Oracle的逻辑结构(表空间、段、区间、块)——Oracle数据块（一）
原创于2009年02月10日，2009年10月22日迁移至此。
Oracle 的逻辑结构 ( 表空间、段、区间、块 ) ——块
Oracle 存储数据的最小单位是数据块。Oracle 管理 数据库 数据文件的存储空间被称为数据块，一个数据块是数据库使用的最小数据单位。对应的操作系统层面上，所有数据都是以字节形式存储的。每一种操作系统都有自己的块大小。Oracle 对数据的请求是Oracle 数据块的倍数，而非操作系统块。
标准的块大小是通过初始化参数DB_BLOCK_SIZE 指定的，Oracle 允许指定最多5 种非标准块。为了避免不必要的I/O 开销，数据块大小应当是操作系统块大小的整数倍。
关于数据块的几个概念
磁盘扇区 大小 512bytes sector size ，操作系统空间分配块大小， OS space allocation block size
簇字节数 也就是 I/O chunk size ，通常所说的操作系统块大小
Oracle 数据块 即 DB_BLOCK_SIZE ， DB_BLOCK_SIZE 应当是操作系统块大小的整数倍数 ，可以有效地避免不必要的 I/O ，这里的操作系统块指的是簇字节数 (I/O chunk size) ，事实上 Oracle 的 DB_BLOCK_SIZE 大小可以小于簇字节数 (I/O chunk size) ，所以 Oracle 官方文档写的是应当或者建议值。
The standard block size is specified by the initialization parameter DB_BLOCK_SIZE . In addition, you can specify of up to five nonstandard block sizes. The data block sizes should be a multiple of the operating system’s block size within the maximum limit to avoid unnecessary I/O. Oracle data blocks are the smallest units of storage that Oracle can use or allocate. （来自于 Oracle Concept ）
Oracle 日志写入使用 512bytes 的 chunk 大小，因此最好把日志放到裸设备和相关硬件上，从而忽略文件系统。 ( 该观点来自于 itpub Yong Huang ，但是原文出处不可考证 ) ， Oracle 日志和数据文件写入机制的不同，印证了 redo 文件最好与其它数据文件进行物理分离。
Since Oracle redo writing uses chunk size of 512 bytes (or 1k on HPUX and a few other OS'es), it's always better to place redo logfiles on raw partitions or equivalent (Veritas Quick I/O, Oracle ASM etc), bypassing filesystems.
正常情况下，可以认为服务器进程读取相应的 Oracle 块时，会调用 Oracle I/O 引擎，然后 Oracle I/O 引擎向操作系统发出请求，操作系统在通过内核进行相应的系统调用接口读取操作系统块；然后文件系统调用相应的块设备进行扇区数据读写。 ( 裸设备暂时无法理解其原理 )
参见《 关于 oracle 数据块和操作系统块的关系》
http://www.itpub.net/viewthread.php?tid=1081114&highlight=%CA%FD%BE%DD%BF%E9
chkdsk 可以查看操作系统的块大小 (windows 平台 )
fsutil fsinfo ntfsinfo c: 命令也可查看操作系统的块大小 (windows 平台 )
/sbin/tune2fs -l /dev/sda1 | grep Block 可以查看操作系统的块大小 (Linux 平台 )
show parameter db_block_size 显示 Oracle 缺省数据块大小
区间是一系列用来存储特定信息的连续的数据块
数据块格式
Oracle 数据块的格式无论是表、索引还是cluster 数据，格式都是很类似的，见图
块头( 公共和变量)
头部包含了通用块信息，例如块的地址和段的类型 ( 例如表或者索引 )
表目录
这部分信息包含了在这个块中该表或该索引的相关信息。
行目录
这部分包含了数据块中的实际行的信息 ( 包括行数据区域中每行的地址 ) ，一旦数据块头部的这个行目录的空间被分配了，那么即使该行删除了，这段空间仍然不能回收。
因此一个当前为空的数据块
此区域包含数据块中存储的数据行的信息（每个数据行片断（ row piece ） 在行数据区（ row data area ）中的地址）。 [ 一个数据块中可能保存一个完整的数据行，也可能只保存数据行的一部分 ，所以文中使用 row piece] 。只有在数据块中插入（ insert ）新数据时，行目录区空间才会被重新利用。
