Oracle的体系结构总结（oracle体系结构包括）

本章偏向Oracle理论 ，本章不熟练不影响我们Oracle应用开发的学习，这章也是Oracle资格开始OCP和OCM比较头痛的。

Oracle整个体系结构如下图所示：

1、oracle实例

Oracle实例也叫例程（instance），Oracle 例程是后台进程和内存结构的组合。只有启动例程后，才能访问数据库中的数据。每次启动例程时，会分配系统全局区(SGA) 并启动Oracle 后台进程

SGA 也称作共享全局区，用于存储数据库进程共享的数据库信息。它包含有关Oracle 服务器的数据和控制信息，在Oracle 服务器所在计算机的虚拟内存中分配

后台进程代表调用进程执行各种功能。它们把为每个用户运行的多个Oracle 程序所处理的功能统一起来。后台进程执行输入/输出(I/O)，并监视其它Oracle 进程来提高并行性，从而使性能和可靠性更加优越

2、系统全局区SGA

系统全局区(System Global Aera,简称SGA)组成：

（1）Shared pool（共享池）

Shared pool（共享池）含library cache（库高速缓存：存最近的PLSql和Sql）以及data dictionary cache（数据字典高速缓存：存数据定义、表、索引、列等对象）

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。Shared Pool的大小由参数SHARED_POOL_SIZE决定。在32位系统中，这个参数的默认值是8M，而64位系统中的默认值位64M。最大为4G

（2）database buffer cache（数据库缓冲区高速缓存）：存储数据块（block）

数据库缓存Library Cache中包括共享SQL区（Shared SQL Areas）、PL/SQL存储过程、包和控制结构（如锁、库缓存句柄），用于sql语句以及PL/SQL程序单元（存储过程、函数、包、匿名PL/SQL 块和触发器）的解析、内存分配

数据字典高速缓存（Dictionary Cache）:数据字典是关于数据库的参考信息、数据库的结构信息和数据库中的用户信息的一组表和视图的集合，如我们常用到的V$视图、DBA_视图都属于数据字典。在SQL语句解析的过程中，Oracle可以非常迅速的访问（如果需要的话）这些数据字典，在SQL Trace中，这种对数据字典的访问就被统计为回调（recursive calls）

（3）redo log buffer：记录block的全部更改 　

Redo Log Buffer是SGA中一段保存数据库修改信息的缓存。这些信息被存储在重做条目(Redo Entry)中.重做条目中包含了由于INSERT、UPDATE、DELETE、CREATE、ALTER或DROP所做的修改操作而需要对数据库重新组织或重做的必须信息。在必要时，重做条目还可以用于数据库恢复。重做条目是Oracle数据库进程从用户内存中拷贝到Redo Log Buffer中去的。重做条目在内存中是连续相连的。后台进程LGWR负责将Redo Log Buffer中的信息写入到磁盘上活动的重做日志文件（Redo Log File）或文件组中去的。

参数LOG_BUFFER决定了Redo Log Buffer的大小。它的默认值是512K（一般这个大小都是足够的），最大可以到4G。当系统中存在很多的大事务或者事务数量非常多时，可能会导致日志文件IO增加，降低性能。这时就可以考虑增加LOG_BUFFER

（4）large pool：分担shared pool部分工作以及用于RMAN和并行消息缓冲等

大池是SGA中的一块可选内存池，用于共享服务（Shared Server MTS方式中）的会话内存和Oracle分布式事务处理，并行查询，IO服务进程以及Oracle备份和恢复操作（启用了RMAN时），根据需要时配置。参数LARGE_POOL_SIZE设置大池的大小。大池是属于SGA的可变区（Variable Area）的，它不属于共享池

（5）java pool：存储java命令

Java池也是SGA中的一块可选内存区，它也属于SGA中的可变区。Java池的内存是用于存储所有会话中特定Java代码和JVM中数据。Java池的使用方式依赖于Oracle服务的运行模式。Java池的大小由参数JAVA_POOL_SIZE设置。Java Pool最大可到1G

