Oracle数据库实例的内存和进程结构
基础概念：Oracle数据库、实例、用户、表空间、表之间的关系
基础概念：Oracle数据库、实例、用户、表空间、表之间的关系数据库：Oracle数据库是数据的物理存储。
这就包括（数据文件ORA或者DBF、控制文件、联机日志、参数文件）。
其实Oracle数据库的概念和其它数据库不一样，这里的数据库是一个操作系统只有一个库。
可以看作是Oracle就只有一个大数据库。
实例：一个Oracle实例（Oracle Instance）有一系列的后台进程（Backguound Processes)和内存结构（Memory Structures)组成。
一个数据库可以有n个实例。
用户：用户是在实例下建立的。
不同实例可以建相同名字的用户。
表空间：表空间是一个用来管理数据存储逻辑概念，表空间只是和数据文件（ORA或者DBF文件）发生关系，数据文件是物理的，一个表空间可以包含多个数据文件，而一个数据文件只能隶属一个表空间。
数据文件（dbf、ora）：数据文件是数据库的物理存储单位。
数据库的数据是存储在表空间中的，真正是在某一个或者多个数据文件中。
而一个表空间可以由一个或多个数据文件组成，一个数据文件只能属于一个表空间。
一旦数据文件被加入到某个表空间后，就不能删除这个文件，如果要删除某个数据文件，只能删除其所属于的表空间才行。
注：表的数据，是有用户放入某一个表空间的，而这个表空间会随机把这些表数据放到一个或者多个数据文件中。
由于oracle的数据库不是普通的概念，oracle是有用户和表空间对数据进行管理和存放的。
但是表不是有表空间去查询的，而是由用户去查的。
因为不同用户可以在同一个表空间建立同一个名字的表！这里区分就是用户了！关系示意图：理解1：Oracle数据库可以创建多个实例，每个实例可以创建多个表空间，每个表空间下可以创建多个用户（同时用户也属于表空间对应的实例）和数据库文件，用户可以创建多个表（每个表随机存储在一个或多个数据库文件中），如下图：理解2：理解1MS有误。
实例下有和，授权访问，是管理的，经授权在中创建，随机存储到不同的中。
第2章 Oracle数据库的体系结构
因此，Oracle实例是由内存空间和Oracle 进程两部分组成。
Oracle实例结构图
1．系统全局区SGA
数据缓存区（database buffer cache） ：最近 使用过的数据 。 重做日志缓冲区（redo log buffer） ：记录了 用户对数据库执行的操作，被循环使用 。 共享池（shared pool） ：包含了库缓存区（ library cache）、数据字典缓存区（dictionary cache）、并行执行消息缓冲区（buffers for parallel execution messages），以及用于系 统控制的各种内存结构。
数据文件又可以分为以下几种：
系统数据文件 回滚数据文件 临时数据文件 用户数据文件 系统辅助数据文件 示例数据文件
2.1.2 日志文件
日志文件记录了用户对数据库的修改信息( 如增加、删除、修改)，名字通常为 REDO*.LOG格式。
日志文件也叫重做日志文件或重演日志文件 (Redo Log Files)。 日志组是日志文件的逻辑组织单元，每个日志 组中有一个或多个日志文件。 同一个日志组中的多个日志文件具有相同的信 息，它们是镜相关系
用户进程和服务进程之间的对应关系是由 Oracle数据库的工作模式决定的。数据库通 常有两种工作模式：
专用服务器模式 共享服务器模式
3．后台进程（background process）
Oracle实例启动时，为了保证该实例的正常使 用，系统将为该实例启动一些后台进程。 这些进程是操作数据库的基础，不管有没有用 户连接数据库，这些进程都会被启动。
描述oracle数据库体系结构的组成及其关系。
描述oracle数据库体系结构的组成及其关系。
Oracle数据库体系结构由以下几个部分组成：1. 实例（Instance）：实例是在计算机内存中运行的一个进程，负责管理数据库的操作。
