OracleDB体系结构

### OracleDB体系结构详解 #### 一、Oracle数据库体系结构概览 Oracle数据库以其高度可靠的性能、丰富的功能和广泛的应用场景而闻名于世。本文旨在深入解析Oracle数据库的体系结构，帮助读者理解其核心组件及运作原理。 #### 二、Oracle数据库与网格计算 ##### 2.1 网格计算简介 Oracle数据库10g中的“g”代表网格(Grid)，这标志着Oracle在数据库设计上的一个重要转折点，即向网格计算迈进。网格计算是一种分布式计算模型，能够将网络中多台计算机的计算资源聚合起来协同工作，从而提高整体性能和效率。全球网格论坛(Global Grid Forum, GGF)是一个致力于制定网格计算标准的国际组织，成员包括来自学术界、研究机构以及商业公司的专家。 ##### 2.2 Oracle的网格计算技术 Oracle的网格计算技术主要包括以下几个方面： 1. **Automatic Storage Management (ASM)**：自动存储管理系统提供了高效的存储管理方案，能够跨多个磁盘自动平衡数据分布，提高存储资源的利用率。 2. **Real Application Clusters (RAC)**：实现了数据库级别的高可用性和负载均衡，允许多个实例同时访问同一个数据库，显著提升了系统的可扩展性和性能。 3. **Oracle Streams**：一种高级数据复制技术，支持实时数据同步和异步数据传输，适用于数据仓库、数据分发等应用场景。 4. **Enterprise Manager Grid Control**：提供了一个统一的管理平台，用于监控和管理整个网格环境中的数据库和其他资源，简化了复杂的运维工作。 #### 三、Oracle数据库实例结构 ##### 3.1 实例与数据库的关系 每一个运行的Oracle数据库都与一个Oracle实例相关联。当数据库服务器启动时，Oracle软件会分配一个称为系统全局区(System Global Area, SGA)的共享内存区域，并启动多个Oracle后台进程。这些由SGA和后台进程组成的组合构成了一个Oracle实例。启动实例之后，可以装载并打开数据库，使授权用户能够访问数据库。 ##### 3.2 Oracle内存结构 Oracle数据库的内存结构主要由以下部分组成： 1. **系统全局区(SGA)**：SGA是所有服务器进程和后台进程共享的一个内存区域，用于存储数据库的控制信息和数据。 - **数据库缓冲区高速缓存**：缓存从数据库检索的数据块，提高数据访问速度。 - **重做日志缓冲区**：缓存重做信息，直到可以将其写入磁盘中的物理重做日志文件，以便实例恢复。 - **共享池**：缓存可在用户间共享的各种结构，如SQL语句、游标等。 - **大型池**：为某些大型进程（如备份和恢复操作）提供额外的内存空间。 - **Java池**：存储JVM中所有特定会话的Java代码和数据。 - **Streams池**：由Oracle Streams使用。 2. **程序全局区(Program Global Area, PGA)**：PGA是每个服务器进程或后台进程专有的内存区域，用于存储该进程的数据和控制信息。 ##### 3.3 进程结构 Oracle服务器在收到应用程序或工具（如EnterpriseManager）请求时，会创建服务器进程来执行相应的命令。此外，Oracle服务器还会创建一组后台进程，用于处理实例运行过程中涉及的大量后台任务，例如数据读写、故障恢复等。 ##### 3.4 Oracle实例管理 Oracle数据库服务器由Oracle数据库和Oracle实例组成。Oracle实例包括SGA内存结构和后台进程。其中，后台进程是处理实例运行中涉及任务的关键组件，常见的后台进程包括： 1. **系统监视器(SMON)**：执行崩溃恢复任务。 2. **进程监视器(PMON)**：执行进程清理任务。 3. **数据库写进程(DBWn)**：将修改后的块从数据库缓冲区高速缓存写入磁盘中的数据文件。 4. **检查点(CKPT)**：更新数据库的所有数据文件和控制文件，指出最新的检查点位置。 5. **日志写进程(LGWR)**：将重做日志条目写入磁盘。 6. **归档进程(ARCn)**：发生日志切换时将重做日志文件复制到归档存储器。 #### 四、数据库缓冲区高速缓存与服务器进程 当处理查询时，Oracle服务器进程会在数据库缓冲区高速缓存中查找所需的所有数据块。如果未在数据库缓冲区高速缓存中找到数据块，则服务器进程会从磁盘读取数据块并将其放入缓存中。这种方式极大地提高了数据访问的速度，减少了磁盘I/O操作的次数。 Oracle数据库体系结构涉及多个层次的管理和优化策略，从内存结构到进程管理，再到实例管理，每一层都有其独特的功能和技术特点。了解这些基础知识对于有效地利用Oracle数据库至关重要。