Oracle物理的体系结构

体系结构图的学习：

1. 老余服装店的故事
2. 结构图：
   1. SQL查询语句
      1. SGA
         1. 共享池shared pool
         2. 数据缓存区Buffer cache
      2. PGA
      3. 进程
   2. SQL更新语句
      1. SGA：
         1. 日志缓存区
      2. 日志文件
3. 深入学习
   1. 提交
   2. 回滚
   3. 一致读

实践体会：

1. 内存
2. 进程
3. 启停
4. 文件
5. 监听

学习意义：

体系结构图：

说明：

1. oracle由实例和数据库组成
2. 实例由：专门开辟出来的一块SGA内存区域和一些列后台进程组成，其中SGA主要被划分为共享池（shared pool），数据缓存区（db cache），日志缓存区（log buffer）这三个部分。另外加上oracle的一些进程：DBWn,LGWR,ARCH,CKPT这些有和硬盘打交道。其它进程还有：PMON,SMON,LCKn，RECO.
3. 数据库的文件组成：
   1. 数据本身：
      1. 数据文件：
      2. 日志文件：
         1. 联机日志文件：必须多路复用（group-Nmember）；循环写
         2. 归档日志文件：归档日志文件会被移动到磁盘或磁带，用于备份和恢复。
   2. 启动实例：
      1. 参数文件：
      2. 控制文件：
4. PGA也是开辟出来的一块内存区，和SGA的差别是，PGA私有不共享。用户连进来是的第一关就是PGA：
1. 连入数据库时
1. 保存用户的连接信息：如会话属性，绑定变量等。
2. 保存用户的权限，当用户建立会话时，系统会去数据字典查询用户的权限信息，并保存在PGA中。
2. 取回数据时
1. 如果取回的数据需要排序，那么排序的活动在PGA内完成，如果PGA不够，那么使用临时表空间（尽量不使用临时表空间，因为会大量增大磁盘IO，降低性能。）。
5. 上图分为3个区域，内存里面主要是1区PGA，2区SGA，硬盘为3区。一般的数据库操作是1-2-3或者仅仅是1-2.

老余的故事：

1. 顾客的尺寸—soft parse
2. 有效的调整—buffer cache
3. 记录的习惯—目的是提高性能，批量的刷数据，而不是提交一笔刷一笔。

一条查询语句的历险：

1. sqlplus建立一个会话，执行查询select id from t where obejct_id=29；这个时候先完成PGA的3步骤中的头2步：保存会话信息，用户权限信息，然后将sql语句hash出一条hash值。
2. 带着hash值，sql进入了第二个区域：共享池，在这里首先查找是否有同样的hash值。如果没有，那么就比较辛苦：首先查询语法是否正确，然后查询语义（表和字段有没有写错）是否正确，是否有权限等，确认完这些，将hash值存储下来。接下来进行硬解析，经过优化器分析以后Oracle会选择一个低成本的执行计划。
3. 带着自信计划的sql接下来进入第三个区域：数据缓存区，去获得需要的数据，如果查到该数据，则返回给sql带回到PGA。如果没有，就要大费周章地去磁盘（增大IO降低速度）里面查找。查找的方式就是按照执行计划来。读出来的数据会被放回数据缓存区和PGA

   sqlplus xxx/xxx
   drop table t;
   create table t as select * from all_objects;
   create index idx_objid on t(object_id);
   set autotrace on;
   set linesize 100;
   set timing on;
   select object_name from t where object_id=29;

• 
• 前后两次执行同一条语句：第二次比第一次少很多时间。原因是第二次少做了一些事情：
  1. 因为会话没有断开，所以不需要再去数据库读取权限和用户信息，少了很多物理读。
  2. 因为是第二次执行同一条语句，所以SGA的共享池里已经保存了相对应的hash值，比照一样之后，不需要做语法语义的验证，也不需要做硬解析获得优化的执行计划，只要把已经解析好的执行计划拿来用就好。
  3. 数据被取到SGA的数据缓存区里面，也不需要去硬盘读。
  4. 可以用/*+full(t)*/强制sql走全表扫描。

