Oracle 存儲結(jié)構(gòu)

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  作者 |  夜光兔

來源 |  urlify.cn/uEnEJn

數(shù)據(jù)庫是存儲數(shù)據(jù)的容器，它的主要功能是保存和共享數(shù)據(jù)。

oracle數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)可以分為邏輯存儲結(jié)構(gòu)和物理存儲結(jié)構(gòu),對于這兩種存儲結(jié)構(gòu)，oracle是分別進(jìn)行管理的。

• 邏輯存儲結(jié)構(gòu)：oracle內(nèi)部組織和管理數(shù)據(jù)的方式。

• 物理存儲結(jié)構(gòu)：oracle外部（操作系統(tǒng)）組織和管理數(shù)據(jù)的方式。

接下來我們對上面的兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

1.邏輯存儲結(jié)構(gòu)
 

圖 1 Oracle 邏輯存儲結(jié)構(gòu)
 

圖 2 Oracle 邏輯存儲結(jié)構(gòu)
 

如圖 1和圖 2 所示，oracle在邏輯上將保存的數(shù)據(jù)劃分為一個個小單元來進(jìn)行存儲和維護(hù)，更高一級的邏輯存儲結(jié)構(gòu)都是由這些基本的小單元組成的。

邏輯結(jié)構(gòu)類型按照尺寸從小到大分可分為：塊(block)-->區(qū)(extent)-->段(segment)-->表空間(tablespace)

塊（Block）

Oracle用來管理存儲的最小單元，也是最小的邏輯存儲結(jié)構(gòu)。Oracle數(shù)據(jù)庫在進(jìn)行輸入輸出時，都是以塊為單位進(jìn)行讀寫操作的。我們建議數(shù)據(jù)塊的尺寸為操作系統(tǒng)塊尺寸的整數(shù)倍（1、2、4等）。另外，塊的大小是在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫的時候決定的，之后不能修改。當(dāng)然,oracle同時也支持不同的表空間擁有不同的數(shù)據(jù)塊尺寸。下面，我們對塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一些介紹。

塊的頭部信息區(qū)：

• 塊頭：包含塊的一般屬性信息 如塊的物理地址、塊所屬的段的類型。

• 表目錄：如果塊中存儲的數(shù)據(jù)是表數(shù)據(jù)， 則在表目錄中保存塊中所包含的表的相關(guān)信息。

• 行目錄：行記錄的相關(guān)信息 如ROWID。

• 塊的存儲區(qū)：主要包含空閑空間和已經(jīng)使用的空間。Oracle主要是通過下面的兩個參數(shù)對這部分空間進(jìn)行管理的：
  * PCTFREE參數(shù)：指定塊中必須保留的最小空閑空間比例。當(dāng)塊中的空閑存儲空間減少到PCTFREE所設(shè)置的比例后，Oracle將塊標(biāo)記為不可用狀態(tài)，新的數(shù)據(jù)行將不能被加入到這個塊。
  * PCTUSED參數(shù)：制定一個百分比，當(dāng)塊中已經(jīng)使用的存儲空間降低到這個百分比以下時，這個塊才被重新標(biāo)記為可用狀態(tài)。

注意：以上兩個參數(shù)既可以在表空間級別進(jìn)行設(shè)置，也可以在段級別進(jìn)行設(shè)置。段級別的設(shè)置優(yōu)先級更高。

區(qū)（Extent）

比塊高一級的邏輯存儲結(jié)構(gòu)，由連續(xù)的塊組成，它是oracle在進(jìn)行存儲空間的分配和回收的最小單位。在創(chuàng)建具有獨(dú)立段結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫對象時，例如表、索引等，Oracle會為數(shù)據(jù)庫對象創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)段，并為數(shù)據(jù)段分配一個‘初始區(qū)’。

后續(xù)區(qū)的分配方式，則根據(jù)表的空間管理辦法不同，而采用不同的分配方式，例如autoextent，uniform size 或者在創(chuàng)建表或表空間時設(shè)置default storage 子句。