每个实例都有自己的内存空间和进程，可以同时运行多个实例。
2. 数据库（Database）：数据库是一个存储数据的容器，包含了表、视图、索引等对象。
一个实例可以管理多个数据库，每个数据库由一个或多个数据文件组成。
3. 数据文件（Data File）：数据文件是用来存储数据库的实际数据的文件，包含了表、索引等对象的数据。
一个数据库可以有多个数据文件，每个数据文件具有独立的文件名和路径。
4. 控制文件（Control File）：控制文件是用来记录数据库的结构和状态信息的文件，包括数据库名、数据文件的路径、表空间的信息等。
一个数据库通常有一个或多个控制文件。
5. 日志文件（Redo Log File）：日志文件是用来记录数据库的变化操作的文件，包括数据更改、事务回滚等。
日志文件用于实现数据库的恢复和数据的一致性。
每个数据库通常有多个日志文件。
6. 表空间（Tablespace）：表空间是数据库中逻辑数据存储的单位，用来管理和组织对象。
每个表空间由一个或多个数据文件组成，不同表空间可以包含不同的数据对象。
7. 段（Segment）：段是逻辑存储结构的基本单位，是指数据库中的一个连续空间。
每个表、索引等对象都占用一个或多个段。
8. 区（Extent）：区是段的扩展单位，是一组连续的数据块。
一个段由多个区组成。
9. 块（Data Block）：块是数据库存储的最小单位，通常是8KB大小。
每个数据文件由多个块组成。
以上组成部分之间的关系如下：- 实例与数据库：一个实例可以管理多个数据库，每个数据库都有自己的实例。
- 数据库与数据文件：一个数据库可以由一个或多个数据文件组成，每个数据文件存储数据库的实际数据。
- 实例与控制文件：一个实例通常有一个或多个控制文件，控制文件记录了数据库的结构和状态信息。
第二章Oracle体系结构
2．表空间的使用
在数据库中使用多个表空间具有如下优势： （1）能够将数据字典与用户数据分离开来，避免 由于字典对象和用户对象保存在同一个数据文件 中而产生的1／0冲突。 （2）能够将回退数据与用户数据分离开来，避免 由于硬盘损坏而导致永久性的数据丢失。 （3）能够将表空间的数据文件分散保存到不同硬 盘上，平均分布物理1／0操作。
（4）LGWR日志文件写进程 该进程是日志缓冲区的管理进程，负责把日志缓冲区中 的日志项写入磁盘上的日志文件中。 （5）ARCH归档进程（archiver process） 该进程把已经填满的在线日志文件拷贝到一个指定的存 储设备上。 （6）RECO恢复进程 该进程是在具有分布式选项时使用的一个进程，主要用 于解决引用分布式事务时所出现的故障。 （7）LCKN封锁进程
2.4.2 进程
进程又称任务，是操作系统中一个极为重要的 概念。一个进程执行一组操作，完成一个特定 的任务。对Oracle数据库管理系统来说，进程由 用户进程、服务器进程和后台进程所组成。 进程与程序的区别在于前者是一个动态概念， 后者是一个静态实体；程序仅仅是指令的有序 集合，而进程则强调执行过程。进程可以动态 地创建，完成任务后即会消亡。
2.2.4 数据库块
数据库块也称逻辑块或Oracle块，它对应 磁盘上一个或多个物理块，它的大小由初 始化参数db_block_size（在文件init.ora中） 决定，典型的大小是2k。
Pckfree和Pctused两个参数用来优化数据 块空间的使用。 PCTFREE ： 块 中 保 留 用 于 UPDATE 操作的空间百分比，当数据占用的空间达 到此上限时，新的数据将不能再插入到此 块中； PCTUSED：指定块中数据使用空间 的最低百分比；
Oracle体系结构研究
Oracle体系结构研究摘要：阐述了Oracle数据库的基本架构和Oracle数据库理论中的主要概念。
Oracle体系结构由存储结构、内存结构和进程结构组成,其中，存储结构由物理存储结构及逻辑存储结构组成；内存结构由SGA和PGA组成；进程结构由用户进程和Oracle进程组成。
