oracle 物理和逻辑结构、SGA和PGA的作用和构成以及自动管理、默认的表空间的结构的特点

1.1 体系结构

  数据库的体系结构是指数据库的组成、工作过程与原理，以及数据在数据库中的组织和管理机制

  oracle提供开放、全面、综合的信息管理，由oracle数据库和oracle实例组成。oracle数据库是一组数据的集合，被视为一个逻辑单元；oracle实例是管理数据库的后台进程和内存结构（包含PGA和SGA）的集合；

PGA支持的服务器进程和用户进程是一一对应的关系；

1.2 实例

  oracle实例是内存结构和后台进程的集合；启动oracle实例的过程，即内存分配、启动后台进程；
oracle实例的内存包含SGA和PGA;Oracle实例的后台进程包括SMON、PMON、DBWR、LGWR、ARC、CKPT等

1.2.1 内存结构

  oracle一般占整个服务器内存的80%
  其中，SGA（系统全局区）占oracle内存的80%，实例启动时分配SGA

  PGA（程序全局区）占oracle内存的20%，当服务器进程启动时分配PGA

1.2.2 SGA

  数据库信息存储在SGA，由多个数据库进程共享；SGA包括：共享池、数据缓冲区、日志缓冲区、Large池、Java池、Stream池

select * from v$sga;

（1）共享池（起重要影响）

共享池是对SQL、PL/SQL程序进行语法分析：
  scott用户执行 select * from emp ： 语法分析，编译，生成执行计划，运行执行计划均在共享池内完成；下次执行同一个sql select * from emp 时，不再编译和生成执行计划，而是直接运行执行计划。
  system用户执行同一个sql select * from emp 时，也不再编译和生成执行计划，而是直接运行执行计划。 执行sql select * from Emp时，由于语句存在差异，需要按照步骤进行语法分析，编译，生成执行计划，运行执行计划。

共享池由库缓存和数据字典缓存组成
共享池的大小直接影响数据库的性能

（2）数据缓冲区（起重要影响）

  oracle中，用户不直接取硬盘中数据，而是通过数据缓冲区；进行update、delete操作，先把行记录从硬盘中取出，写入数据缓冲区，再在数据缓冲区进行修改，最后把数据缓冲区中的修改写入硬盘;进行insert操作，在数据缓冲区进行插入，再写入硬盘；
  数据缓冲区用于存储从磁盘数据文件中读取的数据，所有用户共享；
  服务器进程将读入的数据保存在数据缓冲区中，当后续的请求需要这些数据时可以在内存中找到，不需要再从磁盘中读取，提高了读取速度；
  数据缓存区的大小对数据读取速度有直接影响；

（3）日志缓冲区

  日志记录数据库的所有修改信息，日志信息首先产生于日志缓冲区；当日志缓冲区的日志数据达到一定数量时，后台进程会把日志数据写入日志文件中；相对而言，日志缓冲区对数据库性能影响较小

（4）Large池

  为了进行大的后台进程操作而分配的内存空间，主要指备份恢复，大型IO操作、并行查询（parallel）等；
并行查询

（5）Java池

  为了java应用而分配的内存空间

（6）Stream池

  为了stream应用而分配的内存空间 stream 流 高级复制技术

1.2.3 PGA

oracle实例中有3种不同类型的进程：

  用户进程：一个需要与oracle服务器进行交互的程序。当用户运行一个应用程序准备向数据库服务器发送请求时，即创建了用户进程（客户端）
  服务器进程：（服务器端）用于处理连接到该实例的用户进程的请求。当用户连接到oracle数据库实例创建会话时，即产生服务器进程（用户进程和服务器进程一一对应）
  后台进程：（服务器端）

  PGA包含单个服务器进程所需要的数据和控制信息，比如每个session传入的sql绑定变量以及对该session进行控制的控制信息。如果该session进行了排序或者hash连接操作，也会使用PGA中的内存。PGA是在用户进程连接到数据库并创建一个会话时自动分配的，保存每个与oracle数据库连接的用户进程所需的信息。

专用连接模式：

  PGA有2种管理模式，共享连接模式（服务器进程和用户进程可以是多对多 一对多 多对一的关系）和 专用连接模式（一对一的关系）。大多数情况下，采用专用连接模式，用户在客户端启动一个应用进程，就是在客户端启用一个用户进程；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，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，服务器进程立刻中止。

（会话是用户与oracle服务器的单个连接，当用户与服务器建立连接时创建会话，当用户与服务器断开连接时关闭会话，从v$session视图中查看会话信息）

select * from v$session;

select * from v$sql;

1.2.4 后台进程

select * from v$process;

（1）PMON 进程监控进程

  用户进程中止，服务器进程的PGA内存应该立刻被回收，PMON负责监控这一过程；

PMON的作用：
  清除出现故障的进程；
  释放所有当前挂起的锁定；
  释放故障进程使用的资源；

（2）SMON 系统监控进程

  在实例失败之后，重新打开数据库时自动恢复实例；
  整理数据文件的自由空间，将相邻区域结合起来；
  释放不再使用的临时段；

（3）DBWR 数据写入进程

  管理数据缓冲区，将最近使用过的块保存在内存中；
  将修改后的缓冲区数据写入数据文件中。

select * from v$process where program like '%DBW%';

  当前DBWR进程只有一个，若频繁写数据库，增加DBWR进程数据，可加快数据缓冲区的脏数据写入数据文件。

修改 db_writer_processes 参数

alter system set db_writer_processes=3;

