数据库逻辑结构大全(精)

Oracle数据库逻辑结构

2.1.1Oracle系统体系结构

话说与其他数据库产品不同，Oracle有其自己独特的系统体系结构。Oracl e系统体系结构是整个Oracle服务器系统的框架，是管理和应用Oracle数据服务器的基础和核心。

Oracle系统体系结构由三部分组成：逻辑结构、物理结构和实例。其中，实例是维系物理结构和逻辑结构的核心，如图2-1和图2-2所示。图2-1表明了数据库三级模式及其物理文件之间的关系。

图2-1 数据库模式及其物理文件关系示意图

图2-2 Oracle系统体系结构与功能

不论是Oracle的应用开发还是数据库管理都是以实例作为切入点的。只不过Oracle的应用程序开发主要是以数据库的逻辑对象为主(如表、索引和视图等),而数据库管理则是针对数据库的全部内容。Oracle数据库由构成物理结构的各种文件组成，如数据文件、控制文件和重做日志文件等；实例是Oracle在内存中分配的一段区域SGA和服务器后台进程的集合。Oracle数据库服务器就是数据库和实例的组合。

2.1.2Oracle逻辑结构

Oracle的逻辑结构是一种层次结构。主要由：表空间、段、区和数据块等概念组成。逻辑结构是面向用户的，用户使用Oracle开发应用程序使用的就是逻辑结构。数据库存储层次结构及其构成关系,结构对象也从数据块到表空间形成了不同层次的粒度关系，如图2-3和图2-4所示。

图2-3 Oracle 10g数据库层次结构图图2-4 段、区和数据块之间的关系

1.数据块

Oracle数据块（Data Block）是一组连续的操作系统块。分配数据库块大小是在Oracle数据库创建时设置的，数据块是Oracle读写的基本单位。数据块的大小一般是操作系统块大小的整数倍，这样可以避免不必要的系统I/O操作。从Oracle9i开始，在同一数据库中不同表空间的数据块大小可以不同。数据块是O racle最基本的存储单位，而表空间、段、区间则是逻辑组织的构成成员。在数据库缓冲区中的每一个块都是一个数据块，一个数据块不能跨越多个文件。

数据块的结构主要包括：

·标题：包括一般的块信息，如块地址，段类型等。

·表目录：包括有关表在该数据块中的行信息。

·Oracle体系结构第2章 行目录：包括有关在该数据块中行地址等信息。 ·行数据：包括表或索引数据。一行可跨越多个数据块。

·空闲空间：分配空闲空间是用于插入新的行和需要额外空间的行更新。

通过空间管理参数pctfree可控制空闲空间的使用。空闲空间的管理既可以是自动的也可以是手动的。

在数据操作中，有两种语句可以增加数据库块的空闲空间：一个是Delete 删除语句，另一个是Update更新现有行。释放的空闲空间可用于insert语句，如果insert语句是与产生空闲空间的语句在同一个事务之中，并在其后执行，则insert语句可直接使用生成的空闲空间。如果insert语句是在一个与产生空闲空间的语句相分离的事务中，则insert语句可在其他事务提交后，并在其需要空间时，使用之前产生的空闲空间。

数据块中释放的空间可能是连续的，也可能不连续。Oracle只有在出现下列情况时，才会合并数据块的空闲空间：当insert或update语句要使用一个数据块，该数据块的空闲空间足以存储新的一行，而且空闲空间均是碎片，数据块中连续空间无法插入一行的时候。除此而外，Oracle在系统性能下降时也需要压缩数据块的空间。

能够对空闲空间产生影响的参数有两个：pctfree和pctused。对于手工管理的表空间，在特定段中的所有数据块，可使用两个空间管理参数pctfree和p ctused来控制insert和update对空闲空间的使用。当创建或修改表时可指定这两个参数。创建或修改一个拥有自己的索引段的索引时可指定pctfree参数。

pctfree参数为块中行的更新预留了空闲空间的最小百分比，默认值为10。例如，假定在Create table语句中指定了pctfree为20，则说明在该表的数据段内每个数据块的20%被作为可利用的空闲空间，用于更新已在数据块内存在的数据行。其余80%是用于插入新的数据行，直到达到80%为止。显然，pctfree 值越小，则为现存行更新所预留的空间越少。因此，如果pctfree设置得太高，则在全表扫描期间增加I/O，浪费磁盘空间；如果pctfree设置得太低，则会导致行迁移。

pctused参数设置了数据块是否是空闲的界限。当数据块的使用空间低于pc tused的值时，此数据块标志为空闲，该空闲空间仅用于插入新的行。如果数据块已经达到了由pctfree所确定的上边界时，Oracle就认为此数据块已经无法

