ORACLE體系結構小結

1. Oracle資料庫中的資料庫與例項

Oracle資料庫包括一個資料庫和至少一個例項（通常是指只有一個例項），資料庫和例項是緊密相關的，Oracle資料庫這個術語有時即指例項，也指資料庫。這個術語嚴格的意義具有以下的含義：

資料庫

資料庫是一組檔案，位於磁碟，用於儲存資料，這些檔案可以獨立於資料庫例項存在。

資料庫例項

例項包含系統全域性區（SGA）的共享記憶體區和一組後臺程式。例項可以獨立於資料庫檔案而存在。

2. Oracle資料庫的工作原理

（1）在Oracle資料庫上啟動Oracle例項。

（2）使用者程式通過監聽與伺服器建立連線。

（3）當應用程式發出SQL語句時，在PGA中開啟遊標

（4）語法檢查

對SQL語句進行語法檢查，Oracle資料庫必須檢查SQL語句的語法有效性。違法了標準格式的 SQL語法規則的語句無法通過檢查。例如：把FROM的關鍵字錯誤的拼寫成為FORM；

（5）語義檢查

對SQL語句進行語義檢查，語句的語義即它的含義。因此，語義檢查確定一條語句是否是有意義的，語義檢查是在共享全域性區（SGA）的Shared pool的Data Dictinary Cache 中對照資料字典中檢查表、索引、檢視和使用者的許可權。

（6）解析

資料庫為SQL語句生成雜湊值，在Library Cache中存放著SQL的執行計劃，然後會在Shared pool中的Libray Cache 的共享SQL區中查詢是否已有執行計劃。如果沒有，就要進行硬解析，在硬解析期間，要對SQL進行查詢轉化，生成執行效率更高的SQL語句。資料庫多次訪問庫快取和資料字典快取以檢查資料字典。要進行大量的磁碟IO操作，同時閂鎖爭用會增加語句的執行時間，並降低併發性。如果共享SQL中儲存著要執行語句的執行計劃，那麼就要進行軟解析。

（7）取結果

現在有了執行計劃，從DB buffer cache中取資料，

1）當一個Server程式需要讀資料到Buffer Cache 中時，首先必須判斷該資料Buffer Cache中是否存在（圖中的①），如果存在且可用，則獲取該資料，同時根據LRU演算法增進其訪問的計數；如果DB buffer cache還沒有快取該資料，則需要從資料檔案上進行讀取；

2）在讀取資料之前，Server 程式需要掃描LRU List 尋找Free的Buffer，掃描過程中 Server程式會發現的所有已經被修改過的Buffer註冊到LRUW List上（圖中②）這些Dirty Buffer隨後可以被寫到資料檔案

3）如果LRUW Queue超過閾值，Server程式就會通知DBWn去寫出去髒資料（圖中的③）這是出發DBWn的一個條件，這個閾值是25％，也就是Dirty Queue 超過25％滿就會觸發的寫操作；

如果Server j程式掃描LRU超過40％還沒有找到足夠多的額Free Buffer就會停止搜尋，通知DBWn 執行寫出，這程式處於free buffer wait 等待；

4）找到足夠的Buffer之後，Server程式就可以將Buffer從資料檔案讀入Buffer Cache（圖中的④）；

5）如果讀取的Block不滿足讀一致性需求，則Server程式需要通過當前的Block版本和回滾段構造前映象返回給使用者。

（8）執行UPDATE語句時

當執行的語句是update的時候，Server程式把資料從磁碟讀到Buffer cache：要開始這個事務，首先要獲得一個UNDO資料塊來存放資料的前映象，UNDO的資料塊被讀入Buffer Cache中；在修改資料之前資料的前映象被儲存在UNDO中，對於UNDO塊的修改會生成一條Redo記錄；UNDO記錄生成後ORACLE就可以修改資料了。資料修改的時候同時也會生成一條Redo記錄。

（9）重做緩衝區

當資料發生變化的時候會生成重做日誌，比如執行UPDATA，DELETE等語句的時候都會生成redo log，當日志緩衝區的日誌資料達到一定數量時，由後臺程式LGWR將日誌資料寫入日誌檔案中。進行LGWR的條件有：（1）無論何時，只要提交時，（2）重做緩衝區三分之一滿，或者包含了1MB的快取重做日誌資料，每3秒一次（3）DBWR之前。都會使緩衝區的日誌資料寫入日誌檔案的。

（10）歸檔

在Oracle資料庫中日誌檔案是採用迴圈複寫的方式。一般日誌檔案有三組，先往第一組寫，當第一組寫滿，再往第二組寫，發生日誌切換。第一組的日誌資料就會歸檔，儲存在歸檔檔案中。以便以後的介質恢復的時候使用。

（11）後臺程式

DBWR 資料寫入程式
1)、將修改後的緩衝區資料寫入資料檔案中。

2)、觸發的條件：檢查點事件，四分之一滿，表空間離線，備份恢復等。

LGWR 日誌寫入程式
1)、負責將日誌緩衝區中的日誌資料寫入日誌檔案。
2)、系統有多個日誌檔案，該程式以迴圈的方式將資料寫入檔案。

3)，觸發的條件無論何時，只要提交時，1M，三分之一滿，3秒，DBWR之前
CKPT檢查點程式
1)、檢查點的存在就是為了縮短資料庫恢復的時間，當通常檢查點發生的時候，會通知DBWn程式，把髒塊，也就是在此Checkpoint SCN之前的髒資料，從Buffer Cache寫入資料檔案，當寫完之後，CKPT程式則會相應的更新控制檔案頭和資料檔案頭，記錄檢查點資訊，標示更改。
2)、檢查點包括兩種：完全檢查點、增量檢查點。
3)、完全檢查點被觸發：
①使用者發出alter system checkpoint；
②一致性關閉資料庫。
4)、增量檢查點觸發情況：
①每隔三秒

②日誌切換

PMON 程式監控程式，監控使用者程式是否正常。
1)、清理出現故障的程式。
2)、釋放所有當前掛起的鎖定。
3)、釋放故障程式使用的資源。

SMON 系統監控程式，實時監控整個oracle狀況。
1)、在例項失敗之後，重新開啟資料庫時自動恢復例項。
2)、整理資料檔案的自由空間。
3)、釋放不再使用的臨時段。

（11）undo段

當對資料庫進行修改的時候，資料庫會生成undo資訊，以便回到更改前的狀態，undo段中存放的是資料修改的前映象，因為有undo段我們可以進行“Rollback”和閃回查詢等操作，同時也實現了寫不阻塞讀,可以實多版本一致性。

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