添加scope

 alter system set db_writer_processes=3 scope=spfile;

注：
SCOPE = SPFILE
  此更改写入初始化参数文件，更改将在下次启动时生效。动态参数与静态参数都一样可以。也是静态参数唯一可以使用的方式。

SCOPE = MEMORY
  只在内存上修改，立即生效，但重启后将不再生效，因为并没有写入到初始化参数文件。只适用于动态参数，静态参数则不允许。

SCOPE = BOTH
  既写入到初始化参数文件，也在内存上修改，立即生效。同样也只适用于动态参数，静态参数则不允许。

（4）LGWR 日志写入进程

  负责将日志缓冲区中的日志数据写入到日志文件。
  系统有多个日志文件，该进程以循环的方式将数据写入文件

（5）CKPT 检查点进程

  防止实例崩溃的进程；
检查点包括2种：完全检查点、增量检查点

  完全检查点只有在以下2中情况下被触发：
1.用户发出 alter system checkpoint
2.除了shutdown abort以外其他方式正常关闭数据库

增量检查点触发情况：
1.每隔3秒
2.在线日志切换

1.2.5 11g的自动内存管理

  自动内存管理 AMM（auto memory management） ：只需要为oracle的整体使用分配一个总的内存大小即可

初始化参数 statistics_level为typical或all,才可以启动AMM

新的初始化参数memory_target来定义整个内存的大小，即SGA和PGA总的大小

新的初始化参数memory_max_target来定义memory_target最大能达到的值

注：如果使用AMM，则sga_target和pga_aggregate_target的值应该设置为0

11g的后台进程MMAN,用于进行自动内存管理

修改内存最大值，（这里有个坑，若没有修改pga使用内存大小，直接降低最大内存，会导致实例无法启动，慎重）

alter system set  memory_target=5000m;

alter system set  memory_max_target=5500m scope=spfile;

1.3 数据库

  oracle数据库由操作系统文件组成，这些文件为数据库信息提供实际物理存储区。oracle数据库包括逻辑结构和物理结构

1.3.1 物理结构（数据库中一组操作系统文件）

  主要物理文件（丢失这些文件，数据库不可继续运行，需要进行介质恢复）分为三类：

（1）数据文件：数据文件用于存储数据库数据，如表、索引数据

（2）控制文件：记录数据库物理结构的二进制文件

（3）在线日志文件：记录数据库所有修改信息，用于故障恢复

注： 现有的每个在线日志文件组内仅有一个文件，需要扩展； 对于DBF文件，有的访问频繁，有的访问少，可调整DBF文件到不同的磁盘；

  非主要物理文件：
在windows系统中不要求配置ORACLE_HOME,注意在linux系统中ORACLE_HOME指此目录

（1）参数文件（pfile spfile）:
从9i开始，使用spfile启动，没有pfile文件

（2）密码文件：
sys用户的密码

（3）告警和跟踪文件：

（4）归档日志文件

（5）备份文件

1.3.2 逻辑结构（数据库创建之后形成的逻辑概念之间的关系）

（1）表空间

  数据库最大的逻辑单位，一个oracle数据库至少包含一个表空间，名为SYSTEM的系统表空间
每个表空间由一个或多个数据文件组成，一个数据文件只能和一个表空间对应；表空间的大小等于构成这个表空间的所有数据文件大小之和

创建表空间语法：

CREATE TABLESPACE  testtbs datafile 'D:\software\oracle\oradata\orcl\testtbs.dbf' size 10m autoextend on;

select * from v$tablespace;

SYSTEM:系统表空间，存放系统最基本的信息，如果SYSTEM表空间坏了，ORACLE无法启动。

SYSAUX:10g引入的，作为SYSTEM的辅助表空间，用来减少SYSTEM表空间负荷，以前其他表空间的一些组件，放入SYSAUX表空间中。 如之前SYSTEM表空间中LOGMINER

TEMP:临时表空间，当排序不能在分配的空间中完成时，就会使用磁盘排序的方式，即oracle实例中临时表空间中进行

UNDOTBS1:撤销表空间，是UNDO类型的表空间，保存用户进行DML操作时，修改前的数据；

USERS:数据库默认的永久表空间
新建用户

SELECT * FROM DBA_USERS d WHERE  d.username='CZ';

用cz用户创建表

select * from dba_tables d where d.OWNER='CZ' and d.TABLE_NAME='MT' ;

修改表默认表空间

alter database default tablespace testtbs;

EXAMPLE:数据库测试用例所涉及的表空间

（2）段

  段是构成表空间的逻辑存储结构，段由一组区组成；按照段存储的特性，将段划分为若干种类型，主要有数据段、索引段、回退段、临时段

（3）区

  区为段分配空间，是由连续的数据块组成；当段中所有表空间已完全使用时，系统自动为该段分配一个新区；区不能跨数据文件存在，只能存在于一个数据文件中

（4）块

  数据块是oracle服务器所能分配、读取或写入的最小存储单元；oracle服务器以数据块为单位管理数据文件存储空间；
查看块大小（单位 字节）

即便需要读取的字节数只有个位数，从磁盘读取到数据缓冲区交给用户，仍然需要把个位字节数的内容所在的数据块8k字节，完整地读取

（5）模式

  模式是对用户所创建的数据库对象的总称；模式包括表、视图、索引、同义词、序列、过程、程序包等。 可视为，模式=用户