Oracle体系结构概述

一、   Oracle体系结构的组件

 

Oracle体系结构包括很多基本组件下面我们详细介绍一下这些组件。

1、Oracle服务器：Oracle服务器中包含多种文件结构、进程结构和内存结构；但是，处理 SQL语句时，并非所有这些结构都会用到。某些结构用于提高数据库的性能，确保该数据库在遇到软件或硬件错误时可以恢复，或者执行维护该数据库所需的其它任务。Oracle服务器包括一个 Oracle实例和一个 Oracle数据库。

 

2、Oracle实例：Oracle实例是后台进程和内存结构的组合。只有启动实例后，才能访问数据库中的数据。每次启动实例时，会分配系统全局区 (SGA)并启动 Oracle后台进程。后台进程代表调用进程执行各种功能。它们把为每个用户运行的多个 Oracle程序所处理的功能统一起来。后台进程执行输入/输出 (I/O)，并监视其它 Oracle进程来提高并行性，从而使性能和可靠性更加优越。

 

3、Oracle数据库：Oracle数据库包含操作系统文件（也称为数据库文件），这些文件为数据库信息提供了实际的物理存储。数据库文件用于确保数据一致性并能在实例失败时得以恢复。

 

4、其它关键文件：非数据库文件用于配置实例、验证特权用户以及在磁盘出现故障时
恢复数据库。

 

5、用户进程和服务器进程：执行 SQL语句时，用户进程和服务器进程是其中涉及的主要进程；但是，其它进程也会有助于服务器完成 SQL 语句的处理。

 

6、其它进程：还有很多供其它选件使用的其它进程，例如，高级排队 (AdvancedQueuing)、实时应用集群 (Real Application Clusters)、共享服务器 (Shared Server) 和
高级复制 (Advanced Replication)等。这些进程将在相应的课程中分别进行讨论。

 

二、客户端层由两个组件组成：用户和用户进程。

 

三、服务器层由三个组件组成：执行SQL的服务器进程、实例、数据库本身。

 

 1、实例组件指的是在启动时初始化的一组操作系统进程和内存结构。

 

 2、数据库组件指的是用于数据存储和数据库操作的物理文件。

 

四、总结一下可知，单实例数据库的体系结构由4个交互组件构成（如下图所示）：

 

1、用户与用户进程交互

 

2、用户进程与服务器进程交互

 

3、服务器进程与实例交互

 

 4、实例与数据库交互

 

 

 

     客户端进程绝无可能与数据库发生任何联系：所有访问都要通过中间的服务器端进程进行。客户端－服务器分离在用户进程(生成SQL)与服务器进程（执行SQL）之间实现。 

 

五、实例的组件

    实例是访问数据库的通道，包含共享内存和后台进程。它是由称为系统全局区（SGA）的共享内存块及大量的后台进程构成。

 

1、系统全局区（system global area,SGA）

    操作系统提供的共享内存段实现的内存结构称为SGA。SGA至少包含三种数据结构：

（1）  数据库缓冲区缓存（BUFFER CACHE）

 

（2）  共享池（SHARED POOL）

A、库缓存

B、数据字典缓存

C、PL/SQL区

D、SQL查询和PL/SQL函数结果缓存

 

（3）日志缓冲区（LOG BUFFER）

 

 还可能包含：

（1）  大池（Large  Pool）

 

（2）  JAVA池（JAVA Pool）

 

（3）流池（Streams Pool）

 

 显示可以动态重设大小的SGA组件的当前，最大和最小的值

gyj@OCM>select COMPONENT,CURRENT_SIZE ,MIN_SIZE,MAX_SIZE from V$SGA_DYNAMIC_COMPONENTS;

 

COMPONENT                                                       CURRENT_SIZE  MIN_SIZE  MAX_SIZE

---------------------------------------------------------------------------- ---------- ----------

sharedpool                                                        264241152 264241152 264241152

largepool                                                           4194304   4194304   4194304

javapool                                                           25165824  25165824  25165824

streamspool                                                               0         0         0