再插入新的行。例如，假定在Create table语句中指定pctused为40，则当小于或等于39时，该数据块才是可用的。所以，可将数据块填得更满，这样可节省空间，但却增加了处理开销，因为数据块的空闲空间总是要被更新的行占据，所以对数据块需要频繁地进行重新组织。比较低的pctused增加了数据库的空闲空间，但减少了更新操作的处理开销。所以，如果pctused设置过高，则会降低磁盘的利用率导致行迁移；若pctused设置过低，则浪费磁盘空间，增加全表扫描时的I/O输出。pctused是与pctfree相对的参数。

那么，如何选择pctfree和pctused的值呢？有个公式可供参考。显然，pc tfree和pctused的之和不能超过100。若两者之和低于100，则空间的利用与系统的I/O之间的最佳平衡点是：pctfree与pctused之和等于100%减去一行的大小占块空间大小的百分比。例如，如果块大小为2048字节，则它需要100个字节的开销，而行大小是390字节（为可用块的20%）。为了充分利用空间，pc tfree与pctused之和最好为80%。

那么，怎样确定数据块大小呢？有两个因素需要考虑：

一是数据库环境类型。例如，是DSS环境还是OLTP环境？在数据仓库环境（OLAP或DSS）下，用户需要进行许多运行时间很长的查询，所以应当使用大的数据块。在OLTP系统中，用户处理大量的小型事务，采用较小数据块能够获得更好的效果。

二是SGA的大小。数据库缓冲区的大小由数据块大小和初始化文件的db_block_ buffers参数决定。最好设为操作系统I/O的整数倍。

2．区

区（Extent）也称为数据区，是一组连续的数据块。当一个表、回滚段或临时段创建或需要附加空间时，系统总是为之分配一个新的数据区。一个数据区不能跨越多个文件，因为它包含连续的数据块。使用区的目的是用来保存特定数据类型的数据，也是表中数据增长的基本单位。在Oracle数据库中，分配空间就是以数据区为单位的。一个Oracle对象包含至少一个数据区。设置一个表或索引的存储参数包含设置它的数据区大小。

3．段

段（Segment）是由多个数据区构成的，它是为特定的数据库对象（如表段、索引段、回滚段、临时段）分配的一系列数据区。段内包含的数据区可以不连续，并且可以跨越多个文件。使用段的目的是用来保存特定对象。

一个Oracle数据库有4种类型的段：

·数据段：数据段也称为表段，它包含数据并且与表和簇相关。当创建一个表时，系统自动创建一个以该表的名字命名的数据段。

·索引段：包含了用于提高系统性能的索引。一旦建立索引，系统自动创建一个以该索引的名字命名的索引段。

·回滚段：包含了回滚信息，并在数据库恢复期间使用，以便为数据库提供读入一致性和回滚未提交的事务，即用来回滚事务的数据空间。当一个事务开始处理时，系统为之分配回滚段，回滚段可以动态创建和撤销。系统有个默认的回滚段，其管理方式既可以是自动的，也可以是手工的。

·临时段：它是Oracle在运行过程中自行创建的段。当一个SQL语句需要临时工作区时，由Oracle建立临时段。一旦语句执行完毕，临时段的区间便退回给系统。

4．表空间

Oracle数据库（tablespace）是由若干个表空间构成的。任何数据库对象在存储时都必须存储在某个表空间中。表空间对应于若干个磁盘文件，即表空间是由一个或多个磁盘文件构成的。表空间相当于操作系统中的文件夹，也是数据库逻辑结构与物理文件之间的一个映射。每个数据库至少有一个表空间，表空间的大小等于所有从属于它的数据文件大小的总和。

在Oracle 10g中有以下几种比较特殊的表空间：

（1）系统表空间

系统表空间（system tablespace）是每个Oracle数据库都必须具备的。其功能是在系统表空间中存放诸如表空间名称、表空间所含数据文件等数据库管理所需的信息。系统表空间的名称是不可更改的。系统表空间必须在任何时候都可以用，也是数据库运行的必要条件。因此，系统表空间是不能脱机的。

