Oracle体系结构和用户管理

在使用oracle之前，我们一定要对oracle的体系结构有深入的理解，与之前我们学习过的sqlserver体系结构是不一样的，所以对于我们来说是一个全新的内容。

一、oralce体系结构

1、概述
Oracle的体系结构是数据库的组成，工作过程，以及数据库中数据的组织与管理机制，要了解oracle数据库的体系结构，就必须要理解oracle的主要组件和重要的概念。Oracle体系结构包含一系列组件，包括实例、用户进程、服务进程、数据文件及其他文件，如参数文件、口令文件和归档日志文件等。如下图所示：

实例和数据库是oracle数据库体系结构的核心组成部分，也是最重要的两个概念，dba的主要工作就是维护实例和数据库。
1）实例
实例是后台进程和内存的集合，必须启动实例才能访问数据库中的数据。

Oracle启动时，将分配一个系统全局区（SGA），并启动一系列oracle后台进程
一个实例只能打开并使用一个数据库
Oracle分为单进程实例和多进程实例，现在普遍都是多进程实例，多进程就是多用户，不同用户使用不同进程来执行oracle的不同部分。

2）数据库
数据库是一个数据的集合，该集合被视为一个逻辑单元。
Oracle 数据库由操作系统文件组成，这些文件为数据库信息提供实际物理存储区
Oracle 数据库包括逻辑结构和物理结构。
物理结构：是指存储数据库信息的一组操作系统文件，每个数据库有一个逻辑结构和一个物理结构。物理结构是指构成数据库的一组操作系统文件，主要由3种类型文件组成：数据文件，控制文件和重做日志文件。
逻辑结构：是指数据库数据的逻辑存储结构，包括：表空间，数据段，表，视图等。

二、oracle存储结构

Oracle的存储结构分为物理结构和逻辑结构，这两种存储结构既相互独立又相互联系。

1、物理结构：
物理结构就是oracle数据库创建后使用的操作系统物理文件，分为以下两种：
1）主要文件
数据文件：数据文件是物理存储数据库的文件，数据文件的特点：每个数据文件只与一个数据库相联系，一个表空间可以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。数据文件包含数据库的用户或应用程序数据，以及元数据和数据字典。

重做日志文件：它记录了对数据的所有更改信息，并提供一种数据恢复机制，如果数据库服务器发生崩溃，但未丢失任何数据文件，那么实例便可使用这些文件中的信息恢复数据库。

控制文件：当数据库读取时，要根据控制文件的信息查找数据文件。控制文件存储了数据文件和重做日志文件的名称和位置。一个数据库至少有两份控制文件，oracle11g默认包括3个控制文件，各个控制文件内容相同，可以避免因为一个控制文件的损坏导致无法启动数据库。控制文件记录了以下关键信息：数据文件的位置和大小、重做日志文件的位置及大小、数据库名称及创建时间、日志序列号。控制文件对数据库至关重要。没有这些文件，就无法打开数据文件以访问数据库中的数据。

2）其他文件
参数文件：用于定义实例启动时的配置
口令文件：允许sysdba、sysoper 和sysasm 远程连接到实例并执行管理任务
归档日志文件：使用这些文件和数据库备份，可以恢复丢失的数据文件。也就是说，归档日志能够恢复还原的数据文件

2、oracle逻辑结构
Oracle的逻辑组件包括表空间、段、区、块和模式等。
1）表空间
表空间是数据库中最大的逻辑单位， SYSTEM 和SYSAUX 表空间是在创建数据库时创建的必须存在的表空间，还会有TEMP，USERS等。
每个表空间是由一个或多个数据文件组成的，一个数据文件只能与一个表空间相关联。
表空间的大小等于构成该表空间的所有数据文件大小之和。
表空间和数据文件是相对应的，如果没有数据文件，表空间不可能独立存在，如果只有表空间没有数据文件也是不行的，就好比如果电脑没有硬盘，你不能再逻辑上看到C盘D盘，在这里硬盘就相当于是数据文件，而C盘就相当于是表空间。我们可以把多个数据文件组成一个表空间，然后在表空间里面存储数据，表空间和数据文件是对应的，一个表空间可以是由一个或多个数据文件组成的，但是一个数据文件只能在一个表空间当中。