DEFAULTbuffer cache                                               511705088 511705088 511705088

KEEPbuffer cache                                                   16777216  16777216  16777216

RECYCLEbuffer cache                                                       0         0         0

DEFAULT2K buffer cache                                                    0         0         0

DEFAULT4K buffer cache                                                    0         0         0

DEFAULT8K buffer cache                                                    0         0         0

DEFAULT16K buffer cache                                             8388608   8388608   8388608

DEFAULT32K buffer cache                                                   0         0         0

SharedIO Pool                                                             0         0         0

ASMBuffer Cache                                                           0         0         0

 

14rows selected.

 

2、后台进程(dbwn、lgwr、ckpt、smon、pmon、reco)

（1）各后台进程的介绍

  DBWn:数据库写入程序

  LGWR:日志写入程序

  CKPT:检查点,负责在检查点向DBWR发送一个信号，并更controlfile和datafile的文件头

  SMON:系统监控，实例恢复、清理不再使用的临时段

  PMON:进程监控

  RECO:恢复进程,能够自动解决分布事务中的故障

  MMAN:Memory Manager进程实现共享内存自动管理

  PSPO:主要功能是启动其他的Oracle进程

MMON:Manageability Monitor管理监控进程

  CJQ0:任务队列的调度进程,负责从job$表中找到需要执行的任务,并分配job进程执行,如果job进程不足,会自动产生新的job进程

  ARCn:归档

  QMNC:队列监控同步进程

  MMNL:是AWR新增的进程,主要作用是将AWR数据从内存中刷新到表中

  dbrm:数据库资源管理进程,负责设置资源计划和其他的资源管理的工作

  smco:该进程负责空间管理协调管理工作，负责执行空间的分配和回收

  w000:由smcO动态产生执行上述相关任

  diag:数据库诊断进程，负责维护管理各种用于诊断的转储文件，并执行oradebug命令。

  dia0:另一个数据库诊断进程，负责检测Oracle数据库中的挂起(hang)和死锁的处理。

  Dnnn:调度进程,允许用户进程共享有限的服务器进程(SERVER PROCESS)

  Snnn:服务器进程,负责与用户进程通信,并与ORACLE交互，以代表相关的用户进程执行任务

   Vktm：此虚拟时间监护器（virtual keeper of time）负责跟踪时间，其在群集环境中特别重要。

 

（2）五大核心后台进程的关系:：

pmon<--ckpt<--lgwr<--dbwn<--smon

        ------>

（3）哪些后台进程可以杀？

　　kill -9

   sqlplus / as sysdba

select sid,program from v$session where type='user' andstatus='ACTIVE';

 

六、什么是ORACLE数据库?

1、从物理结构分析：

　  由一系列文件组成：数据文件、控制文件、在线日志文件、归档日志文件、参数文件、口令文件等

 

 （1）数据文件：是数据库中最为核心的文件

 select * from v$dbfile;

 

 （2）控制文件：是十分重要的文件,包括整个数据库的物理结构、所有数据文件、日志文件等信息及备分信息

 select * from v$controlfile

 selecttype,record_size,records_total,records_used from v$controlfile_record_section;

 

 （3）在线日志文件：主要用于记录数据库的变更信息

    select* from v$logfile;

 

（4）归档日志文件：主要用于数据库的恢复操作

 

 （5）参数文件：spfile/pfile

 

（6）  口令文件：存放有超级用户的口令及其他特权用户的用户名/口令

       strings orapwocp

       grantsysdba to system;

 

2、数据库的辑逻结构

   构成数据库的物理结构作为操作系统文件呈现给系统管理员。用户看到的是诸如表的逻辑结构。Oracle使用术语“段”来描述任何包含数据的结构。典型的段是包含数据行的表，但是Oracle数据库包含十多种段类型。