一条更新语句的历险：

1. 如果用户还是没有退出session，那么PGA部分保存的内容不需要再做一遍。还是会将sql语句hash出一条hash值。
2. 带着hash值，sql进入了第二个区域：共享池。照旧：首先查询语法是否正确，然后查询语义（表和字段有没有写错）是否正确，是否有权限等，确认完这些，将hash值存储下来。接下来进行硬解析，经过优化器分析以后Oracle会选择一个低成本的执行计划。
3. 带着自信计划的sql接下来进入第三个区域：数据缓存区。去磁盘里面按照执行计划来查找，读出来的数据会被放回数据缓存区。
4. sql执行update改变缓存区中数据的值。
   1. 这个改变动作导致内存中的数据块变脏。DBWn专门负责将脏数据写入磁盘。
   2. 这个改变动作被oracle记录到日志缓存区，有LGWR快速写入联机日志文件。
   3. 如果联机日志文件写满，切换日志时会把写满的联机日志文件用ARCH写入归档日志文件。这里面有个速度问题，如果有个联机日志ARCH进程没有完全归档完，就有LGWR要来写，说明联机日志文件太小或者文件个数太少。
5. 提交：只有用户commit，这条更新语句才会在数据库生效，如果用户放弃，则用rollback。
6. 日志文件和数据文件的关系：日志存在的目的在系统崩溃后重启时，把在日志中记载的，但是没刷到数据文件的操作重新做一遍。所以如果平时DBWn不勤快的刷数据，数据库的性能越好，但是同时的日志里面没刷的内容相应的也越多，断电恢复需要的时间也越长。可是如果平时DBWn很勤快，那么固然恢复的时间段了，却会影响到数据库的性能。控制这个平衡的就是CKPT。
7. 什么时候数据由数据缓存区写入到磁盘，这是由CKPT来控制的（傻把式DBWn是听CKPT来指挥的）,另外如果LGWR出了故障，那么DBWn会被拦住，因为DBWn必须等LGWR把操作记录到日志以后才能写相应的数据到磁盘，这就是“凡事有记录”。

劳模评选：LGWR

1. PMON:这个是进程监视进程，如果你的sql更新语句进程崩溃，PMON自动帮你rollback，其它进程如RECO等崩溃，PMON帮助重启进程，遇到LGWR崩溃，PMON为终止整个实例，以避免数据产生不一致现象。
2. SMON：系统监视进程，与PMON不同，SMON关注的是系统级别的操作，而非单个进程。重点工作在于实例恢复，同时还有清理临时表空间和回滚段表空间，合并空闲空间等。
3. LCKn：仅仅用于RAC，用于实例间的封锁，n从1到10.
4. RECO：用于分布式的恢复： 比如有A,B,C三个分布式数据库，一个应用横跨这3个数据库，一个提交一定在3个库全部提交成功才成功，否则回滚。
5. CKPT：通过FAST_START_MTTR_TARGET(eg. 300秒)的设定来控制DBWn写入的频繁程度，参数越短，恢复时间越短，写入越频繁，性能越差。
6. DBWn：系统最核心的进程，负责将数据写入磁盘，受CKPT指挥，和LGWR密切相关。
7. LGWR：也是系统最核心的进程，负责把日志缓存的日志写到磁盘的日志文件中。日志文件必须是按顺序记录，中间错了任何一条，其后的所有日志就报废了。所以多路复用非常关键。另外因为日志必须按顺序记录，所以LGWR无法采用多进程，只能采用单一进程，否则次序错乱了。 在这样的情况下，为了保证LGWR及时有效的写入日志文件，LGWR自己给自己加压，定了5条规矩，通过这些规矩从不同侧面保证日志文件的可靠性，：
   1. 每个3秒跑一次，将这3秒内的日志写入磁盘。
   2. 任何Commit触发LGWR运行一次，将commit的内容写入磁盘。
   3. DBWn要把数据从缓存写到磁盘前，触发LGWR运行一次，把相关内容写入磁盘。
   4. 日志缓存区满1/3，或者日志满1m，触发LGWR运行一次，把1/3的内容，或者1m的内容写入磁盘。
   5. 联机日志文件切换，触发LGWR运行一次，将切换前的日志写入磁盘。
8. ARCH:日志切换是会触发ARCH进程，另外日志在被覆盖之前如果没有归档，会触发ARCH归档完毕以后再覆盖。

回滚段：更新语句时，旧数据会被写入回滚段。

1. 首先找到要更新的记录，读入到数据缓存区（和查询一样）。
2. 在回滚段表空间分配空间，在数据缓存区中创建该记录的镜像，通过DBWn将镜像写入回滚段表空间，并且用日志记录下这个动作。
3. 在2做好的前提下，然后对有镜像的原记录进行修改，并且将这个修改的动作写入日志。
4. 此时，如果用户提交，那么LGWR要立即写入这个提交信息。并且，将回滚段的事务表上的该事务标记为非活跃状态，表示允许重写。
5. 如果进行了回滚，则oracle要从回滚段中读取镜像记录，还原被修改的记录。这个过程也会被日志记录起来。
6. UNDO_MANAGEMENT=AUTO:自动管理回滚段
7. UNDO_RETENTION=900:commit后900秒才能覆盖回滚段的内容.

