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Version1.0厦门理工学院计算机系大型数据库技术第2章Oracle数据库体系结构教师：陈玉明E-Mail：ymchen@xmut.edu.cn06:40厦门理工学院计算机系2内容简介本课主要讲授Oracle10g体系结构适用于数据库管理员(DBA)Oracle9i同样适用06:40厦门理工学院计算机系3概要•DBA的职责•Oracle体系结构由内存结构、进程结构、存储结构组成•内存结构由SGA、PGA组成•存储结构由逻辑存储、物理存储组成•进程结构由用户进程和Oracle进程组成.06:40厦门理工学院计算机系4什么是DBA？•数据库管理员是一个或一组全面负责管理和控制数据库系统的人员。简称:DBA(DataBaseAdministrator)06:40厦门理工学院计算机系5DBA的主要职责•了解ORACLE数据库的体系结构•负责数据库管理系统的安装和升级•启动和关闭数据库•管理和监控数据库用户•管理数据库特权•管理存储空间•建立数据库•后备和恢复数据库06:40厦门理工学院计算机系6DBA与理论知识•作为一名合格的DBA,必须深入地掌握Oracle10g数据库的体系结构.在理论知识的指导下,才会使许多难以理解和掌握的操作变得容易.06:40厦门理工学院计算机系7Oracle工作原理客户服务器服务器进程(PGA区)用户进程(SQL语句)Oracleserver数据库系统处理过程示意06:40厦门理工学院计算机系8处理过程可以简单的描述为:1.用户在其机器上运行基于Oracle的应用程序(如:SQL*PLUS、PL/SQLDeveloper等),即启动用户进程.2.客户机、服务器之间建立连接(Connect).3.服务器为用户建立会话(Session),并为该会话建立一个PGA(ProgramGlobalArea,程序全局区)以存储与该会话相关的信息.在同一个连接中,不同的用户有不同的会话.4.启动服务进程,由该服务进程负责执行该会话的各项任务.5.用户进程发送SQL语句(select、update、commit….)6.服务器进程解析、编译、执行SQL语句，然后将结果写入数据库并返回结果给用户进程。7.用户进程接收返回的SQL执行结果。8.在应用程序中显示SQL执行结果.Oracle工作原理客户服务器服务器进程(PGA区)用户进程(SQL语句)Oracleserver06:40厦门理工学院计算机系9处理查询用户进程服务器进程解析StatementOKHandle执行OKHandle提取ResultsSELECT*FROMempORDERBYename;06:40厦门理工学院计算机系10总体结构数据高速缓存日志高速缓存共享池大池Java池SGA(SystemGlobalArea,系统全局区)PGA(ProgramGlobalArea,程序全局区)BackgroundProcesses后台进程File文件控制文件数据文件数据文件日志文件日志文件参数文件参数文件服务进程会话区堆栈区排序区DBWRARCHCKPTSMONLGWRRECOSNPnPMON控制文件总体结构的三大部分06:40厦门理工学院计算机系11总体结构06:40厦门理工学院计算机系12总体结构其中:•内存结构：包括SGA和PGA.使用内存最多的是SGA,同时也是影响数据库性能的最大参数.•进程结构：包括前台进程、后台进程.前台进程是指服务进程和用户进程.前台进程是根据实际需要而运行的，并在需要结束后立刻结束。后台进程是指在Oracle数据库启动后,自动启动的几个操作系统进程.•存储结构：包括控制文件、数据结构、日志文件等操作系统文件.数据高速缓存日志高速缓存共享池大池Java池SGA(SystemGlobalArea,系统全局区)PGA(ProgramGlobalArea,程序全局区)BackgroundProcesses后台进程File文件控制文件数据文件数据文件日志文件日志文件参数文件参数文件服务进程会话区堆栈区排序区DBWRARCHCKPTSMONLGWRRECOSNPnPMON控制文件06:40厦门理工学院计算机系13存储结构•Oracle数据库的存储结构分为逻辑存储结构和物理存储结构,这两种存储结构既相互独立又相互联系.数据库结构数据文件日志文件控制文件参数文件物理结构表空间段范围数据库块逻辑结构06:40厦门理工学院计算机系14物理存储结构•物理存储结构主要描述Oracle数据库的外部存储结构,即在操作系统种如何组织、管理数据.•因此，物理存储结构是和操作系统平台有关的.06:40厦门理工学院计算机系15逻辑存储结构•逻辑存储结构主要描述Oracle数据库的内部存储结构,即从技术概念上描述在Oracle数据库种如何组织、管理数据.•因此,逻辑存储结构是和操作系统平台无关的,是由Oracle数据库创建和管理的.06:40厦门理工学院计算机系16DBA注意•DBA必须对这两种存储结构有清晰的理解，并且要清楚在一个具体数据库应用系统中，这两种存储结构的具体对应关系，否则就不能进行正常的管理操作、数据库备份与恢复、性能优化等。06:40厦门理工学院计算机系17存储结构Oracle数据库表空间块区段控制文件、重做日志文件等数据文件OS块逻辑存储结构物理存储结构物理存储结构与逻辑存储结构之间的关系从物理上看,数据库由控制文件、数据文件、重做日志文件等操作系统文件组成；从逻辑上来看，数据库是由系统表空间、用户表空间等组成。表空间是最大的逻辑单位，块是最小的逻辑单位。逻辑存储结构中的块最后对应到操作系统中的块.Version1.0厦门理工学院计算机系大型数据库技术Oracle10g体系结构--2.1物理结构06:40厦门理工学院计算机系19Oracle数据库物理结构•数据文件•日志文件•控制文件•参数文件06:40厦门理工学院计算机系20数据文件(DataFile)是物理存储Oracle数据库数据的文件。其特点如下：•每一个数据文件只与一个数据库相联系。