系统表空间包括数据字典、存储过程、触发器和系统回滚段。为避免系统表空间产生存储碎片以及争用系统资源的问题，应创建一个独立的表空间用来单独存储用户数据。

（2）SYSAUX表空间

SYSAUX表空间是随着数据库的创建而创建的，它充当SYSTEM的辅助表空间，主要存储除数据字典以外的其他对象。SYSAUX也是许多Oracle 数据库的默认表空间，它减少了由数据库和DBA管理的表空间数量，降低了SYSTEM表空间的负荷。

（3）临时表空间

相对于其他表空间而言，临时表空间（temp tablespace）主要用于存储Or acle数据库运行期间所产生的临时数据。数据库可以建立多个临时表空间。当数据库关闭后，临时表空间中所有数据将全部被清除。除临时表空间外，其他表空间都属于永久性表空间。

（4）撤销表空间

用于保存Oracle数据库撤销信息，即保存用户回滚段的表空间称之为回滚表空间（或简称为RBS撤销表空间（undo tablespace））。在Oracle8i中是r ollback tablespace，从Oracle9i开始改为undo tablespace。在Oracle 10g 中初始创建的只有6个表空间sysaux、system、temp、undotbs1、example和u sers。其中temp是临时表空间，undotbs1是undo撤销表空间。图2-5是表空间与数据库及数据文件之间的对应关系。

图2-5 表空间与数据库及数据文件之间的对应关系

2.1.3管理表空间

在管理表空间时应遵循以下原则：

1）使用多重表空间。采用多重表空间可使数据库操作更灵活。主要体现在以下方面：

·将用户数据与数据字典数据相分离，并将不同表空间的数据文件分别存储在不同磁盘上可以降低I/O竞争。

·将一个应用的数据与其他应用相分离，可以避免表空间脱机时多个应用受到影响。

·可根据需要将单个表空间脱机，从而获得较好的可用性。

·通过为不同类型的数据库预留表空间，以达到优化表空间的目的，如更新较高的或只读，或临时段存储等。

·备份单个表空间。

2）为用户指定表空间限额。要创建、管理与使用表空间，必须首先以sys 用户并以as sysdba身份登录数据库。与Oracle9i不同，在Oracle 10g中，启动SQL*Plus时的帐户和口令不需加引号。命令格式是：

sqlplus sys/as sysdba

在Oracle 10g中，创建和管理表空间所使用的数据字典和权限及语句可归纳如下。

1．与表空间有关的数据字典

查询和使用与表空间有关的元数据均可从下列数据字典中获得。主要包括：dba_tablespaces、dba_users、dba_ts_quotas、user_tablespaces、user_ts_ quotas、user_extents、user_segments、user_free_space、dba_data_files、dba_extents、dba_free_space、dba_segments、dba_temp_files、dba_undo_e xtents、dba_rollback_segs、dba_data_files、v_$backup_datafile、v_$dat abase_block_corruption、v_$datafile、v_$datafile_copy、v_$datafile_he ader、v_$rollstat、v_$segment_statistics、v_$undostat等。以v_$开头的数据字典均保存为动态信息。

2．与使用表空间有关的系统权限

与表空间有关的主要系统权限有：create tablespace、alter tablespace、drop tablespace、manage tablespace和unlimited tablespace等。

其中，unlimited tablespace是允许用户无限制地访问所有表空间。出于安全考虑，在授予该权限给用户时应慎重。如果用户不需要该系统权限，最好撤销该权限，否则用户会利用该权限蓄意创建大量对象或复制数据，从而塞满表空间导致数据库服务器崩溃。

3．创建永久性的表空间

命令格式：

SQL>create[undo]tablespace tablespace

[datafile filespec[autoextend_clause][,filespec[autoextend_claus e]]...]

[{minimum extent integer[ k｜m]｜blocksize integer[k]｜{logging｜nologging}

｜default storage_clause｜{online｜offline}

｜{permanent｜temporary}｜extent_management_clause｜segment_managem ent_clause

}

[ minimum extent integer[k｜m]｜blocksize integer[k]

｜{logging｜nologging}｜default storage_clause｜{online｜offline}

｜{permanent｜temporary}｜extent_management_clause｜segment_managem ent_clause

]...