关键词：ORACLE体系结构；存储结构；内存结构；进程结构1 Oracle的存储结构Oracle的存储结构分为物理存储结构和逻辑存储结构。
1.1 物理存储结构主要由数据文件、控制文件、联机日志文件及数据库实例构成。
Oracle数据库中有许多初始化参数，这些参数用于对整个数据库进行设置或调整，如设置数据库名、数据库块大小、控制文件的名称和位置、数据库实例数等信息。
Oracle 把这些参数存放在一个文件中，这个文件就叫初始化参数文件。
启动数据库时，Oracle会读取参数文件中的值，并根据这些值对数据库实例(instance)进行设置。
具体说是Oracle先从初始化参数文件中获得控制文件的名称及位置，打开控制文件，然后再从控制文件中读取数据文件和联机日志文件的名称和位置，打开它们，因为表、索引等对象的数据就存放在数据文件中，从而就打开了数据库。
1.1.1 控制文件Oracle启动数据库时会访问控制文件，控制文件是在创建数据库的时候创建的，它是一个很小的二进制文件，记录了数据库的名称、创建数据库的时间、数据文件的名称和位置、联机日志文件的名称和位置及表空间等信息。
所以说一个数据库的控制文件是相当重要的，一旦被损坏，数据库将不能正常启动和运行。
所以DBA应该镜像控制文件，把每个镜像的控制文件分布到不同的物理磁盘上，发生灾难时既使其中一个控制文件被损坏，也不会使整个数据库限于瘫痪。
1.1.2 数据文件当用户在Oracle中创建数据库的时候，就创建了一个或多个数据文件，表和索引等对象的数据就物理地存放在数据文件中。
一个表的数据可能会存储在多个数据文件中，但一个数据文件只能属于一个数据库。
第4章ORACLE服务器体系结构和组成
PFILE子句是必需的，SPFILE子句可以省略， 那么SPFILE存贮在缺省位置 <ORACLE_HOME>\DATABASE\下。
ORACLE的体系构造 物理构 造
• 查看效劳器端参数文件
• 在SQL PLUS中使用SHOW PARAMETERS命令
• 修改效劳器端参数文件
• 在9i中直接手工修改本地参数化文件是没 用的，不会改变数据库的设置。
• 利用ALTER SYSTEM SET parameter = value语句可以在数据库运行时修改初始化参 数的值。
• 在SET子句中可以使用SCOPE选项来设 置影响范围，所谓影响范围就是ALTER SYSTEM语句对参数的修改是仅对当前实例 有效〔记录在内存中〕，还是永久有效〔记 录在SPFILE中〕。
日志缓冲存储区〔Log Buffer〕 日志缓冲区
以记录项的形式备份数据库缓
冲区中被修改的缓冲块，这些
记录将被写到日志文件中。
LOG_BUFFER
日志文件
确定日志缓冲区的大小。
ORACLE的体系构造 图示
PMON LCKn RECO SMON
共享池
SGA
数据缓冲区 日志缓冲区
体系构造
Server UUUssseeerrr
当一个日志文件组被填满时
关闭数据库时
ORACLE的体系构造 物理构 造
日志文件写操作图示
Log File 2
ORACLE的体系构造 物理构 造
镜像日志文件是为防止日志文件的丧失，在 不同磁盘上同时维护两个或多个联机日志文件 的副本。 其特点如下： 每个日志文件组至少包含两个日志文件成员。 每组的成员数目一样。 同组的所有成员同时被修改。 同组的成员大小一样，不同组的成员大小可 不同。
oracledb的逻辑结构
oracledb的逻辑结构1. 实例(instance)实例是Oracle数据库的最高层次，它包含了数据库的内存结构和后台进程。
每个Oracle数据库都有一个对应的实例。
实例负责管理数据库的内存和进程，以及处理用户的请求。
2. 数据库(database)数据库是由多个表空间组成的，每个表空间又包含多个数据文件。
数据库是存储数据的物理结构，用于持久化存储数据。
一个Oracle 数据库可以包含多个数据库。