头部信息区（Overhead ）
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
可用空间（Free Space ）
可用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。可用空间也包含事务条目，当每一次 insert 、 update 、 delete 、 select ..for update 语句访问块中一行或多行数据，将会请求一条事务条目，事务条目的请求空间与操作系统相关，在多数操作系统中大约所需 23 个字节。
行数据
这部数据块包含了表或索引的数据，行也可能跨数据块，这也就是行迁移现象。
具体参见： oracle 数据文件内部 BLOCK 结构详解，初始原文已不可考
http://www.sosdb.com/article/datafile_block.htm
可用空间管理(Free Space Management)
可用空间可能是自动或人工管理。
可用空间是由 Oracle 内部的段自动管理的，段内的可用 / 已用空间用位图来跟踪。自动段空间管理提供了以下好处：
l 使用便捷
l 更好的空间利用率，特别是那些行大小变化很大的对象
l 并发访问的动态调整
l 性能 / 空间的平衡
数据块可用空间的利用和压缩
Delete 和 update( 把原值变小 ) 可增加数据块的可用空间。在以下情况下 insert 语句才能有效地利用已释放的空间。
假如 insert 语句在同一个事务中，而 insert 前面的语句刚好释放了相应的空间，这时候 insert 语句可以利用该空间
假如 insert 语句与释放空间的语句不在同一个事务中，那么只有当其他事务提交后并且刚好需要空间的时候， insert 语句才能利用该空间。
释放的空间也可能不是连续的，只有当 1 一个 insert 或 update 语句试图使用足够空间创建新行的时候，并且 2 自由空间是分散的以至于不能插入毗邻空间的时候， Oracl 才会合并和压缩数据块的可用空间。
行链接和行迁移（Row Chaining and Migrating ）
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 ）。
如果一行数据是普通行，这行数据能够存放在一个数据块中；如果一行数据是链接行，这行数据存放在多个数据块中。
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。
PCTFREE 参数用于指定块中必须保留的最小空闲空间百分例。之所以要预留这样的空间，是因为 UPDATE 时，需要这些空间。如果 UPDATE 时，没有空余空间， Oracle 就会分配一个新的块，这会产生行迁移（ Row Migrating ）。
PCTUSED 也是用于设置一个百分比，当块中已使用的空间的比例小于这个百分比的时候，这个块才被标识为有效状态。只有有效的块才被允许插入数据
创建数据表
create table TEST
(
NAME VARCHAR2(4000)
)
tablespace XXX
pctfree 10 --初始化保留的最小10%的空闲空间比例，低于90%是，均可插入
pctused 40 --当已使用空间比例小于这个百分比时，重新允许插入数据
initrans 1
maxtrans 255
storage
(
initial 64K
minextents 1
maxextents unlimited
);
--插入测试 数据，并观察其相应的rowid
insert into test values('1');
insert into test values('2');
insert into test values('3');
commit;
select t.*,t.rowid from test t;
update test set name=lpad(name,4000,'1') where name='1';
update test set name=lpad(name,4000,'2') where name='2';
update test set name=lpad(name,4000,'3') where name='3';
commit;
select t.*,t.rowid from test t;
--创建数据字典表chained_rows
@F:/OracleForVista/product/10.2.0/db_1/RDBMS/ADMIN/utlchain.sql;
--分析相关表
ANALYZE TABLE test LIST CHAINED ROWS;
--查询链接行或迁移行
SELECT * FROM CHAINED_ROWS where table_name='TEST';
select t.*,t.rowid from test t;
行迁移解决办法：其实没有太好的办法，只能是行迁移数据删除后，重新插入回来
Create table new_table as select * from old_table;
Drop table old_table;
Rename new_table to old_table;