Oracle体系结构介绍

Oracle体系结构介绍
                                      --基础篇

        在学习oracle中，体系结构是重中之重，掌握的越深入越好。在实际工作遇到疑难问题，其实都可以归结到体系结构中来解释，所以我们根据下面的示图了解一下oracle体系结构。  
 
1.Summarize

       根据示图，便于我们记忆，示图分三部分组成，左侧User Process、Server Process、PGA可以看做成Clinet端，上面的实例（Instance）和下面的数据库（Database）及参数文件（parameter file）、密码文件（password file）和归档日志文件（archived logfiles）组成Oracle Server，所以整个示图可以理解成一个C/S架构。

   Oracle Server由两个实体组成：实例（instance）与数据库（database）。这两个实体是独立的，不过连接在一起。在数据库创建过程中，实例首先被创建，然后才创建数据库。在典型的单实例环境中，实例与数据库的关系是一对一的，一个实例连接一个数据库，实例与数据库也可以是多对一的关系，即不同计算机上的多个实例打开共享磁盘系统上的一个公用数据库。这种多对一关系被称为实际应用群集（Real Application Clusters，RAC）RAC极大提高了数据库的性能、容错与可伸缩性（可能耗费更多的存储空间）并且是oracle网格（grid）概念的必备部分。
2.Client端

    在Client端的作用是如何从客户端创建服务器进程与数据库进行交互的过程。
  2.1 User process

    用户运行一个应用程序时与Oracle数据库进程交互（例如：sql/plus）时，oracle创建一个用户进程来运行用户的应用程序。
2.2 Server process

   Server Process是用来处理连接到实例的用户进程（User Process）提交的请求。当应用程序与Oracle服务器运行在同一台机器上时，某些用户进程（User Process）可以与Server Process合并为同一个进程，即便减小系统开销。从逻辑层面来讲，用户进程必须要通过一个Server Process来同Oracle进行通信的.（只不过有些时候在同一台机器的时候，某些User Process和Server Process会合并罢了）
2.3 PGA
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PGA（ProgramGlobal Area）程序全局区，是用户进程连接到数据库并创建一个会话时，由Oracle服务器进程分配的专门用于当前用户会话的内存区，该区域是私有的。

   为每个用户连接Oracle数据库保留的内存

   当进程创建时分配

   进程结束后被释放

   只能被一个进程使用

   参数：PGA_AGGREGATE_TARGET指定PGA的总共大小

3. Database

"3+3"结构，3个必要文件+3个可选文件。

3.1 Data files

   内容：

   1）用户数据：用户表、DML语句可调整；

   2）数据字典数据：数据字典表记录DB结构、只读不可修改、DDL语句调整

   3）真实看到的文件

   作用：

   读取数据

   特点：

   1）至少包含一个SYSTEM表空间、DDL语言

   2）各种不同表空间数据字典信息

   3）我的数据保存在表空间上，表空间是以多个数据文件的形式体现的。

3.2 Control files

   内容：

   1）DB基本信息：DBID

   2）DB结构信息

   3）最后一次同步的SCN信息

   3.1）同步：内存区域database buffer cache的脏数据写出磁盘

   3.2）SCN:（system change number），时间轴、生命线

   4）当前日志序列号

   5）RMAN备份信息

   作用：

   1）记录数据库基本信息

   2）记录内存下一些信息

   特点：

   1）大小一般不变（固定部分、可变部分）

   2）个数，一个即可，分类存放

3.3 Redo log files

   内容：

   按时间顺序记录着DB中的改变（redoentry条目），数据块改变就会生成redo

   作用：

   提供数据的可恢复性

   特点：

   1）大小不变

   2）顺序写

   3）容量有限，循环覆写

   4）至少两组日志，日志成员冗余

   5）提供恢复的手段

3.4 Parameter file

  内容：

  1）记录那些定制的DB参数

  2）参数默认值

  3）pfile：需要重启实例和spfile

  作用：

  定义数据库实例的属性

  特点：

  两种类型参数的特点

3.5 Password file

  内容：

  特权身份用户的口令

  作用:

  用于特权身份用户登录的验证

  特点：

  1）操作系统、密码认证方式登录数据库

  2）特高、特权身份登录到数据库实例启动数据库，跳过了数据字典的验证

  3）O7：Oracle 7版本，启用普通身份登录

3.6 Archived logfiles

   内容：

   重做日志（redo log）历史

   作用：

   1）长期保存日志以便恢复

   2）保证redo log不丢失

   特点：

   1）个数=当前日志数-1

   2）大小<=在线日志文件大小

   3）命名需要具有唯一性：序列号、RAC节点号

   4）离线文件可通过操作系统命令管理

4. Instance

实例由存储结构和进程组成，并且只短暂存在于RAM和CPU中。

4.1 SGA

  内存结构包括两个部分

  1）系统全局（SGA）：在实例启动时候分配，是Oracle实例的基础组件。

  2）程序全局（PGA)：当服务器进程生成分配。

4.1.1 Shared Pool
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  用于存储：

  1）最近执行的SQL语句

  2）最近使用的数据定义

  由两个与性能相关的部分组成：

  1）库缓存

  2）数据字典缓存

  由参数SHARED_POOL_SIZE决定大小

4.1.1.1 Library Cache

  1.1）存储最近使用的SQL和PL/SQL语句的信息（软解析，缓存一次多次使用）

  1.2）共享常用的语句

  1.3）管理上遵循LRU规则

  1.4）包括两个部分

  1.4.1）共享SQL区

  1.4.2）共享PL/SQL区

  1.5）大小由Shared Pool的大小决定

4.1.1.2 Data Dictionary Cache

  2.1）存储在数据库中最近使用的定义

  2.2）包括数据文件、表、索引、列、用户、权限和其他的数据库对象

  2.3）在分析阶段，服务器进程查找数据字典去验证对象的名字以及是否是合法访问

  2.4）对于查询和DML语句，如果数据字典的信息在缓存中能够提高响应时间

  2.5）大小由Shared Pool的大小决定

4.1.2 Database Buffer Cache

   1）存储从数据文件中获得的数据块的镜像

   2）当获取和更新数据的时候能够大幅度的提高性能

  3）管理上遵循LRU规则

   4）参数DB_BLOCK_SIZE其块的大小

  5）包括以下独立的子缓存：

  DB_CACHE_SIZE

  DB_KEEP_CACHE_SIZE

  DB_RECYCLE_CACHE_SIZE

   6）能够动态的调整大小

4.1.3 Redo Log Buffer

   1）记录所有数据库的块改变

  2）主要的目的是用于恢复

   3）大小由参数LOG_BUFFER（不可动态调整）决定

4.1.4 Large Pool

  1）是系统全局区中可选的一个部分

  2）用于：

  2.1）RMAN备份恢复操作

  2.2）I/0并行进程

  2.3）共享服务器的会话内存（UGA），以减轻在共享池中的负担

  3）大小由参数LARGE_POOL_SIZE决定

  4）能够被动态的改变大小

4.1.5 Java Pool

   1）Java命令的分析

   2）如果要安装和使用Java

  3）大小由参数JAVA_POOL_SIZE决定，如果granule是4M，默认是24M,granule是16M，默认大小是32M

4.1.6 Streams Pool

  流相关的数据在流池中，提高缓存效果。目前oracle较为弱化，提高采用Oracle Golden Gate（OGG），高级复制功能。

4.2Process structure

  Oracle有以下几种进程：

  1）用户进程：在用户连接数据时产生

  2）服务器进程：当连接到Oracle实例并且用户建立会话的时候产生

  3）后台进程：Oracle实例启动的时候产生

  4）维持物理和内存之间的联系

  4.1）必须要有的后台进程：DBWn、PMON、CKPT、LGWR、SMON

  4.2）可选的后台进程：ARCn、CJQn、Jnnn、RECO、MMAN、MMON、Snnn、Dnnn、Pnnn

4.2.1 PMON

PMON（进程监测进程）：

1）清除失败的进程

1.1）回滚事务

1.2）释放锁

1.3）释放其他资源

1.4）重启死掉的dispatchers

1.5）动态注册监听器

4.2.2 SMON

SMON（系统检测进程）作用:

1）实例恢复：

1.1）前滚所有重做日志中的改变

1.2）打开数据库为了用户能访问

1.3）回滚没有提交的事务

2）释放临时表空间（deallocated）

4.2.3 DBWR

DBWn（数据库写进程）写的条件：

1）发生检查点

2）脏缓存到达限制（1/4满）

3）没有自由的缓存

4）超时发生

5）RACping请求（8i）

6）表空间离线

7）表空间只读

8）热备份表空间开始动作

9）表被删除或者截断
4.2.4 LGWR
LGWR（日志写进程）的条件：

1）commit的时候

2）达到三分之一满

3）日志的大小到1M

4）每隔三秒

5）在DBWn进程写之前
4.2.5 CKPT
CKPT（检查点进程）作用：

1）给DBWn信号

2）更新数据文件头

3）更新控制文件
4.2.6 ARCn

ARCn（归档进程）：

1）可选的后台进程

2）当启用归档方式后自动归档重做日志文件