表空间的作用：
对于不同的用户分配不同的表空间，对不同的模式对象分配不同的表空间，方便对用户操作和模式对象的管理。
可以将不同数据文件创建到不同的磁盘中，有利于管理磁盘空间，提高i/o性能，备份和恢复数据等。

SYSTEM表空间：用于存放oracle系统内部表和数据字典的数据，如表明、列名、用户名等。
SYSAUX表空间：作为SYSTEM的辅助表空间，用于存放各种数据库工具（如企业管理器、StasPack、logMiner等）用到的数据。用于存放各种模式的对象数据，如智能代理用户DBSNMP、数据挖掘用户ODM等。
USERS表空间：作为用户使用的表空间，可以在这个表空间上创建各种对象，如创建表，索引等。
TEMP表空间：存放临时数据的特殊表空间，例如：当需要进行排序时，系统就将排序的数据临时存放在该表空间，排序处理完成后，即可释放排序数据所占用的空间，称之为临时表空间。

以上表空间我们不能创建，系统安装好之后自动创建好了，我们也可以根据需要自己创建。

创建表空间的语法是：
CREATE TABLESPACE tablespacename
DATAFILE ‘filename’ [SIZE integer [K|M]]
[AUTOEXTEND [OFF|ON]];

2）段
段存在于表空间中，是一种指定类型的逻辑存储结构。
段由一组区组成
段分为4类：数据段、索引段、回退段、临时段。

3）区
区是磁盘空间分配的最小单位。磁盘按区划分，每次至少分配一个区。
区是由连续的数据块组成。
段主要有一个或多个区构成，当创建段时，至少包含一个区。
区不能跨数据文件存在，只能存在于一个数据文件中。

4）数据块
是数据中最小的数据组织单位与管理单位
Oracle数据中的数据存储于数据块中
数据块是oracle服务器所能读取或写入的最小存储单元
数据块的取值范围是2K-64KB，默认值与oracle版本有关

5）模式
模式是数据库对象的集合。包括：表、视图、索引、同义词、序列、过程和程序包等。
当创建一个用户时，oracle会自动创建一个与用户名相同的模式，因此，模式又称为用户模式。
用户登录后，默认访问的是与自己的名称相同的模式中的数量库对象。

三、oracle的内存结构

内存是影响数据库性能的第一要素，oracle内存存储的主要内容如下：
程序代码
关于已经连接的会话信息，包括当前所有活动会话和非活动会话
程序运行时必须的相关信息，如查询计划
Oracle进程之间通信和共享的信息，如锁

按照内存的使用方法不同，oracle数据库的内存又可分为系统全局区（SGA）、程序全局区（PGA）、用户全局区（UGA）

2、PGA
PGA不是实例的一部分，包含单个服务器进程或者单个后台进程所需的数据和控制信息。
PGA是在用户进程连接到数据库并创建一个会话时自动分配
该区域内保留每个与oracle数据库连接的用户进程所需的内存
当一个用户会话结束，PAG就会释放

3、UGA
用户全局区（UGA）为用户进程存储会话状态
UGA可以作为SGA或者PGA的一部分。具体位置取决于如何连接Oracle：
如果通过一个共享服务器连接，UGA包含在SAG中
如果通过一个专有服务器连接，UGA就包含在专有服务器的PGA中