   Oracle通过表空间（tablespace）方式，将逻辑存储从物理存储中抽象出来。表空间在逻辑上是一个或多个段的集合，在物理上是一个或多个数据文件的集合。如果使用“关系分”术语，则段和数据文件之间存在多对多关系：可以将一个表分布在多个数据文件中，而一个数据文件也可能包含多个表的一部分。Oracle通过在段和文件之间插入表空间实体，解决这种多对多关系的问题。

 　　段由多个块组成。数据文件的格式被设置为多个块，随着块的增加，这些块被分配给段。由于每次管理一个块的空间过于耗时，又将夫分组在区（extent）。区是数据文件中编号连续的一系列块，通过为段新添区，段将扩大。这些区为必相邻，即使在一个数据文件中，也是如此。它们可以来自作为段所在表空间一部分的任何数据文件。

                                             

    从逻辑上来讲，一表空间可以包含多个段，每个段可以包含多个区。区是一组连续的Oracle块。从物理上讲，数据文件由多个操作系统块（由操作系统正在使用的文件系统所分配）组成。连接模型的两端的关系显示一个表空间可以包含多个数据文件，从最低级别看，一个Oracle块将包含多个操作系统块。

 

 

七、数据库与实例的关系：1:1或1:N

 

   确定实例是否是RAC数据库的一部分：

   gyj@OCM> select parallel from v$instance;

 

    　 PAR

    　 -------

    　  NO

 

八、一条sql语句执行的整个过程所涉及到的知识点：

　         用户进程、连接、会话、前台进程、PGA、实例、数据库

 

 

九、考点：

1、所有通过OEM完成的工作都可以通过SQL语句来完成。OCP考试广泛考查用于管理工作的SQL的使用。熟悉命令行技术是至关重要的。

 

2、SGA内存由所有后台和前台进程共享，PGA内存仅供分配到的会话的前台进程访问。11g中SGA和PGA内存都可以实现自动管理。

 

3、哪些SGA结构是必需的，哪些是可选的？数据缓冲区缓存、日志缓冲区和共享池是必需的，而大池、JAVA池和流池是可选的。

 

4、可以运态调整据库缓冲区缓存的大小，也可以对其进行自动管理。

 

5、日志缓冲区的大小固定不变，在启动实例时被设置为固定值。无法对其进行自动管理。

 

6、共享池的大小是动态的，可以对其进行自动管理。

 

7、大池的大小是动态的，可以对其进行自动管理。

 

8、JAVA池的大小是动态的，可以对其进行自动管理。

 

9、流池的大小是动态的，可以对其进行自动管理。

 

10、如果会话异常终止，那么活动的事务会发生什么事情呢？PMON后台进程将回滚活动事务。

 

11、DBWR会在哪些情况下执行写操作？没有任何可用缓冲区、脏缓冲区过多、遇到三秒超时或遇到检查点。

 

12、在提交事务时，DBWn有何举动？答案是：它什么都不做。

 

13、LGWR会在哪些情况下将日志缓冲区转储到磁盘？会话发出commit时、缓冲区的占用率达到1/3时，缓冲区达到1M时，DBWn正好要执行写入前。

 

14、何时出现完全检查点？只会应请求这么做，或在有序关闭数据库时出现。

 

15、默认方式下，MMON每小时收集一次快照并启动ADDM。

 

16、LGWR对联机日志文件中执行写操作，ARCn读取联机日志文件，其它任何进程根本不会接触此类文件。

 

17、数据库必须包含哪三类文件？这三类文件是控制文件、联机重做日志文件以及数据文件。

 

18、就每个数据库而言，要保证其正常运行，至少必须骨两个联机重做日志文件组；要保证安全，每组至少要有两个成员。

 

19、服务器进程对数据文件执行读操作，而DBWn对数据文件执行写操作。

 

20、在Oracle10g及更新版本中，必须在创建数据库时创建SYSAUX表空间。

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