另外，用戶還能夠通過執(zhí)行下面的命令來回收表、索引等對象中未使用的區(qū)：

SQL>alter table table_name deallocate unused;

段（Segment）

由多個區(qū)組成，這些區(qū)可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的。當(dāng)用戶在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建各種具有實際存儲結(jié)構(gòu)的對象時（保存有數(shù)據(jù)的對象），比如表、索引等，Oracle將為這些對象創(chuàng)建“段”。一般一個對象只擁有一個段。

在創(chuàng)建段時，可以為它指定PCTFREE、PCTUSED等參數(shù)來控制其中的塊的存儲空間管理方式，也可以為它指定INITIAL、NEXT、PCTINCREASE等存儲參數(shù)，以指定其中區(qū)的分配方式。如果沒有為段指定這些參數(shù)，段將自動繼承表空間的相應(yīng)參數(shù)。

不同類型的數(shù)據(jù)庫對象擁有不同類型的段：

• 數(shù)據(jù)段：保存表中的記錄。

• 索引段：索引中的索引條目。

• 臨時段：在執(zhí)行查詢等操作時，Oracle可能會需要使用到一些臨時存儲空間，用于臨時保存解析過的查詢語句以及在排序過程中產(chǎn)生的臨時數(shù)據(jù)。

• 回滾段：保存回滾數(shù)據(jù)。

表空間（Tablespace）

最高級的邏輯存儲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫是由多個表空間組成的。在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時會自動創(chuàng)建一些默認(rèn)的表空間，例如 SYSTEM表空間，SYSAUX表空間等。通過使用表空間，Oracle將所有相關(guān)的邏輯結(jié)構(gòu)和對象組合在一起。我們可以在表空間級別指定存儲參數(shù)，也可以在段級別指定。

下面我們列出常見的表空間，和它們所存儲的信息：

• 數(shù)據(jù)表空間：用于存儲用戶數(shù)據(jù)的普通表空間。

• 系統(tǒng)表空間：默認(rèn)的表空間，用于保存數(shù)據(jù)字典（一組保存數(shù)據(jù)庫自身信息的內(nèi)部系統(tǒng)表和視圖，及用于Oracle內(nèi)部使用的其他一些對象），保存所有的PL/SQL程序的源代碼和解析代碼，包括存儲過程和函數(shù)、包、數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器等，保存數(shù)據(jù)庫對象（表、視圖、序列）的定義。

• 回滾表空間：用于存放回滾段,每個實例最多只能使用一個回滾表空間。

• 臨時表空間：存儲SQL執(zhí)行過程中產(chǎn)生的臨時數(shù)據(jù)。

最后，我們可以用下面的比喻來描述邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系：
塊 （一張張白紙） ---> 區(qū)（白紙組成的本子）---> 段（多個本子放到一個文件袋中）---> 表空間（存放多個文件袋的文件柜）

2.物理存儲結(jié)構(gòu)

Oracle數(shù)據(jù)庫邏輯上由一個或多個表空間組成，每個表空間在物理上由一個或多個數(shù)據(jù)文件組成，而每個數(shù)據(jù)文件是由數(shù)據(jù)塊構(gòu)成的。所以，邏輯上數(shù)據(jù)存放在表空間中，而物理上存儲在表空間所對應(yīng)的數(shù)據(jù)文件中。我們可以用下圖來描述數(shù)據(jù)文件和表空間的關(guān)系。

圖 3 Oracle 邏輯存儲結(jié)構(gòu)和物理存儲結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系
 

圖 4 Oracle 邏輯存儲結(jié)構(gòu)和物理存儲結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系
 

構(gòu)成數(shù)據(jù)庫的物理文件主要有三種：

• 數(shù)據(jù)文件：存放數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。

• 控制文件：存放數(shù)據(jù)庫的基本信息，告訴數(shù)據(jù)庫到哪里找到數(shù)據(jù)文件和重做日志文件等。對數(shù)據(jù)庫的成功啟動和正常運(yùn)行是很重要的。

• 重做日志文件：存放對數(shù)據(jù)的改變。至少兩組，Oracle以循環(huán)方式來使用它們。

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