Oracle学习笔记 Oracle Architectural Components（Oracle 架构组件）

Oracle数据库架构是一个高度复杂和精细的系统，涵盖了多个层次和组件。了解Oracle数据库的架构非常重要，因为它有助于数据库管理员(DBA)理解数据存储、内存管理、进程管理、恢复机制和性能优化等方面。Oracle数据库架构通常包括两个主要组成部分：数据库实例（Instance） 和 数据库（Database）。

实例包括内存结构和后台进程，负责数据库的运行和管理；而数据库是由数据文件、控制文件、重做日志文件等物理文件组成的，存储实际的数据。表空间用于将数据库对象分配到不同的逻辑存储区域。

1. 数据库实例（Instance）

数据库实例是Oracle数据库的一个运行时环境，由内存结构和后台进程组成。它是与物理数据库文件配合使用的，当数据库启动时，Oracle会为该实例分配所需的内存并启动后台进程。实例和数据库是两个不同的概念，实例是数据库的活动部分，数据库是数据库文件的集合。

实例的组成：

• 内存结构（Memory Structures）：- SGA（System Global Area）：系统全局区，SGA是一个共享内存区域，多个Oracle进程共享这个内存区域。SGA包含了多个重要的组件，包括：- 数据库缓冲区（Database Buffer Cache）：缓存最近使用的数据块。所有的数据库读写操作都会经过这个缓冲区。- 共享池（Shared Pool）：缓存SQL语句和数据字典信息，优化SQL执行效率。共享池包含了两部分：- 库缓存（Library Cache）：存储已解析的SQL语句，避免重复解析。- 数据字典缓存（Data Dictionary Cache）：存储数据库对象（如表、列、索引等）的信息。- 重做日志缓冲区（Redo Log Buffer）：记录数据库的事务更改，以便在发生故障时进行恢复。- 大型池（Large Pool）：用于存储与并行查询、RMAN恢复等操作相关的内存。- 流池（Stream Pool）：用于管理流复制的内存结构。- PGA（Program Global Area）：程序全局区，是每个用户进程的私有内存区域。PGA存储与用户会话相关的所有信息，包括排序区、会话状态、SQL执行的临时数据等。

后台进程（Background Processes）：

数据库实例包含多个后台进程，这些进程负责管理实例的运行，确保数据的一致性、完整性和持久性。常见的后台进程包括：

• DBWR（Database Writer）：数据库写进程，将数据库缓冲区中的数据块写入数据文件。
• LGWR（Log Writer）：日志写进程，将重做日志缓冲区中的内容写入重做日志文件。
• CKPT（Checkpoint）：检查点进程，负责定期更新控制文件和数据文件头，标记检查点。它确保数据文件与重做日志的同步，以便在数据库崩溃后进行恢复。
• SMON（System Monitor）：系统监控进程，负责恢复数据库中的崩溃事务、清理临时段和管理数据库的健康状态。
• PMON（Process Monitor）：进程监控进程，负责检测用户进程的异常并释放相关资源。

2. 数据库（Database）

数据库指的是存储在磁盘上的所有物理文件的集合，它包含了所有的数据库对象（如表、索引、视图等）。Oracle数据库通过实例对这些文件进行管理。一个Oracle数据库可以有多个实例，尤其是在使用集群环境时。

数据库的组成：

• 数据文件（Data Files）：- 数据文件是存储数据库数据的物理文件。每个表空间至少有一个数据文件，用来存储表、索引等数据库对象的数据。数据文件是数据库的基本存储单元。
• 控制文件（Control Files）：- 控制文件记录了数据库的结构信息，包括数据库名称、数据文件和日志文件的位置、数据库的当前状态等。它是恢复数据库的重要依据。- 控制文件一般是多个副本存储在不同的位置，确保高可用性。
• 重做日志文件（Redo Log Files）：- 重做日志文件记录了所有对数据库的修改，保证了数据的一致性和恢复能力。每次数据库执行修改操作时，都会先将相关操作记录到重做日志文件中。- 重做日志文件一般由多个日志组组成，每个日志组包含一个或多个日志文件。
• 归档日志文件（Archived Redo Log Files）：- 归档日志是指在重做日志文件满时，日志文件会被归档保存。归档日志用于数据库恢复，特别是在远程备份和灾难恢复中非常重要。

3. 表空间（Tablespaces）

表空间是Oracle数据库中的逻辑存储单位。一个数据库由多个表空间组成，每个表空间包含一个或多个数据文件。表空间负责对数据库对象进行组织和分配物理存储。

表空间的组成：

• 系统表空间（SYSTEM）：- 存储Oracle数据库的核心数据字典，包括表、视图、索引等系统级的对象。
• 用户表空间（USERS）：- 存储用户定义的表、索引、视图等数据库对象。
• 临时表空间（TEMP）：- 存储临时数据，通常用于排序和哈希操作，不持久化数据。
• 撤销表空间（UNDO）：- 存储撤销段，用于回滚操作、保证事务一致性和并发控制。

4. 数据库链接（Database Links）

数据库链接允许一个数据库访问另一个数据库。通过数据库链接，用户可以跨多个数据库执行查询和操作。在分布式数据库系统中，数据库链接是一种重要的机制。

5. Oracle网络组件（Oracle Net）

Oracle网络组件用于客户端和服务器之间的通信。它使客户端能够访问数据库实例并与之交互。Oracle通过Oracle Net服务（通常称为Listener）来管理这些连接请求。

常见网络组件：

• Listener：一个后台进程，负责监听并接受客户端连接请求，处理数据库连接的建立。
• SQL*Net：一个协议，用于在客户端和数据库服务器之间传输数据。