3. 表空间(tablespace)表空间是逻辑上的存储区域，用于组织和管理数据库中的数据。
每个表空间包含多个数据文件，用于存储表和索引等数据库对象。
不同的表空间可以有不同的存储特性和管理策略。
4. 数据文件(data file)数据文件是表空间的组成部分，用于存储表和索引等数据库对象的数据。
一个数据库可以包含多个数据文件，每个数据文件都有固定的大小和位置。
5. 段(segment)段是逻辑上的存储单位，每个段对应一个表、索引或者其他数据库对象。
段由一组连续的数据块组成，用于存储实际的数据。
6. 数据块(data block)数据块是数据库的最小存储单位，每个数据块包含一定数量的字节。
数据库中的数据被分割成多个数据块进行存储和管理。
7. 扩展(extent)扩展是一组连续的数据块，用于分配给段进行存储。
扩展是数据库的分配单位，当段需要更多的存储空间时，会向其分配新的扩展。
8. 逻辑块(logical block)逻辑块是Oracle数据库中数据的逻辑单位，每个逻辑块包含一定数量的字节。
逻辑块是对数据块的逻辑封装，用于提供更高层次的数据管理。
9. 段空间管理(segment space management)段空间管理是指如何分配和管理段的存储空间。
Oracle数据库支持两种段空间管理方式：自动段空间管理(Automatic Segment Space Management, ASSM)和手动段空间管理(Manual Segment Space Management)。
oracle数据库运行机制和基本原理
Oracle数据库是一种关系型数据库管理系统，它采用了客户/服务器模式，可以在各种不同的评台上运行。
其运行机制和基本原理是数据库领域的重要内容，我们将通过以下几个方面来详细介绍。
1. Oracle数据库的体系结构Oracle数据库的体系结构包括实例和数据库。
实例是由一个或多个进程组成，负责处理客户端的请求和管理数据库的物理结构；数据库是由数据文件组成，用来存储数据和控制文件。
实例和数据库之间通过监听器进行通信，客户端通过监听器访问数据库。
2. Oracle数据库的运行原理Oracle数据库的运行原理包括数据库的启动和关闭过程。
数据库的启动过程包括加载实例和数据库文件、分配内存、打开数据库并监听客户端请求；数据库的关闭过程包括关闭实例和数据库文件、释放内存、关闭数据库并停止监听器。
3. Oracle数据库的存储结构Oracle数据库的存储结构包括内存结构和磁盘结构。
内存结构包括数据库SGA和PGA，SGA用来存储数据库的共享数据和控制信息，PGA用来存储客户端的私有数据；磁盘结构包括数据文件、控制文件和日志文件，数据文件用来存储数据库的数据，控制文件用来记录数据库的元数据，日志文件用来记录数据库的事务日志。
4. Oracle数据库的并发控制Oracle数据库的并发控制包括锁和多版本并发控制。
锁是用来控制对共享资源的并发访问，包括共享锁、排他锁和意向锁；多版本并发控制是一种乐观并发控制方式，每个事务都有自己的版本，可以并发访问相同的数据，不会相互影响。
5. Oracle数据库的恢复机制Oracle数据库的恢复机制包括日志文件和闪回技术。
日志文件用来记录数据库的操作，包括重做日志和撤销日志，可以用来恢复数据库的状态；闪回技术可以回滚数据库到历史状态，包括闪回查询和闪回表。
通过以上内容的介绍，我们对于Oracle数据库的运行机制和基本原理有了一定的了解。
Oracle数据库作为一种成熟的关系型数据库管理系统，其运行机制和基本原理对于数据库管理员和开发人员来说是非常重要的，可以帮助他们更好地理解、管理和优化数据库。
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Oracle数据库实例的内存和进程结构
更新: 2010-04-27来源: 互联网字体:【大中小】
内存结构
在Oracle数据库系统中内存结构主要分为系统全局区（SGA）和程序全局区（PGA）。