案例一：验证内存结构工作的原理（select语句是如何被执行的？）

当用户执行语句select * from scott.emp的时候，工作原理分为四步，如下：

第一步：先做编译，编译包含了语法的检查和语义的检查。

第二步：如果编译没有问题会进入shared pool(共享池 )中，而shared pool 是由library cache和data dictionary cache（数据字典缓存）组成。Sql语句第一时间会进入library cache中，即library cache中会存放被编译过的正确的sql语句，仅仅是sql语句而已。library cache中没有缓存的sql语句需要进行硬解析（即需要耗费设备的I/0资源从硬盘读取）。假设library cache中有这个sql语句，就不需要做硬解析，接着会查 data dictionary cache。data dictionary cache中缓存了权限和对象数据及属性，所有data dictionary cache检查用户是否对scott.emp表是否具有访问权限，如果有权限继续往下执行，如果没有权限，直接给用户返回一个结果。如果一条语句从来都没有被执行过，这条语句首先被缓存在share pool中的library cache中，下一次被执行的时候直接从share pool中取sql语句。存放sql语句也需要占用空间，share pool的空间也是有限的，为了防止share pool空间不够用，采用先进先出的规则即后执行的sql语句会覆盖先执行的sql语句来释放空间，当然share pool的空间越大越好。

第三步：data buffer cache现在hr用户可以访问scott.emp表了，data buffer cache的作用就是从磁盘或存储中将数据块调入内存，缓存在buffer cache中。总结：buffer cache缓存数据本身，library cache缓存sql语句本身。

第四步：redo log buffer<重做日志缓冲区>当用户执行insert,update,delete,create,alter等操作后，数据发生了变化，这些变化了的数据写入数据缓冲区（buffer cache）之前，先写入重做日志缓冲区，同时变化之前的数据也放入重做日志缓存中，这样做，是为了保证在数据恢复时oracle就知道哪些事务需要提交，哪些事务需要撤回。

可以通过企业管理器来查看share pool的相关信息
如果控制台打不开，可以执行命令打开：

四、oracle进程结构

Oracle有5个后台进程是必须启动的，否则数据库实例无法启动成功，分别是：进程监控（PMON）进程、系统监控（SMON）进程、数据写入（DBWR）进程、日志写入（LGWR）进程、检查点（CKPT）进程。

CKPT进程：确保数据缓冲区中所有修改过的数据块都被写入数据库文件的机制。保证数据库日志文件和数据文件的同步。

相关命令：
1、查看用户进程和数据库进程
Ps –elf | greporacleocl |grep–v grep

五、oracle用户管理

当创建一个新数据库时，oracle将常见一些默认的数据库用户，如SYS,SYSTEM和SCOTT等用户。SYS和SYSTEM用户都是oracle管理用户，而SCOTT用户是oracle数据库的一个示范用户，SCOTT数据库里面包含一些测试展示用的示例表（用于学习交流）
1、默认数据库用户
1）SYS
SYS用户是oracle中的一个超级用户，数据库中所有数据字典和视图都存在SYS模式中，数据字典存储了用来管理数据库对象的所有信息，是oracle数据库中非常重要的系统信息。SYS用户主要用来维护系统信息和管理实例。SYS用户只能以SYSOPER或SYSDBA角色登录系统。

2）SYSTEM
SYSTEM用户是oracle中默认的数据库管理员，它拥有DBA权限。该用户模式中存储了oracle管理工具使用的内部表和视图。通常通过SYSTEM用户管理数据库的用户、权限和存储等。不建议在SYSTEM模式中创建用户表。SYSTEM不能以SYSOPER和SYSDBA角色登录系统，只能以默认方式登录。

3）SCOTT
SCOTT用户是oracle数据库的一个示范用户，一般在数据库安装时创建。SCOTT用户模式包含4个示例表，其中一个是EMP表，使用USERS表空间存储模式对象。
通常出于安全考虑，对于不同用途的表需要不同的访问权限，此时，就需要创建不同的用户，oracle中的create user命令用于创建用户，每个用户都有一个默认表空间和一个临时表空间。如果没有指定，oracle就将USERS设为默认表空间，将TEMP设为临时表空间。

4）Sysdba和sysoper两个系统权限区别
sysdba和sysoper属于system privilege，也称为administrative privilege，拥有例如数据库开启关闭之类一些系统管理级别的权限。sysdba和sysoper具体的权限如下：
【SYSOPER】权限，即数据库操作员权限，权限包括：
打开数据库服务器
关闭数据库服务器
备份数据库
恢复数据库
日志归档
会话限制
【SYSDBA】权限，即数据库管理员权限，权限包括：
打开数据库服务器
关闭数据库服务器
备份数据库 恢复数据库
日志归档
会话限制
管理功能
创建数据库

