Oracle体系结构详解-优快云博客

1、Oracle 体系结构图

由有上图我们可以清楚的看到Oracle的各个组件的组成部分，下面对上图进行介绍及说明

2、Oracle 体系结构

1）oracle server ：database + instance
2）database：data file 、control file 、redolog file
3）instance: an instance access a database
4）oracle memory: sga + pga
5）instance ： sga + backgroud process
6）sga：database buffer cache + shared pool + redo log buffer +( large pool + java pool + stream pool）可选

3、SGA

3.1 SGA的6个基本组件
1） database buffer cache：Oracle用了执行SQL的工作区域，存储从磁盘读入的数据块，为所有的用户共享。服务器进程将数据保存在保存在缓冲区中，用户进程提交sql语句，会话的服务器进程将扫描缓冲区的块，如果找到，则发生一次缓冲区缓存命中；不需要从磁盘读取，提高效率。数据缓冲区中被修改的数据块（脏块）由后台进程DBWR将其写入磁盘。数据缓冲区的大小对数据库的读取速度有直接的影响。
1.1）Database buffer cache中的chache
Buffer pool=(default pool)+(nodefault pool)
其中：
default pool（db_cache_size） //是标准块存放的内存空间大小，SGA自动管理时此参数不用设置。使用LRU算法清理空间

nodefault pool:
db_nk_cache_size //指定非标准块大小内存空间，比如2k、4k、16k、32k。
db_keep_cache_size //keep 存放经常访问的小表或索引等。
db_recycle_cache_size //与keep相反，存放偶尔做全表扫描的大表的数据。

SQL> create table scott.emp1 as select * from scott.emp;
Table created.

SQL> select segment_name,buffer_pool from dba_segments where segment_name='EMP1';
SEGMENT_NAME BUFFER_
------------------------- -------
EMP1 DEFAULT

SQL> alter table scott.emp1 storage(buffer_pool keep);
Table altered.

SQL> select segment_name,buffer_pool from dba_segments where segment_name='EMP1';
SEGMENT_NAME BUFFER_
------------------------- -------
EMP1 KEEP

1.2）default pool对应的参数是db_cache_size与标准块default block是配套的，如果default block是8k, db_cache_size这个参数将代替db_8k_cache_size。

如果要建立非标准块的表空间，先前要设定db buffer中的与之对应的db_nk_cache_size参数。

SQL> alter system set db_16k_cache_size=8m;

System altered.

SQL> create tablespace tbs_16k datafile '/u01/app/oracle/oradata/rman1/tbs16k01.dbf' size 10m blocksize 16k;

SQL> select TABLESPACE_NAME,block_size from dba_tablespaces;

TABLESPACE_NAME BLOCK_SIZE
------------------------------ ----------
SYSTEM 8192
SYSAUX 8192
UNDOTBS1 8192
TEMP 8192
USERS 8192
TBS_CATALOG 8192
TBS_TEST 8192
TBS_16K 16384

1.3）查看buffer cache命中率
SQL> select (1-(sum(decode(name, 'physical reads',value,0))/(sum(decode(name, 'db block gets',value,0))+
2 sum(decode (name,'consistent gets',value,0))))) * 100 "Hit Ratio" from v$sysstat;

Hit Ratio
----------
92.0081258

2） shared pool

共享池是对SQL、PL/SQL程序进行语法分析、编译、执行的内存区域。
共享池由库缓存（library cache）,和数据字典缓存（data dictionary cache）以及结果缓存（result cache）等组成。
共享池的大小直接影响数据库的性能。

关于shared pool中的几个概念

library cache： sql和plsql的解析场所，存放着所有编译过的sql语句代码，以备所有用户共享。
data dictionary cache：存放重要的数据字典信息，以备数据库使用
server result cache: 存放服务器端的SQL结果集及PL/SQL函数返回值
User Global Area (UGA) 与共享服务器模式有关

3）redo log buffer

日志条目（redo entries ）记录了数据库的所有修改信息(包括DML和DDL）, 为的是数据库恢复，日志条目首先产生于日志缓冲区。日志缓冲区较小，它是以字节为单位的，它极其重要。

SQL> show parameter log_buffer

NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
log_buffer integer 7057408

如果想让它是一个最小值，这样可以做：

SQL> alter system set log_buffer =1 scope=spfile; //修改动态参数文件，下次启动有效。
SQL> startup force
SQL> show parameter log_buffer;

NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
log_buffer integer 2927616 //这就是最小值了

4）large pool（可选）
为了进行大的后台进程操作而分配的内存空间，与shared pool管理不同，主要用于共享服务器的session memory，RMAN备份恢复以及并行查询等。

5）java pool(可选）
为了java虚拟机及应用而分配的内存空间，包含所有session指定的JAVA代码和数据。

6) stream pool（可选）
为了stream process而分配的内存空间。stream技术是为了在不同数据库之间共享数据，因此，它只对使用了stream数据库特性的系统是重要的。

sga的granules(颗粒）：组成oracle内存的最小单位

SGA_MAX_SIZE     Granule Size
----------------------    ------------------------
<=1 GB 4 MB
1GB -- 8GB     16 MB
8GB --16GB 32 MB
16GB--32GB 64 MB
32GB--64GB 128 MB
64GB--128GB   256 MB
>128GB 512 MB