SGA随着数据库实例的启动向操作系统申请分配一块内存结构，随着数据库实例的关闭释放，每一个Oracle数据库实例有且只有一个SGA。
PGA随着Oracle服务进程启动的时候申请分配的一块内存结构。
如果在共享服务结构中PGA存在SGA 中。
下图展示Oracle的内存结构，在后面我们将用文字详细的表述各个部件。
系统全局区（SGA）
重要提示，提高SGA的大小可以在一定程度上提高Oracle数据库系统的性能，但你设置SGA的值如果不能锁定在内存物理页上，有些部分可能被交换到系统的交换文件中。
这样你的Oracle数据库系统将变慢。
系统全局区是一组包含数据和控制信息的共享内存结构，允许Oracle服务的众多后台进程同时访问或修改其中的数据，所以有些时候也被称为―全局共享区‖，参数文件中的SGA_MAX_SIZE指定SGA动态大小。
※共享池SharedPool
※数据高速缓存DatabaseBufferCache
※重做日志缓存RedoLogBufferCache
※ Java池（可选）JavaPool
※大缓冲池（可选）LagerPool
共享池
共享池存储了最近多数使用的执行SQL语句和最近使用的数据定义。
它包含库高速缓存器和数据字典缓存器这两个与性能相关的内存结构。
共享池的大小可以通过初始化参数文件（通常为init.ora）中的SHARED_POOL_SIZE决定。
共享池是活动非常频繁的内存结构，会产生大量的内存碎片，所以你要确保它尽可能足够大。
库高速缓存器，他又包含共享SQL区和共享PL/SQL区两个组件区。
为了提高SQL语句的性能，在提交SQL语句或PL/SQL程序块时Oracle服务器将先利用最近最少使用（LRU）算法检查库高速缓存中是否存在相同的SQL语句或PL/SQL程序块，若有则使用原有的分析树和执行路径。
数据字典缓存器，它收集最近使用的数据库中的数据定义信息。
它包含数据文件、表、索引、列、用户、访问权限、其他数据库对象等信息。
在分析阶段决定数据库对象的可访问信息。
利用数据字典缓存器有效的改善了响应时间。
它的大小由共享池的大小决定。
数据高速缓存
它存储数据文件中数据块的拷贝。
利用这种结构使数据的更新操作性能大大的提高。
数据高速缓存中的数据交换同样采用最近最少使用算法（LRU）。
它的大小主要受到DB_BLOCK_SIZE决定。
数据高速缓存它由DB_CACHE_SIZE、DB_KEEP_CACHE_SIZE、 DB_RECYCLE_CACHE_SIZE这些独立的子缓存器构成，同时它能动态的增长或收缩。
重做日志缓存
重做日志缓存器是个环状的缓存器，它记载所有数据的改变，主要目的用于恢复。
改变后的记录内部称为重做条目，重做条目包含重构或重做信息。
它的大小由初始化参数中的LOG_BUFFER决定。
重做日志缓存尺寸若太小会导致进程竞争，并引起写日志进程之间的竞争。
Java池
Java池是在安装使用Java后，才在SGA中出现的一个组件，它的大小由JAVA_POOL_SIZE初始化参数决定。
Java池为执行Java命令提供分析与执行内存空间。
大缓冲池
数据库管理员可以可选配置被称为大缓冲池的内存区，它主要用于存储为共享服务器保存会话信息、I/O 服务进程、Oracle备份与恢复操作、并行的消息缓存等内容。
值得一提的是大缓冲池不像其他内存组件中存在LRU列表。
程序全局区PGA
程序全局区用于保存每一个用户连接到数据库的信息。
连接到数据库的信息主要有回话信息、排序信息和游标信息等三方面。
进程结构
Oracle的进程主要分为用户进程、服务进程和后台进程三类。
用户进程运行在应用或Oracle工具中；服务进程在一个Oracle数据库实例启动后当一个用户建立连接后创建的；后台进程则完成不同特定任务的一些进程。
Oracle的后台进程如下：
※写数据DatabaseWriter（DBW0或DBWn）；
※写日志LogWriter(LGWR);
※检查点Checkpoint(CKPT);
※系统监视SystemMonitor(SMON);
