ORACLE体系 - 1（oracle体系结构构成及理解）

【一】实例与数据库

1.1 Oracle 基础架构及应用环境

1.1.1 Oracle Server的基本结构

1）oracle server：database + instance

2）database：data file、control file、redolog file

3）instance: an instance access a database

4）oracle memory: sga + pga

5）instance：sga + backgroud process

1.1.2 系统全局区SGA：

1）在一个instance只有一个sga；

2）sga为所有session共享，随着instance启动而分配；

3）instance down，sga被释放。

1.2 SGA的基本组件

1）shared pool

共享池是对SQL、PL/SQL程序进行语法分析、编译、执行的内存区域。

共享池由库缓存（library cache）和数据字典缓存（data dictionary cache）以及结果缓存（result cache）等组成。共享池的大小直接影响数据库的性能。

关于shared pool中的几个概念：

① library cache：

sql和plsql的解析场所，存放sql/plsql语句代码，以及它们的执行计划，以备其他用户共享。

② data dictionary cache

存放重要的数据字典信息，以备其他用户共享使用。

③ server result cache：

存放服务器端的SQL结果集及PL/SQL函数返回值。

④ User Global Area (UGA)：

共享服务器连接模式下如果没有配置large pool，则UGA属于SGA的shared pool， 专用连接模式时UGA属于PGA。

2）database buffer cache（PPT-II-328）

用于存储从磁盘数据文件中读入的数据，为所有用户共享。

服务器进程（server process)负责将数据文件的数据从磁盘读入到数据缓冲区中，当后续的请求需要这些数据时如果在内存中找到，则不需要再从磁盘读取。

数据缓冲区中被修改的数据块（脏块）由后台进程DBWR将其写入磁盘，数据缓冲区的大小对数据库的读取速度有直接的影响。

要弄明白Database Buffer Cache中的几个cache概念：

① Buffer pool=(default pool)+(nodefault pool)

其中：

default pool（参数db_cache_size）是标准块存放的内存空间大小，SGA自动管理时此参数不用设置，使用LRU算法清理空间：

nodefault pool：对应的参数有：

db_nk_cache_size： 指定非标准块大小内存空间，比如2k、4k、16k、32k。
db_keep_cache_size： 存放经常访问的小表或索引等。
db_recycle_cache_size： 与keep相反，存放偶尔做全表扫描的大表的数据。

①如何指定使用某个表调入nodefault pool

SQL> alter table scott.emp1 storage(buffer_pool keep);
SQL> select segment_name,buffer_pool from dba_segments where segment_name='EMP1';

②default pool对应的参数是db_cache_size与标准块default block是配套的，如果default block是8k， db_cache_size这个参数将代替db_8k_cache_size。

③如果要建立非标准块的表空间，先前要设定db buffer中的与之对应的db_nk_cache_size参数。

第一步，先指定db buffer里的16k cache空间大小

SQL> alter system set db_16k_cache_size=8m;

第二步，建立非标准块表空间

SQL> create tablespace tbs_16k datafile '/u01/oradata/prod/tbs16k01.dbf' size 10m blocksize 16k;
SQL> select TABLESPACE_NAME,block_size from dba_tablespaces;

3）redo log buffer

以日志条目（redo entries）方式记录了数据库的所有修改信息(包括DML和DDL），目的是为数据库恢复，日志条目首先产生于日志缓冲区，日志缓冲区较小，一般缺省值在3M-15M之间，它是以字节为单位的。

日志缓冲区的大小启动后就是固定不变的，如要调整只能通过修改参数文件后重新启动生效，不能动态修改！不能由SGA自动管理！

4）large pool（可选）

为了进行大的后台批处理操作而分配的内存空间，主要用于共享服务器的session memory（UGA），RMAN备份恢复以及并行查询等操作，有助于降低shared pool碎片。

5）java pool(可选）

为了java虚拟机及应用而分配的内存空间，包含所有session指定的JAVA代码和数据。

6）stream pool（可选）

为了stream process而分配的内存空间。stream技术是为了在不同数据库之间共享数据，因此，它只对使用了stream数据库特性的系统是重要的。

1.3 Oracle的进程：

1）user process：

客户端的process，访问数据库分为三种形式：

① sql*plus

② 应用程序

③ web方式（EM）

①sql*plus可以执行sql和plsql请求，是典型的客户端进程。

linux作为客户端：可以使用ps看到sqlplus关键字:

$ ps -ef |grep sqlplus

windows作为客户端，可以通过查看任务管理器看到sqlplus用户进程：

C:\Documents and Settings\prod>sqlplus sys/system@ as sysdba

②应用程序

例如：通过java程序直接嵌套sql语句，或调用Oracle存储过程。

③web方式

例如：使用OEM登录、管理数据库。

$emctl start dbconsole

2）server process：

服务器端的进程，user process不能直接访问Oracle，必须通过相应的server process访问实例，进而访问数据库。

[oracle@prod ~]$ ps -ef |grep LOCAL

在linux下看到的server process, (LOCAL=YES)是本地连接，(LOCAL=NO)是远程连接。

可以在oracle查看V$process视图，它包括了当前所有的后台进程和服务器进程。

SQL> select pid,program,background from v$process;

background字段为1是background process，其余都是server process

3）background process

基本的后台进程有

1）smon：系统监控进程

①当实例崩溃之后，Oracle会自动恢复实例。

②释放不再使用的临时段。

2）pmon：进程监控

①当user process失败时，清理出现故障的进程，释放所有当前挂起的锁定，释放服务器端使用的资源；

②监控空闲会话是否到达阈值；

③动态注册监听。

3）dbwn: 数据写入进程

1、将变更的数据缓冲区的脏buffer写入数据文件中。

2、释放数据缓冲区空间。

3、触发条件：

①ckpt发生

② 脏块太多时(阈值)

③db_buffer自由空间不够时

④表空间read only/offline/backup模式等

以上4个状况之一发生时，dbwn都会被触发。

4）lgwr：写日志条目

1、将日志缓冲区中的日志条目写入日志文件；

2、不像DBWR可以有多个进程并行工作，LGWR只有一个工作进程；

3、触发条件：

① commit

②online redo switch

② 3秒

④三分之一满（或1M满）

⑤先于dbwr写（先记后写，必须在dbwr写脏块之前写入日志，保证未提交数据都能回滚）

以上5个状况之一发生时， lgwr都会记日志fast commit和group commit

第一个事务commit时发生写日志的动作，在这个过程中如果又有其他事务也commit，则等到第一个事务写日志完成后，其他事务以group commit的方式一次性一起commit写日志。

5）ckpt：生成检查点

作用：通知或督促dbwr写脏块。

1、完全检查点：保证数据库的一致性。

2、增量检查点：不断更新控制文件中的检查点位置，当发生实例崩溃时，可以尽量缩短实例恢复的时间。

3、局部检查点：特定的操作下，如针对某个表空间read only/offline、Shrink 数据文件、ALTER TABLESPACE BEGIN BACKUP等 。

6）arcn：归档当前日志

归档模式下，发生日志切换时，把当前日志组中的内容写入归档日志，作为历史日志提供数据库的recovery。

1.4 PGA的基本组件

1）程序全局区(Program Global Area)的作用

①缓存来自服务器进程和后台进程的数据和控制信息；

② 提供排序、hash连接；

③ 不提供session之间的共享；

④ PGA在进程创建时被分配，进程终止时被释放，所有进程的PGA之和构成了PGA的大小；

PGA的管理是比较复杂的，9i后，Oracle推荐使用PGA自动管理，屏蔽了PGA的复杂性。

2）PGA的结构：

①SQL工作区（SQL Work Area）: 有几个子区 1、Sort Area, 2、Harh Area 3、Bitmap Merge Area

作用：排序操作(order by/group by/distinct/union等)，多表hash连接，位图连接，创建位图

②会话空间（Session Memory）

作用：存放logon信息等会话相关的控制信息

③私有SQL区域（Private SQL Area）

作用：存储server process执行SQL所需要的私有数据和控制结构，如绑定变量，它包括固定区域和运行时区域

③ 游标区域（Cursor Area）：PLSQL游标使用的就是这块区域。

1.5连接方式

1）专用连接模式(dedicated)

对于客户端的每个user process，服务器端都会出现一个server process，会话与专用服务器之间存在一对一的映射（一根绳上的两个蚂蚱）。

专用连接的PGA的管理方式是私有的，Oracle缺省采用专用连接模式。

2）共享连接模式(shared)

多个user process共享一个server process。

① 共享服务器实际上就是一种连接池机制（connectionpooling），连接池可以重用已有的超时连接，服务于其它活动会话，但容易产生锁等待，此种连接方式现在已经很少见了。

②所有调度进程(dispatcher)共享一个公共的请求队列(resquest queue)，但是每个调度进程都有与自己响应的队列(response queue)。

③在共享服务器中会话的（UGA）存储信息是在SGA中的，而不像专用连接那样在PGA中存储信息，这时的PGA（非UGA部分））的存储结构为堆栈空间。

3）驻留连接池模式（database resident connection pooling，简称DRCP）：

适用于必须维持数据库的永久连接，结合了专用服务器模式和共享服务器模式的特点，它使用连接代理（而不是专用服务器）连接客户机到数据库，优点是可以用很少的内存处理大量并发连接（11g新特性，特别适用于Apache的PHP应用环境）。

the end ！！！

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