--查看SGA分配情况

SQL> select name ,bytes/1024/1024 "Size(M)" from v$sgainfo;

NAME Size(M)
-------------------------------- ----------
Fixed SGA Size 2.14937592
Redo Buffers 6.765625
Buffer Cache Size 656
Shared Pool Size 224
Large Pool Size 32
Java Pool Size 16
Streams Pool Size 0
Shared IO Pool Size 0
Granule Size 16
Maximum SGA Size 1576.91797
Startup overhead in Shared Pool 81.7750549
Free SGA Memory Available 640

4、 Oracle的进程

三种process： 1）user process、 2）server process 、3）background process

user process：用户进程可以使连接Oracle服务器进程的任何客户端process，一般分为三种形式，1）sql*plus, 2)应用程序，3）web方式（EM）

客户端请求，sqlplus是客户端命令。

windows作为客户端：可以通过查看任务管理器看到sqlplus用户进程:
linux作为客户端时可以使用ps看到sqlplus关键字:
[oracle@rman1 rman1]$ ps -ef|grep sqlplus
oracle 9353 9322 0 07:32 pts/3 00:00:00 rlwrap sqlplus / as sysdba
oracle 9354 9353 0 07:32 pts/4 00:00:00 sqlplus as sysdba

server process：用来处理连接到实例的用户进程提交的请求，user process不能直接访问Oracle，必须通过相应的server process访问实例，进而访问数据库。

可以在oracle查看V$process视图，它包括了当前所有的oracle进程，即后台进程和服务器进程。

SQL> select pid,program,background from v$process;

background字段为1是background process，其余都是server process

background process：实现为多用户提供服务且保证系统性能，在一个多进程Oracle系统中，粗壮你多个被称为后台进程的Oracle进程。

基本的后台进程

smon（System Monitor）：系统监控进程
在实例崩溃之后,Oracle会自动恢复实例。另一个作用是释放不再使用的临时段。

pmon（process monitor）：进程监控进程
1、当user process失败时，清理出现故障的进程。释放所有当前挂起的锁定。释放服务器端使用的资源
2、监控空闲会话是否到达阀值
3、动态注册监听

dbwn: 数据写入进程
将脏缓冲区从数据库缓冲区缓存写入数据文件中，释放data buffer空间

以下几种情况dbwn执行写操作
1、没有可用的缓冲区
2、脏缓冲区过多（阀值）
3、超过3秒
4、遇到检查点
SQL> select kvittag,kvitval,kvitdsc from x$kvit where kvittag in('kcbldq','kcbfsp');

KVITTAG KVITVAL KVITDSC
---------- ------- ----------------------------------------------------------------------
kcbldq 25 large dirty queue if kcbclw reaches this
kcbfsp 40 Max percentage of LRU list foreground can scan for free

kcbldq的kvitval=25 表示DRITY_list队列中dirty_buffer达到25%阀值时，DBWN被触发
kcbfsp的kvitval=40 表示LRU_list中free block低于40%时，DBWR被触发

LGWR
lgwr：写日志条目，从redo log buffer到redo logfile （必须在dbwr写脏块之前写入日志）
负责将日志缓冲区中的日志条目写入日志文件。有多个日志文件，该进程以循环的方式将数据写入文件。

以下4个状况发生时， lgwr都会写

1）commit, 2）三分之一满，3）先于dbwr写（先记后写，先记日志后写脏块，保证未提交数据都能回滚），4）3秒(由DBWR的3秒传导而来）

ckpt：生成检查点，通知或督促dbwr写脏块

完全检查点：保证数据一致性。增量检查点：不断更新控制文件中的检查点位置，当发生实例崩溃时，可以尽量缩短实例恢复的时间。

arcn：归档模式下，发生日志切换时，把当前日志组中的内容写入归档日志，作为备份历史日志。

确定哪些进程正在运行，以及每个进程的数量
SQL> select program from v$session order by program;
SQL> select program from v$process order by program;

5、pga

pga（program global area）提供服务进程存储数据及控制信息的内存区域。服务进程启动时由Oracle创建的非共享的内存去。只有服务进程才能访问属于自己的PGA，
特点：属于oracle内存结构，存放用户游标、变量、控制、数据排序、存放hash值。与SGA不同，PGA是独立的，非共享。

6、用户与Oracle服务器的连接方式

6.1 专用连接模式(dedicated server process)

对于客户端的每个user process，服务器端都会出现一个server process，会话与专用服务器之间存在一对一的映射。

对专用连接来说，用户在客户端启动了一个应用程序，例如sql*plus，就是在客户端启动一个用户进程；与oracle服务器端连接成功后，会在服务器端生成一个服务器进程，该服务器进程作为用户进程的代理进程，代替客户端执行各种命令并把结果返回给客户端。用户进程一旦中止，与之对应的服务器进程立刻中止。

专用连接的PGA的管理方式是私有的。Oracle缺省采用专用连接模式。