•数据文件一旦被建立则不能修改其大小。•一个表空间可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(DataFile)06:40厦门理工学院计算机系21重做日志文件(RedoFile)重做日志文件(RedoLogFile)记录所有对数据库数据的修改，以备恢复数据时使用。其特点如下：•每一个数据库至少包含两个日志文件组。•日志文件组以循环方式进行写操作。•每一个日志文件成员对应一个物理文件。06:40厦门理工学院计算机系22日志切换(LogSwitch)日志切换(LogSwitch)是为实现日志文件组的循环使用而设置的。出现日志开关的情况如下：•当一个日志文件组被填满时•关闭数据库时•DBA手动切换日志06:40厦门理工学院计算机系23日志文件写操作LogFile1LogFile2Group1Group2Member2.1Member1.106:40厦门理工学院计算机系24镜像日志文件镜像日志文件是为防止日志文件的丢失，在不同磁盘上同时维护两个或多个联机日志文件的副本。其特点如下：•每个日志文件组至少包含两个日志文件成员。•每组的成员数目相同。•同组的所有成员同时被修改。•同组的成员大小相同,不同组的成员大小可不同.06:40厦门理工学院计算机系25镜像日志文件操作Group1Group2LogFile1LogFile2Member2.1Member1.1LogFile3LogFile4Member2.2Member1.2Disk1Disk206:40厦门理工学院计算机系26控制文件控制文件(ControlFile)是一个较小的二进制文件，用于描述数据库结构。描述信息如下：•数据库建立的日期。•数据库名。•数据库中所有数据文件和日志文件的文件名及路径。•恢复数据库时所需的同步信息。要点注意：•在打开和存取数据库时都要访问该文件。•镜像控制文件。•记录控制文件名及路径的参数为：CONTROL_FILES06:40厦门理工学院计算机系27参数文件参数文件（ParameterFile）是一个文本文件，可直接使用操作系统下的文本编辑器对其内容进行修改。该文件只在建立数据库或启动实例时才被访问，在修改该文件之前必须关闭实例。初始参数文件：init.ora生成参数文件：initSID.oraconfig.ora位于OracleHome下，如：C:\oracle\admin\TestDB\pfile06:40厦门理工学院计算机系28参数文件的作用参数文件的作用：•确定存储结构的大小。•设置数据库的全部缺省值。•设置数据库的范围。•设置数据库的各种物理属性。•优化数据库性能。06:40厦门理工学院计算机系29参数文件的数据类型参数文件中参数的数据类型：•整型例：DB_BLOCK_SIZE=2048•字符型例：DB_NAME=‘ora9’•逻辑型例：CHECKPOINT_PROCESS=trueVersion1.0厦门理工学院计算机系大型数据库技术Oracle10g体系结构--2.2逻辑结构06:40厦门理工学院计算机系31Oralce的逻辑结构组成Oracle的逻辑结构是由一个或多个表空间组成。•一个表空间(tablespace)由一组段组成•一个段(segment)由一组区组成•一个区(extent)由一批数据库块组成•一个数据库块(block)对应一个或多个物理块06:40厦门理工学院计算机系32逻辑结构示意图TablespaceDatabaseBlocksExtent84KSegment112KDatabaseDataFile表空间段区块06:40厦门理工学院计算机系33数据库块(Block)数据库块（DatabaseBlock）是数据库使用的I/O最小单元，又称逻辑块或ORACLE块。一个数据库块对应一个或多个物理块，块的大小由参数DB_BLOCK_SIZE确定。06:40厦门理工学院计算机系34数据库块(Block)块的大小是操作系统块大小的整数倍.以Win2K为例,操作系统块(OSblock)的大小为4kb，所以OracleBlock的大小可以是4kb,8kb,16kb等等。如果块的大小为4kb，某表每行的数据是100bytes.，如果某查询语句只返回1行数据,那么，在将数据读入到数据高速缓存时,读取的数据量时4kb而不是100bytes.06:40厦门理工学院计算机系35区(extent)区(Extent)是数据库存储空间分配的逻辑单位，一个区由一组数据库块组成，区是由段分配的，分配的第一个区称初始区，以后分配的区称增量区。06:40厦门理工学院计算机系36段(segment)段（Segment）是表空间中一个指定类型的逻辑存储结构，它由一个或多个区组成，段将占用并增长存储空间。06:40厦门理工学院计算机系37段的分类段的分类06:40厦门理工学院计算机系38表空间(tablespace)表空间是最大的逻辑单位，对应一个或多个数据文件，表空间的大小是它所对应的数据文件大小的总和。06:40厦门理工学院计算机系39表空间与数据库之间的关系数据库、表空间、数据文件、方案对象(schemaobject)之间的关系表空间1表空间2数据库数据文件1数据文件2数据文件3数据文件4方案对象3方案对象6方案对象5方案对象4方案对象2方案对象106:40厦门理工学院计算机系40Oracle10g创建的表空间Oracle10g自动创建的表空间有:Example(实例表空间)Sysaux(辅助系统表空间)System(系统表空间)Temp(临时表空间)Undotbs(重做表空间)Users(用户的表空间)06:40厦门理工学院计算机系41SYSTEM(系统)表空间System:系统表空间,存放关于表空间的名称、控制文件、数据文件等管理信息，是最重要的表空间.它属于Sys、System两个schema(方案)，仅被这两个或其他具有足够权限的用户使用。但是均不可删除或者重命名System表空间.06:
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