oracle的块

Oracle的块

概念：Oracle  数据块是  Oracle 能够读或写的最小存储单元，但不是最小分配单元

一个数据块对应一个或多个( 被分配了数据文件的 ) 操作系统块组成，数据块大小应当是 操作系统块大小的整数倍，以避免不必要的 I/O 。 Oracle 是以块为单位读取数据。 　Oracle 每次请求数据的时候，都是以块为单位。也就是说， Oracle 每次请求的数据是块的整数倍。如果 Oracle 请求的数据量不到一块， Oracle 也会读取整个块。所以说，“块”是 Oracle 读写数据的最小单位或者最基本的单位。

块中存放表的数据和索引的数据，无论存放哪种类型的数据，块的格式都是相同的，块由块头(header/Common and Variable), 表目录 (Table Directory), 行目录 (Row Directory), 空余空间 (Free Space) 和行数据 (Row Data) 五部分组成 ，如下图所示：

 

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1、 块头(header/Common and Variable) ：存放块的基本信息，如：块的物理地址，块所属的段的类型 ( 是数据段还是索引段 ) 。 

2、 表目录(Table Directory) ：存放表的信息，即：如果一些表的数据被存放在这个块中，那么，这些表的相关信息将被存放在“表目录”中。

　　 3、 行目录(Row Directory) ：如果块中有行数据存在，则，这些行的信息将被记录在行目录中。这些信息包括行的地址等。

　　 4、 行数据(Row Data) ：是真正存放表数据和索引数据的地方。这部分空间是已被数据行占用的空间。

　　 5、 空余空间(Free Space) ：空余空间是一个块中未使用的区域，这片区域用于新行的插入和已经存在的行的更新。

6、 头部信息区(Overhead) ：我们把块头 (header/Common and Variable), 表目录 (Table Directory), 行目录 (Row Directory) 这三部分合称为头部信息区 (Overhead) 。头部信息区不存放数据，它存放的整个块的信息。头部信息区的大小是可变的。一般来说，头部信息区的大小介于 84 字节 (bytes) 到 107 字节 (bytes) 之间。

7、 数据块中自由空间的使用

　　当往数据库中插入(INSERT) 数据的时候，块中的自由空间会减少 ; 当对块中已经存在的行进行修改 (UPDATE)的时候 ( 使记录长度增加 ) ，块中的自由空间也会减少。

　　DELETE 语句和 UPDATE 语句会使块中的自由空间增加。当使用 DELETE 语句删除块中的记录或者使用 UPDATE 语句把列的值更改成一个更小值的时候， Oracle 会释放出一部分自由空间。释放出的自由空间并不一定是连续的。通常情况下， Oracle 不会对块中不连续的自由空间进行合并。因为合并数 据块中不连续的自由空间会影响数据库的性能。只有当用户进行数据插入(INSERT) 或者更新 (UPDATE) 操作，却找不到连续的自由空间的时候， Oracle 才会合并数据块中不连续的自由空间。

 

Pct_free:空闲百分比，默认为 10% ；会保持 10% 的空间不适用。

Pct_used:使用百分比，默认为 40% ；如果向某个块里插入数据，当超过该块的 40% 时就不会再往这个快插入了。

那为什么要这样设计呢？为了防止行连接和行迁移；

行链接(Row Chaining) ：如果我们往数据库中插入 (INSERT) 一行数据，这行数据很大，以至于一个数据块存不下一整行， Oracle 就会把一行数据分作几段存在几个数据块中，这个过程叫行链接 (Row Chaining) 。如下图所示：

 

行迁移(Row Migrating) ：数据块中存在一条记录，用户执行 UPDATE 更新这条记录，这个 UPDATE 操作使这条记录变长，这时候， Oracle 在这个数据块中进行查找，但是找不到能够容纳下这条记录的空间，无奈之下， Oracle 只能把整行数据移到一个新的数据块。原来的数据块中保留一个“指针”，这个“指针”指向新的数据块。被移动的这条记录的 ROWID 保持不变。行迁移的原理如下图所示：

 

 

无论是行链接还是行迁移，都会影响数据库的性能。Oracle 在读取这样的记录的时候， Oracle 会扫描多个数据块，执行更多的 I/O 。

故会留一定的空间由 update等操作，对已存在的数据的扩展提供空间。提高 oracle 的性能。还有为 头部信息区(Overhead) 的扩展提空预留空间，因为头部信息区里会存储事务信息，事务信息会增加的。

