间的管理

Posted 2020-07-22

表空间是数据库的逻辑组织形式，在一个数据库中可以创建多个表空间。

表空间的主要作用是将不同用途的数据分离开来，以提高数据的安全性，并提高系统的性能。
表空间在数据库中起着非常重要的作用。

一方面，表空间在逻辑结构上由多个段组成，数据都存储在表空间的段中，另一方面，表空间在物理结构上对应着多个数据文件，数据库对象中的数据最终存储在这些数据文件中。
表空间的类型较多，根据不同的分类标准，将得到不同的分类结果。

根据存储数据类型的不同，表空间可分为系统表空间、UNDO表空间、临时表空间和用户表空间。
根据存储空间方式的不同，表空间可分为字典管理表空间和本地管理表空间。
根据是否支持大文件来划分，表空间可分为大文件表空间和小文件表空间。
表空间的管理主要涉及各种类型表空间的创建、删除、扩展、修改状态等。

表空间的结构

一个表空间由多个段组成，每个段可能代表一个数据库对象。

当用户创建表、索引、簇等数据库对象时，在表空间中将自动创建一个段，以存储该对象的数据。
一个段占用一个或多个区，当区的空间被写满后，段就会自动扩展。
在创建表空间时就需要指定区的分配方式。

区管理方式

区管理方式指的是为一个数据库对象分配存储空间的方式，在创建表空间时需要指定区管理方式。
Oracle支持两种区管理方式，字典管理和本地管理。
在创建字典管理的表空间时，需要指定若干存储参数，以后在这个表空间中创建数据库对象时，就按照这些存储参数为数据库对象分配所需要的区，当这些区被写满后，数据库服务器将按照存储参数为数据库对象分配新的区。
表空间的存储参数记录在数据字典中。
在创建字典管理的表空间时，可以指定以下几个存储参数：
•INITIAL（初始） ：指定第一个区的大小，即首先要为数据库对象分配的区的大小。
•NEXT ：指定下一个区的大小。
• MINEXTENTS ：为数据库对象分配的最少区的个数，默认值为1。
• MAXEXTENTS ： 最多为数据库对象分配的区个数。
• PCTINCREASE ：从第三个区开始，每一个区在前一个区的基础上增长的百分比。
在字典管理表空间中，区的分配和回收都是基于数据字典进行的。

当为数据库对象分配区时，需要从数据字典中查询存储参数，分配结束后，需要把分配的结果写入数据字典。
这样要在数据字典上执行很多的查询操作和DML操作，并且产生重做日志和回滚数据。
另外，由于数据库对象中的区大小不同，随着数据库服务器的运行，在段中将产生越来越的存储碎片

在本地管理表空间中，区的大小都是相同的。

在创建表空间时，可以通过参数指定统一的区大小，或者由数据库服务器根据实际情况自动指定区的大小。
与字典管理方式相比，本地管理方式有以下优点：
·区的分配和回收不再基于数据字典，从而避免了对数据字典的递归访问，也不会产生重做日志和回滚数据。
·所有区的大小都相同，这就减少了存储空间中的存储碎片。
·不需要合并表空间中的存储碎片，数据库服务器自动监视存储空间的使用情况，并合并相邻的空闲存储空间。
Oracle建议大家使用本地管理表空间。

在Oracle 11g的数据库中创建的表空间默认就是本地管理的，如SYSTEM表空间目前是字典管理的，可以通过下面的方式，调用PL/SQL程序包中的存储过程，把它转化为本地管理表空间：

EXECUTE DBMS_SPACE_ADMIN.tablespace_migrate_to_local(‘SYSTEM‘);

段管理方式

当用户向表中写入数据时，这些数据被写入表段中的空闲数据块中，服务器进程先查找表中的空闲数据块，然后将数据写入数据块，最后还要修改数据块的状态。
对于段空间管理，Oracle提供了两种方式，一种是手工管理，另一种是自动管理。
手工管理段空间的方式是这样实现的：在每个段的头部都有一段保留空间，在保留空间中维护一个空闲列表，在这个列表中记录当前段中所有的空闲块。
当用户向表中写数据时，服务器进程在这个空闲列表中查找足够数量的空闲块，将数据写入这些块。
如果一个块已经被写满了，这个块就从空闲列表中被删除。
在查找空闲块的过程中，为防止其他服务器进程使用同样的空闲块，服务器进程将对空闲列表加锁，只有空闲列表上的锁被释放后，其他服务器进程才可以在空闲列表中查找空闲块。
如果用户在某个表上的事务很频繁，那么空闲列表将成为延缓事务执行的瓶颈。
自动管理方式是Oracle 11g数据库默认采用的段管理方式。

这种管理方式是这样实现的：在每个段的头部有一个位图，在位图中记录当前段中每个数据块的状态，用二进制数0和1表示数据块的状态，每个数据块在位图中只占一位。
使用位图的好处首先是节省空间，其次，当用户向表中写入数据时，服务器进程只要扫描位图就可以查找空闲数据块，而且不需要对位图加锁。
在创建表空间时，需要为表空间指定段空间管理方式。

数据文件

表空间中的所有数据都是以数据文件的形式存储在磁盘上的。

一个表空间包含一个或多个数据文件。
在创建表空间时，至少要为表空间指定一个数据文件。
如果表空间只包含一个数据文件，那么表空间中的数据将全部存储在这个数据文件中。

如果表空间中包含多个文件，表空间中的数据将以区为单位分布在各个数据文件中。
假设某个表空间中有三个数据文件，那么在该表空间中创建一个表时，表中的第一、四、七……个区将位于第一个数据文件，第二、五、八、……个区将位于第二个数据文件中，依此类推。

如果将数据文件存放在不同的磁盘上，那么用户在访问表空间中的数据时，可以同时读写多个数据文件，从而减少了磁盘读写的冲突次数。
当表空间中的存储空间被消耗完时，用户将无法再写入数据。

数据库管理员必须扩展表空间，为其分配新的存储空间。
可以向表空间中增加新的数据文件，也可以手工扩展现有的数据文件，还可以激活数据文件的自动扩展功能，使它能够自动扩展。

本地管理表空间的管理