※进程监视ProcessesMonitor(PMON);
※归档Archive(ARCn);
※恢复Recover(RECO);
※锁管理服务LockManagerServer(LMS)–仅在RealApplicationClusters;
※队列监视QueueMonitor(OMNn);
※调度Dispatcher(Dnnn);
※服务Server(Snnn);
下图为各后台进程之间的逻辑关系图，在图的后面将用文字说明这些进程的目的。
写数据（DBWn）
数据写进程负责将重写块（dirtyblock）从数据高速缓存中写到磁盘上的数据文件里。
为了使数据库的性能受I/O限制降到最低，DBWn不是每一个块修改时立即写到磁盘上，而是等到符合一定条件后读取高速缓存中的重写块列表，并将其指定的块成批地写到数据文件中。
※服务进程无法发现可用缓存※重写块到达极限※ ARC发出需求※表空间只读※表空间开始备份
虽然一个数据库写进程（DBW0）对大多数系统是足够的，但是如果你的系统修改数据量很大要提高些性能你可以配置更多的写进程（DBW1到DBW9和DBWa到DBWj）。
这些增加的DBWn进程无法在单处理系统中使用。
初始化参数DB_WRITER_PROCESSES指定了DBWn进程的序号，此参数最大允许值为20。
写日志（LGWR）
写日志进程是负责管理重做日志缓存的——将重做日志从缓存区写到磁盘重做日至文件中。
LGWR写从上次写后开始到最后复制到缓存中的所有重做条目。
要记住Oracle数据库系统直到LGWR将重做信息从缓存器中写到在线重做日志才认为事务完成并发送成功代码。
LGWR进程对数据库性能的影响不大。
※在COMMIT；※缓存器使用达到1M时
※每隔3秒
※在DBWn活动之前
检查点进程(CKPT)
检查点进程是负责向DBWn发送信号；用检查点的信息更新数据文件头；用检查点信息更新控制文件信息。
检查点频繁出现、日志频繁切换或数据库有很多数据文件时，该进程可以减少LGWR的工作量。
数据库管
理员可以通过设置初始化参数 CHECKPOINT_PROCESS为TRUE或FALSE来确定这个数据库实例是否使用检查点进程。
在初始化参数中 LOG_CHECKPOINT_INTERVAL和LOG_CHECKPOINT_TIMEOUT来改变检查点出现的频率。
设置这两个参数要小心，多检查点虽然能使LGWR进程工作量下降，但是过多的检查点会导致系统处理时间和I/O时间浪费在不必要的开启和关闭检查点的执行上。
系统监视进程(SMON) ※在实例启动中如果需要执行恢复；※每隔3秒合并表空间中相邻的自由区；※对于应用集群系统，它执行恢复一个失败的CPU或Oracle实例。
系统监视这进程在数据库系统实例启动时如果出现故障，那么数据库系统将无法开始工作。
如果任何停止的事务因为文件只读或脱机错误导致实例恢复过程中跳过，SMON将使表空间或文件回复到联机状态。
SMON进程对于一个实例能执行实例应用集群，一个SMON对于一个实例能执行实例恢复为一个失败CPU 或实例。
进程监视进程(PMON) ※事务回退※释放相关资源 PMON周期性的检查调度状态和服务进程，并重新使除Oracle有意终止以外的已停止的进程运行；PMON同样也注册关于实例和调度进程用于网络监听的信息。
如果这个进程在数据库系统实例启动时出现故障，那么数据库系统也将无法开始工作。
恢复进程（RECO）
恢复进程负责自动解决恢复分步式数据库系统中陷于失败的分布式事务。
关于此进程的详细将在分布式数据库章节中介绍。
归档进程（ARCn）
这是一个可选的后台进程。
只有当Oracle数据库实例运行在归档模式时出现。
归档进程负责在日志文件切换时将所有重做日志信息复制到指定的设备文件中。
一个Oracle数据库实例最多可以拥有（ARC0到ARC9）10个归档进程。
其他Oracle的后台进程，如锁管理服务、队列监视、调度等均不是一个Oracle数据库实例必须的，我们将在后面相关的部分再介绍他们。