 

 

 

 

 

 

 

块的管理方式：

1、链表管理：

在生成段的时候，会同时分配初始区(initial extents) ， 初始区的第一个块就格式化为 segment header ， 并被用来记录 free list 描述信息、 extents 信息， HWM 信息等。 

段头就是初始区的第一个块，free list 是一种单向链表用于定位可以接收数据的块，在字典管理方式的表空间中或 MSSM ， Oracle 使用 free list 来管理未分配的存储块。

Oracle记录了有空闲空间的块用于 insert 或 Update 。空闲空间来源于两种方式：

1.段中所有超过高水位（ HWM ）的块，这些块已经分配给段了，但是还未被使用。

2.段中所有在 HWM 下的且链入了 free list 的块，可以被重用。

     HWM： HIGH WATER MARK 代表一个表使用的最大的 (top limit) 块 。简单点说  HWM  就是一口井曾经达到的最高水位 , 也就是历史最高水位点，比如一个杯子能装 100 升水 装到 80, 倒出 20 .  高水位就是 80;

 

空闲的块怎么来的？

1.段中所有超过 HWM 的块，这些块已经分配给段了，但是还未被使用。

注意限定词：这些块已经分配给段了

2.段中所有在 HWM 下的且链入了 free list 的块，可以被重用。

FREE LIST就是一个链入了空闲块的单向链表

高水位上的肯定是空闲的, 想用高水位以上的空闲之前 , 必须将高水位延伸 .

 

具体操作：

Insert发生了什么：

1、 找freelist ，如果有空闲的就插入

2、 如果空闲列表中没有可以使用的快，就挪动高水位

3、 如果插入到该块的10% 时则会把该块从 freelist 列表中移除

 

Delete发生了什么：

当删除数据时，该块的剩余空间到pct_used 的时侯，就会把该块假如到空闲列表中。

就是当删除一个已经超过到40% 的块时并不是马上就会用该块的剩余的空间，只有当该块的的剩余空间到 pct_used 的时侯才会把它纳入到可使用的范围。

 

 

 

 

2、 位图管理：

 

L3是 ROOT 层，放在段头， L2 是分支层，而 L1 就是实际的位图块。

 

 

 

 

里面4 个图，从左到右看。 

ASSM将采用把数据块拆分成４个水位：

0-25%,26%-50%,51%-75%,76%-100% 

根据实际数据在4 个水位的相对位置及 PCTFREE 来决定该块的空闲状况 

注意ASSM 中 PCTUSED 参数将无效 只用这四个水位来决定块被使用情况

上图我们看到设置的PCTFREE 为 40%( 表示块得保留 40% 的块空闲空间，用作以后增大的 UPDATE)

我们从左到右把上图分解为4 个小图 A B C D 

A图的水位在 PCTFREE 规定的范围内，所以块当前的状态为 FULL=NO 

然后进行了INSERT  操作，有数据插入了块，水位升高了，达到 PCTFREE 线以上 

这时，数据块状态直接变为了FULL=YES  （ B 图） 

FULL=YES代表什么呢？ 

代表你以后再执行INSERT 语句时候，就不会将数据插入这个块中了，会找其他 FULL=NO 的块。

在B 图后，执行 DELETE 到 C 图，这里要注意的是 :

DELETE后水位仍然在 50% 以上， C 图块的状态改变还是 YES.

C图块的状态改变了没有？

因为块被分成了4 个水位  0-25%,26%-50%,51%-75%,76%-100%

C这里虽然减少了，但是还没有跨越水平线

这样的好处是，减少频繁的改变块状态。防止系统颠簸

图D ， DELETE 操作后，水位下降到了 26%-50% ，这时候块状态发现改变了 又可以插入数据了。

 

 

操作时的变化：

当增加extent 时，会增加一级位图，一般 2 个 8 块一个一级位图，一级位图被现在的二级位图管理，如果一次分配的过多就会出现一次出现多个一级位图。

当segment 过大时会出现多个二级位图，因为块能存储的空间有限当一级位图过多时二级位图就无法存储了。就要在分配二级位图，他们分别管理自己一级位图，而二

 级位图只被头管理。

位图管理效率比较高，故在9i 以后默认情况下建的表就是位图管理。