增删改对于回滚段的压力大小问题:

1. insert压力最小.只记录rowid,回滚的时候只要定位到行删除即可.delete压力最大,需要重新插入回来整行.
2. 对于日志文件则反之.

读一致性:查询的规则,如果你是9:00开始查询的,那么数据库应该返回9:00时的数据库的值给你，而不是9:01的.这个叫读一致性.

1. SCN全称系统改变号码,存在于数据库的最小单位块中.每一个块的改变都会引起SCN的递增.
2. 数据库的回滚段记录事务槽,这个是用来分配回滚段空间的.如果你更新某块,事务就被写进槽里,若未提交或者未回滚,则该槽就是活跃的.数据库读到这一块可以识别这种情况.
3. 查询的时候,如果scn号比发起的scn号小,则看是否是活跃事务,如果是活跃事务,去回滚段读数据.如果scn号比发起的scn号大,那么也去回滚段读数据.
4. Oracle宁可返回错误,也不能返回不一致读.如果回滚段的镜像由于反复修改被覆盖了,oracle会返回ORA-01555错误.
5. 块头的ITL槽记录scn号,活动的话,可以找到对应的undo表空间.

实践:

1. 内存的体会:SGA/PGA:

   sqlplus / as sysdba
   show parameter sga
   show parameter pga
   show parameter shared_pool_size
   show parameter db_cache_size

   show parameter log_buffer

   ipcs –m 在操作系统查看共享内存。

   1. 现在SGA一般为自动管理，只需设一些总体参数即可：SGA_MAXSIZE=8G,SGA_TARGET=2G, 指正常情况分配2G给oracle，如果不够再增加，最大不超过8G。另外11g以后多了memory_max_target，memory_target.如果设置了这个，就不用设SGA和PGA了。如果要手动设置SGA,就把SGA_TARGET=0,然后设置shared_pool_size, db_cache_size为非0即可。
   2. log_buffer是不能自动分配的。必须手动，一般15m就够了。由于每1/3写一次，每满1m写一次，所以分配太大优化也不是太明显。
   3. 修改语法：ALTER SYSTEM SET <parametername>=<value> SCOPE={MEMORY|SPFILE|BOTH}.
      1. 如果实例使用pfile启动，则scope的默认值是memory，如果是spfile启动，默认值是both。
      2. 有些参数必须重启才能生效，如log_buffer，sga_max_size等。会报错：ORA-02095: specified initialization parameter cannot be modified。
      3. 如果参数文件有问题而启动不了的解决方案：
         1. >create pfile='/tmp/swat.ora' from spfile;
         2. 去操作系统修改/tmp/swat.ora.
         3. >create spfile from pfile='/tmp/swat.ora';
         4. >startup
2. 进程的体会：

   show parameter instance_name
   ps-ef |grep arc
   archive log list;
   shutdown immediate
   startup mount;
   alter database archivelog;
   alter database open;

3. 启停的体会：

   startup nomount：读取参数文件，通过参数文件的指定来启动实例。
   startup mount：锁定控制文件。控制文件：记录数据文件，日志文件，检查点信息。 
   startup：
   alter database mount;
   alter database open;通过控制文件里面的信息来比较数据库的状态，如果状态一致，顺利打开数据库。
   

   shutdown immediate：结束所有会话，回滚未提交操作。
   shutdown abort ：直接杀死所有会话，没有回滚，数据库重启后会出现数据不一致要reover。
   shutdown transactional：没有事务的会话杀掉，有事务的等事务提交才杀。不需要回滚操作。
   shutdown normal：新的会话无法连入，非常客气的等待所有会话退出才关闭。

4. 文件的体会：

   show parameter spfile 参数文件位置
   show parameter control 控制文件位置

   set linesize 1000

   col file_name format a100

   col member format a100
   select file_name from dba_data_files; 数据文件位置
   select group#,member from v$logfile;日志文件位置
   show parameter recovery 归档文件位置
   set linesize 1000
   show parameter dump 日志警告文件位置
   ls -lart alert*

5. 监听：lsnrctl status | lsnrctl stop | lsnrctl start