];

【例2-1】创建一个名为dalianren的表空间

SQL>create tablespace dalianren nologging

datafile′D:\oracle\product\10.2.0\oradata\dalianren\dalianren01. ora′size 50m blocksize 8192

extent management local uniform size 256k

segment space management auto;

4．使一个表空间脱机

命令格式：

SQL>alter tablespaceoffline;

【例2-2】将表空间dalianren脱机

SQL>alter tablespace dalianren offline;

注意 system表空间不能脱机。

5．使一个表空间联机

命令格式：

SQL>alter tablespaceonline;

【例2-3】将表空间dalianren联机

SQL>alter tablespace dalianren online;

6．使表空间只读

命令格式：

SQL>alter tablespaceread only;

【例2-4】将表空间dalianren更改为只读

SQL>alter tablespace dalianren read only;

7．使表空间可读可写

命令格式：

SQL>alter tablespaceread write;

【例2-5】将表空间dalianren更改为可读写

SQL>alter tablespace dalianren read write;

8．创建临时表空间

命令格式：

SQL>create temporary tablespace

tempfile′′

sizem autoextend

extent management local uniform size;

【例2-6】创建临时表空间temp

SQL>create temporary tablespace temp

tempfile ′D:\ oracle\product\10.2.0\oradata dalian\temp01.or a′

size 500m autoextend off

extent management local uniform size 512k;

注意虽然语句alter tablespace中带有temporary关键字，但不能使用带有temporary关键字的alter tablespace语句将一个本地管理的永久表空间转变为本地管理的临时表空间。必须使用create temporary tablespace语句直接创建本地管理的临时表空间。

9．添加临时表空间的数据文件

命令格式：

SQL>alter tablespaceadd tempfile ′′sizem;

【例2-7】为临时表空间temp_ren添加数据文件

SQL>alter tablespace temp_ren add tempfile ′D:\oracle\product\10.

2.0\oradata\dalian\temp_ren.dbf′size 100m;

10．调整临时表空间的数据文件

命令格式：

SQL>alter database tempfile ′′resizem;

【例2-8】调整临时表空间的数据文件大小

SQL>alter database tempfile ′D:\oracle\product\10.2.0\oradata\ test \temp_ren.ora′ resize 20m;

11．将表空间的数据文件或临时文件脱机

命令格式：

SQL>alter database datafile′′ offline;

或

SQL>alter database tempfile ′′ offline;

【例2-9】将表空间的数据文件或临时文件脱机

SQL>alter database datafile ′D:\oracle\product\10.2.0\oradata \dalian\temp_ren.ora′ offline;

或

SQL>alter database tempfile ′D:\oracle\product\10.2.0\oradata \dalian\temp_ren.ora′offline;

12.将临时表空间联机

命令格式：

SQL>Alter database tempfile ′′online;

【例2-10】将临时表空间联机

SQL>Alter database tempfile ′D:\oracle\product\10.2.0\oradata\ dalian\temp_ren.ora′ online;

13.删除表空间，但不删除其文件

命令格式：

SQL>drop tablespace;

【例2-11】删除表空间dalianren，但不删除其文件

SQL>drop tablespace dalianren;

14.删除包含目录内容的表空间

命令格式：

SQL>drop tablespaceincluding contents;

【例2-12】删除表空间dalianren及其包含的内容

SQL>drop tablespace dalianren including contents;

15．删除包含目录内容和数据文件在内的表空间

命令格式：

SQL>drop tablespaceincluding contents and datafi les;

【例2-13】删除表空间dalianren及其包含的内容以及数据文件

SQL>drop tablespace dalianren including contents and datafiles; 16．当含有参照性约束时，删除包含目录内容和数据文件在内的表空间命令格式：

SQL>drop tablespaceincluding contents and datafi les cascade constraints;

【例2-14】将表空间dalianren及其包含的内容、数据文件以及相关约束一同删除

SQL>drop tablespace dalianren including contents and datafiles ca scade constraints;

17．表空间更名

Oracle9i中不能直接将表空间更名。在Oracle 10g可直接更名永久表空间和临时表空间。但是，system和sysaux表空间不能更名。

命令格式：

SQL>alter tablespacerename to;