3、后台进程

后台进程组成：

DBWR ：负责把dirty buffer数据写入数据文件

LGWR ：负责把redo log buffer内数据写入redo log file

SMON ：负责例程恢复（前滚，回退未提交事务处理，开库）、合并空闲空间，回收临时段 　 PMON ：负责回退事务处理，释放锁，释放资源、重启调度程序

CKPT ：每隔三秒，CKPT 进程就会向控制文件存储数据，以标识重做日志文件中恢复操作的起始位置，该操作称作检查点。

DBWR：

该进程负责将缓冲区脏数据写入数据文件，是缓冲存储区管理的一个ORACLE后台进程。当缓冲区中的一个空闲缓冲区被修改，它被标志为"弄脏"，DBWR的主要任务是将"弄脏"的缓冲区写入磁盘，使缓冲区保持"干净"。由于缓冲存储区的缓冲区填入数据库或被用户进程弄脏，未用的缓冲区的数目减少。当未用的缓冲区下降到很少，以致用户进程要从磁盘读入块到内存存储区时无法找到未用的缓冲区时，DBWR将管理缓冲存储区，使用户进程总可得到未用的缓冲区。

ORACLE采用LRU（LEAST RECENTLY USED）算法（最近最少使用算法）来释放近期未访问缓冲区，使I/O最小。在下列情况预示DBWR 要将弄脏的缓冲区写入磁盘：

（1、正常检查点

（2、dirty buffer达到阀值，该临界长度为参数DB-BLOCK-WRITE-BATCH的值的一半

（3、出现超时（每次3秒）

（4、删除或截断表

SMON：

该进程实例启动时执行实例恢复，SMON对有故障的实例进行实例恢复：前滚以恢复尚未记入数据文件但已经记入联机重做日志中的数据，打开数据库以便用户可以登录，最后回滚尚未提交的事务。此外，SMON也执行诸如合并空闲空间，收回不再用的临时段空间等空间维护功能

PMON：

该进程在用户进程出现故障时执行进程恢复，负责清理内存和释放该进程所使用的资源。例如：它要重置活动事务表的状态，回退用户的当前事务处理，释放锁，将该故障的进程的ID从活动进程表中移去。PMON还周期地检查调度进程（DISPATCHER）和服务器进程的状态，如果已死，则重新启动（不包括有意删除的进程）

4、oracle数据库系统文件的组成

Oracle数据库组成文件包括：

数据文件（ Data files ）物理存储ORACLE数据库数据的文件，作为操作系统文件而存在。数据以ORACLE二进制方式存储在数据文件中

控制文件（Control Files）：一个较小的二进制文件，不可读或手工编辑，用于描述数据库结构。它是数据库的心脏

重做日志文件（ Redo log files ） ：用于记录数据库的所有修改信息，在数据库恢复时被ORACLE使用

其他关键文件结构：

参数文件 ：用来定义Oracle 例程的特性

口令文件 ：用来验证哪些用户有权启动和关闭Oracle 例程

归档日志文件：是重做日志文件的脱机副本，当必须从介质失败中进行恢复时可能会需要这些副本

5、重做日志文件结构

数据库管理员可设置Oracle 数据库以维护联机重做日志文件副本，来避免由于单点故障丢失数据库信息

（1）联机重做日志文件组：

一组相同的联机重做日志文件副本称作联机重做日志组。LGWR 后台进程向组内所有联机重做日志文件并发写入相同信息。为保证数据库的正常操作，Oracle 服务器最少需要两个联机重做日志文件组

（2）联机重做日志文件成员：

组内的每个联机重做日志文件称为成员。组内的每个成员都有相同的日志序列号和同样的大小。Oracle 服务器每次写入日志组时，都分配一个日志序列号以唯一地识别每个重做日志文件。当前日志序列号存储在控制文件和所有数据文件的标头内

Oracle 服务器将对数据库所做的所有更改按顺序记录到重做日志缓冲区中。LGWR 进程把重做条目从重做日志缓冲区写入联机重做日志组的其中一个组，这个组叫做当前联机重做日志组。重做日志文件是以循环方式使用的。一旦某个重做日志文件被写满，LGWR 就会移动到下一个日志组。这称为日志切换，同时还将执行检查点操作，将信息写入控制文件

如果数据库配置为在NOARCHIVELOG 模式下，每次联机重做日志文件已满并发生日志切换时，都要覆盖联机重做日志文件。如果数据库配置为在ARCHIVELOG 模式运行下，那么必须将已满的联机重做日志文件的不活动组归档

对重作日志文件的操作分为以下几种：添加联机重作日志组、删除联机重作日志组、添加联机重作日志成员、删除联机重作日志成员、强制执行日志切换