【sysdba】拥有最高的系统权限，登陆后是sys。
【sysoper】主要用来启动、关闭数据库，sysoper 登陆后用户是public。

2、创建自定义用户
步骤：
1)选择用户名和密码
2)识别用户需用于存储对象的表空间
3)决定每个表空间的限额
4)分配缺省表空间和临时表空间
5)创建用户
6)向用户授予权限和角色

语法：
CREATE USER user
IDENTIFIED BY password
[DEFAULT TABLESPACE tablespace]
[TEMPORARY TABLESPACE tablespace]
[QUOTA {integer [K|M] | UNLIMITED}ON tablespace
[QUOTA {integer [K|M] | UNLIMITED}ON tablespace ] ...]
[PASSWORD EXPIRE ]

案例1：创建用户YDW
CREATE USER YDW --用户名为YDW
IDENTIFIED BY pwd123 --密码为martinpwd
DEFAULT TABLESPACE tbs_work --默认表空间为tbs_work
TEMPORARY TABLESPACE temp --临时表空间为temp
QUOTA UNLIMITED ON tbs_work --对tbs_work表空间的使用没有限制
PASSWORD EXPIRE; --第一次登录需要修改密码

六、oracle数据库权限管理

权限指的是执行特定命令或访问数据库对象的权利
权限有两种类型，系统权限和对象权限
系统权限允许用户执行某些数据库操作，如创建表就是一个系统权限
对象权限允许用户对数据库对象（如表、视图、序列等）执行特定操作
角色是一组相关权限的组合，可以将权限授予角色，再把角色授予用户，以简化权限管理

1、使用系统权限
系统权限是指在数据库中执行某种系统级别的操作，或者针对某一类对象执行某种操作的权利，例如：在数据库中创建表空间的权利，或者创建表的权利，都属于系统权限，具体如下图：

常用的系统权限如下：
CREATE SESSION：连接到数据库
CREATE TABLE：创建表
CREATE VIEW：创建视图
CREATE SEQUENCE：创建序列

2、对象权限
对象权限是指针对某个特定模式对象执行操作的权利，只能针对模式对象来设置管理对象权限，包括：表、视图、序列、存储过程等。

3、授权
Oracle数据库用户有两种途径获得权限
1）直接向用户授予权限
2）将权限授予给角色，再将角色授予给一个或者多个用户
使用角色能更高效，方便地对权限进行管理，所以数据库管理员通常使用角色向用户授予权限，而不是直接向用户授予权限。
Oracle中常用系统预定义角色有以下种类：
1）CONNECT：拥有连接数据库权限
2）RESOURCE：拥有创建表、触发器、过程等权限
3）DBA：数据库管理员，拥有管理数据库最高权限

新用户必须授予一定的权限才能进行相关数据库操作，授权通过grant语句，取消授权通过revoke语句

授权的语法：
1）GRANT CONNECT TO MARTIN;
授予授予CONNET角色给MARTIN

2）GRANT CONNECT,RESOURCE TO MARTIN;
同时授予CONNET，RESOURCE这2个角色给MARTIN

3）GRANT SELECT ON SCOTT.emp TO MARTIN;
允许用户MARTIN查询 SCOTT.emp表的记录

4）GRANT UPDATE ON SCOTT.emp TO MARTIN;
允许用户MARTIN更新 SCOTT.emp表中的记录

5）GRANT ALL ON SCOTT.emp TO MARTIN;
允许用户MARTIN插入、删除、更新和查询SCOTT.emp表中的记录

4、撤销权限的语法：
使用REVOKE命令撤销用户分配的权限或角色

1）REVOKE CONNECT,RESOURCE FROM MARTIN;
撤销CONNET，RESOURCE这2个角色

2）REVOKE SELECT FROM SCOTT.emp TO MARTIN;
撤销MARTIN查询 SCOTT.emp表的记录的权限