数据库底层有些啥（以Oracle为例）

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已于 2024-08-25 20:14:13 修改

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文章标签：数据库 oracle

于 2024-08-25 20:03:25 首次发布

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数据库底层有些啥（以Oracle为例）

什么是数据库

首先，问一个经典的问题，什么是数据库？”数据库是物理操作系统文件或磁盘的集合。“也就是说，数据库其实是死的，就是一堆磁盘文件，那么数据库是怎么为应用提供服务呢？这就是另一个概念了：实例。“实例是一组Oracle后台进程/线程以及一个共享内存区。”实例中的进程和内存区是数据库运转的关键。它们调动CPU，对磁盘进行读写，一边为应用提供服务，一边维护数据库。绝大多数情况下，数据库和实例都是一对一的关系，因此下文就不区分数据库和实例了。可以看出，数据库底层就三个东西：文件、进程和内存结构。

一、数据库文件

Oracle数据库中有10种以上的文件，而对于开发而言，最常见到的就是数据文件和重做日志文件了。

1）数据文件

数据文件体系可以概括为：表空间、段、区段和块，四者之间是包含关系。

表空间

1）system表空间
真正的Oracle数据字典
2）sysaux表空间
非字典对象
3）user表空间
这里面存储的就是用户数据了，所有用户创建的表的数据都在这里存储。

段

段结构中最常见是：
1）表段、表分区段、子分区段：存储表的数据或者表分区的数据等等；
2）索引段、索引分区段：保存索引结构
3）回滚段：旧数据副本，以备回滚
4）临时段：临时数据、排序数据

2）重做日志文件

在线重做日志

形式：磁盘文件；
作用：在断电恢复时，将系统恢复到断电前的时刻，避免因为内存（数据库缓冲区缓存）在断电后数据清空导致数据丢失，维护数据库的持久性。
工作机制：在断电重启时，利用在线重做日志，对事务进行重放，以同样的方式修改与提交。
维护机制：数据变更时，在缓冲区缓存中进行变更，并将重做这些修改所需的全部信息保存在重做日志缓冲区中，**当commit时，将重做日志缓冲区的内容写到在线重做日志中。**只有缓存区中的数据被刷到磁盘上，重做日志才可以被覆盖。
如果每次commit时，都把数据从内存刷回磁盘，也可以保证数据库的持久性。但是，将数据刷回磁盘是分散写，将日志写到磁盘是连续写，连续写更快。

归档重做日志

形式：磁盘文件；
作用：当磁盘异常时，用于恢复数据库。
工作机制：上个时间点的备份文件+上个时间点至今的归档重做日志–>最新数据
维护机制：开启archivelog模式时，当覆盖在线重做日志时，将在线重做日志备份。

二、数据库内存结构

内存体系：

1、PGA
进程全局区，一个进程或线程专用的内存
2、UGA
用户全局区，与特定的会话相关联。若是专用服务器连接，则属于PGA；若是共享服务器连接，则属于SGA。
3、SGA
系统全局区

SGA

1）固定SGA：SGA的自启区
2）重做缓存区：用于缓存在线重做日志
3）块缓冲区缓存
a)从磁盘中读的数据库块
b)将要写到磁盘的数据库块
4）共享池
5）大池：用于大块内存的分配，如UGA
6）Java池
7）流池

共享池

形式：内存结构
作用：缓存“程序”，如PLSQL代码、系统参数、数据字典缓存（数据库对象的已缓存信息）
工作机制：多个会话执行同一代码时，只加载一个副本，所有会话共享
维护机制：LRU（最近最少使用）；

三、数据库进程

1）服务器进程

是什么：进程或线程
作用：代表客户会话完成工作，接收应用向数据库发送的SQL语句并执行
工作机制：会话SQL–》连接–》服务器进程
连接：
a）专用服务器连接：客户连接与服务器进程一对一映射
b）共享服务器连接：由调度程序将客户连接的请求放在请求队列中，由第一个可用的共享服务器进程来处理
c）数据库常驻连接池