【例2-15】将表空间users更改为newusers

SQL>alter tablespace users rename to newusers;

在Oracle 10g中，如果一个撤销表空间通过使用pfile的实例被更名，则警告日志文件中将写入一个信息，提醒用户更改undo_tablespace的参数值。

注意当使用drop tablespace误删除了表空间之后，通过查看alert文件可以确定误操作的时间。该文件位于Oracle_Home\admin\\bdump目录下，名为alert_.log，如：D:\oracle\product\10.2.0\admin\test\bdump目录下的alert_test.log文件。

18．多重临时表空间

在Oracle 10g中增加了一个表空间组的概念，通过使用表空间组用户可以使用一个以上的表空间存储临时段。表空间组是在第一个表空间被指定给该组时，由系统自动隐式创建的。例如：

通过添加现有的表空间创建表空间组。

SQL>alter tablespace temp tablespace group temp_ts_group;

添加一个新的表空间给该已经创建的表空间组。

SQL>create temporary tablespace temp2

tempfile ′D:\oracle\product\10.2.0\oradata\test\temp201.db

f ′ size 20m tablespace group temp_ts_group;

被指定给组的表空间可在视图中查询得到。

SQL>select*from dba_tablespace_groups;

group_nametablespace_name

------------------------------------------------------------

temp_ts_grouptemp

temp_ts_grouptemp2

2 rows selected.

SQL>

一旦创建了表空间组，就可以将其指定给用户或作为默认的临时表空间，就像一个表空间一样。

·将表空间组指定给用户，作为临时表空间。

SQL>alter user scott temporary tablespace temp_ts_group;

·将表空间组作为默认的临时表空间。

SQL>alter database default temporary tablespace temp_ts_group;

·表空间也可以从表空间组中移出。

SQL>alter tablespace temp2 tablespace group;

·查询表空间组。

SQL>select*from dba_tablespace_groups;

group_nametablespace_name

------------------------------------------------------------

temp_ts_grouptemp

1 row selected.

SQL>

理论上，一个表空间组包含多少表空间是没有最大限制的，但必须至少包含一个表空间。当最后一个表空间被删除后，该表空间组也被隐式地删除。若该表空间组仍然被指定做临时表空间，则不可以删除该组中的最后一个表空间成员。同时，表空间组不能与表空间同名。

2.1.4表空间的相关查询

列出表空间、表空间的文件、分配的空间、空闲空间以及下一个空闲分区，如下所示。

set linesize 132

set pagesize 60

col tablespace_name format a12

col file_name format a38

col tablespace_kb heading ′TABLESPACE｜TOTAL KB′

col kbytes_free heading ′TOTAL FREE｜KBYTES′

select ddf.tablespace_name tablespace_name，ddf.file_name file_ name，ddf.bytes/1024 tablespace_kb,

sum(fs.bytes)/1024 kbytes_free,max(fs.bytes)/1024 next_free

from sys.dba_free_space fs,sys.dba_data_files ddf

where ddf.tablespace_name=fs.tablespace_name

group by ddf.tablespace_name,ddf.file_name,ddf.bytes/1024

order by ddf.tablespace_name,ddf.file_name;

列出数据文件，表空间名以及大小，如下所示。

col file_name format a50

col tablespace_name format a10

select file_name,tablespace_name,round(bytes/1024000) MB

from dba_data_files

order by file_name;

列出表空间、大小、空闲空间以及空闲空间的百分比，如下所示。

select ddf.tablespace_name,sum(ddf.bytes) total_space,sum(dfs.b ytes) free_space,

round(((nvl(sum(dfs.bytes),0)/sum(ddf.bytes))*100),2) pct_free from dba_free_space dfs,dba_data_files ddf

where ddf.tablespace_name=dfs.tablespace_name (+)

group by ddf.tablespace_name

order by ddf.tablespace_name;

计算表空间每个数据文件实际的最小空间以及对应的文件名，其大小与磁盘操作系统中显示的不同，如下所示。该语句运行需要较长时间。

Select substr(df.file_name,1,70) filename,max(de.block_id*

(de.bytes/de.blocks)+de.bytes)/1024 min_size

from dba_extents de,dba_data_files df

where de.file_id=df.file_id

group by df.file_name;