【Oracle学习】之 体系结构

链接：文件体系结构

　　Oracle数据库：①数据库（DB），存放在磁盘上；②数据库管理系统（DBMS）对磁盘上的数据库进行管理；分别对应着数据库的存储结构和软件结构。

　　Oracle数据库的存储结构（Storage Structure）：分为物理存储结构和逻辑存储结构，分别描述了在操作系统中和数据库系统内部数据的组织与管理方式。其中，物理存储结构表现为操作系统中一系列文件，逻辑存储结构是对物理存储结构的逻辑组织与管理。

　　Oracle数据库的软件结构：即Oracle实例，包括内存结构与后台进程结构两部分。

一、物理存储结构

　　Oracle数据库在物理上主要由3种类型的文件组成，分别是数据文件（.dbf）、控制文件文件（.ctl）和重做日志文件（*.log）

①数据文件（Data File）

　　数据文件是指存储数据库数据的文件。例如，表中的记录和索引等都存放在数据文件中。

　　读取数据时，如果用户要读取的数据不在内存的数据缓冲区中，那么Oracle就从数据文件中把数据读取出来，放到内存的缓冲区中去，供用户查询；存储数据时，用户修改或添加的数据会先保存在内存的数据缓冲区中，然后由Oracle的后台进程DBWn将数据写入数据文件。

数据文件特点：
1。一个表空间由一个或多个数据文件组成。
2。一个数据文件只对应一个数据库。而一个数据库通常包含多个数据文件。
3。数据文件可以通过设置其参数，实现其自动扩展的功能。

了解数据文件的信息，可以查询数据字典DBA_DATA_FILES和V$DATAFILE

desc dba_data_files;

column name format a40;
select file#,name,checkpoint_change# from v$datafile;

　　FILE#为数据文件编号；NAME为数据文件名称；CHECKPOINT_CHANGE#为数据文件的同步号，同步号随着系统的运行自动修改，以维持所有数据文件的同步。

②控制文件（Control Files）

　　控制文件是一个很小的二进制文件，用于描述数据库的物理结构。在Oracle数据库中，控制文件相当重要，它存放着数据库中数据文件和日志文件的信息。

　　一个Oracle数据库通常包含有多个控制文件，在数据库的使用过程中，数据库需要不断更新控制文件，一旦控制文件受损，那么数据库将无法正常工作。

Tip：在安装Oracle系统时，会自动创建控制文件

通过数据字典v$controlfile，可以了解控制文件的信息。

select name from v$controlfile;

③重做日志文件（Redo Log File）

　　简称日志文件，是指记录数据库中所有修改信息的文件。借助于日志文件，可以保证数据库的安全，也可以实现数据库备份与恢复。

　　为了确保日志文件的安全，在实际应用中，允许对日志文件进行镜像。一个日志文件和它的所有镜像文件构成一个日志文件组，它们具有相同的信息。同一组中的日志文件最好保存到不同的磁盘中，这样可以防止物理损坏带来的麻烦。

Tip：在一个日志文件组中，日志文件的镜像个数受参数MAXLOGMEMBERS限制，最多可以由5个

通过数据字典v$LOG，可以了解系统当前正在使用哪个日志文件组。

select group#,members,status from v$log;

④其他文件

　　参数文件、备份文件、归档重做日志文件 和 警告、跟踪日志文件。

二、逻辑存储结构

Tip：数据库的逻辑存储结构概念存储在数据库的数据字典中，可以通过数据字典查询逻辑存储结构信息。

　　如上图，Oracle数据库的逻辑存储结构分为Oracle数据块（Oracle Data Block）、区（Extent）、段（Segment）和表空间（Table space）4种。一个或多个连续的Oracle数据块构成区，一个或多个区构成段，一个或多个段构成表空间，所有表空间构成数据库。

①Oracle数据块

　　Oracle数据块是数据库中最小的逻辑存储单元，是数据库执行输入、输出操作的最小单元，由一个或者多个操作系统块构成。

　　在Oracle 11g数据库中，数据块分为标准块和非标准块两种，其中标准块由数据库初始化参数DB_BLOCK_SIZE设置，其大小不可更改。Oracle数据库的默认数据缓冲区就是由标准数据块构成的。

show parameter db_block_size;

Tip：由于块头部、表目录和行目录所组成的头部信息区并不存储实际数据，所以一个数据块的容量实际上就是空闲空间和行空间容量的总和

②区

　　区由一系列连续的数据块构成的逻辑存储单元，是存储空间分配的最小单位。

　　引入目的：为了提高系统存储空间分配的效率，以区为单位的存储空间分配大大减少了磁盘分配的次数。

select min_extents,max_extents,tablespace_name from dba_tablespaces;

③段

　　段是由一个或多个连续或不连续的区组成的逻辑存储单元，用于存储特定的、具有独立存储结构的数据库对象。根据存储对象类型不同，分为表段、索引段、临时段和退回段。

1. 表段，又称为数据段，用来存储表或簇的数据，可以细分为普通表段（Table）、分区表段（Table Parition）、簇段（Cluster）、索引化表段（Index-organized Table）
2. 索引段用来存放索引数据，包括ROWID和索引键值。
3. 临时段是进行查询、排序等操作时，如果内存空间不足，用于保存SQL语句在解释和执行过程中产生的临时数据。会话结束时，为该操作分配的临时段将被释放。
4. 回退段用于保存数据库的回退信息，可以实现事务回滚、数据库恢复、数据的读一致性和闪回查询。

④表空间

（编辑：李大同）

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