8月4日，信服雲資料庫解決方案專家Simon Zeng在信服雲《Tech Talk · 雲技術有話聊》系列直播課上分享了《Oracle資料庫基礎&架構原理解析》，詳細介紹了Oracle基礎架構、Oracle資料庫常見架構及技術原理、深信服DMP技術解析等內容，以下是他分享的內容摘要。

資料庫簡介

資料庫，DataBase（簡稱DB），是按照一定格式儲存資料的一系列檔案的組合。換言之，資料庫也是儲存資料檔案的倉庫，這些檔案儲存了具有特定格式的資料。常見的資料庫有MySQL、Oracle、SQL Server、DB2等。

資料庫不是單獨使用的，它總是和其他應用程式一起來組成一個完整的系統。但資料庫在裡面是佔據了最主要的實際的應用地位。

資料庫管理系統，Database Management System（簡稱DBMS）。資料庫管理系統是專門對資料庫中的資料進行增、刪、改、查。

最早的關係型資料庫是在 1980 年開始起步， 2010 年一直到現在乃至未來，資料庫都呈現出雲原生、一體化分散式、多模、HTAP等趨勢。資料的型別也發生了變化，包含了結構化、圖資料、文字資料等。

目前資料庫整體發展是從單節點到叢集再到分散式，這也體現了整個雲端計算時代的發展歷程。

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資料庫基礎原理

Oracle記憶體架構和記憶體例項架構包括了SGA（系統全域性區）跟 PGA（程式全域性區） 。SGA是記憶體的一個集合點，它包括了共享池、Streams池、大型池、 Java 池、資料庫的緩衝池等。每一個都是為了資料庫的執行更快、效能更好、更安全去設計的，還會設計大量的監控程式，來保證資料庫的執行。包括系統程式、監控器資料庫寫程式、日誌寫程式等，這就形成了記憶體結構和例項結構。

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資料庫中實際存在的檔案，每個檔案的作用都不同。所以，要從物理檔案出發，包括控制檔案資料、聯機重做日誌檔案、引數檔案、備份歸檔檔案、還有口令檔案等，去理解每一個檔案的具體作用，這樣當出現問題的時候，就知道從哪個維度去找問題。

Oracle資料庫邏輯架構的方案包括了表和索引。表空間是跟物理架構相關聯的一個表空間，跟資料檔案相對應，表空間往下會分得更細，比如說段區資料塊、資料塊，最後又跟作業系統的 OS 塊又分佈在一起，所以，看似沒有關聯的資料，但是在作業系統層面又產生了強烈的關聯。

SYSTEM 和 SYSAUX 這兩個表空間是最常用也是最重要的兩個表空間。如果這兩個表空間出現了問題，資料庫會產生大量的問題。所以這些表空間的狀態一定是聯機狀態，而且在表空間存放的是它的一個核心功能。比如資料字典，其實是系統的核心表；輔助的表空間，包括資料庫的管理元件，都是放在這兩個表空間裡。一旦這兩個表空間發生損壞，整個資料庫就會發生當機，無法使用。經常遇到的資料庫恢復問題，經常和資料庫的這兩個表空間有關。

資料庫物件以段形式儲存在表空間中。每個段包含一個或多個區。區由相鄰的資料塊組成，這意味著每一個區只可以存在於一個資料檔案中。資料塊是資料庫中最小的 I/O 單元。資料庫從作業系統 (OS) 請求資料塊集時，OS 會將資料塊集對映到儲存裝置上的實際檔案系統或磁碟塊。因此，使用者不必瞭解資料庫中任何資料塊的實體地址。這還意味著一個資料檔案可以條帶化或映象在多個磁碟上。

對於資料庫層面來說，許可權是基本也是很重要的一環，是保證資料庫安全穩定執行的一個因素。Oracle資料庫使用者和許可權管理包含系統許可權和物件許可權。

系統許可權是指使用者可使用每一個系統許可權執行特定的資料庫操作或對資料庫操作分類。例如，建立表空間的許可權就是一個系統許可權。系統許可權可由管理員授予，或者由可以顯式授予管理許可權的使用者授予。共有一百多種不同的系統許可權，很多系統許可權都包含 ANY 子句。

物件許可權是指使用者可以使用物件許可權對特定物件（如表、檢視、序列、過程、函式或程式包）執行特定的操作。在沒有特定許可權的情況下，使用者只能訪問他們自己擁有的物件。物件許可權可以由物件的所有者或管理員授予，也可以由顯式授予了物件授予許可權的使用者授予。

資料庫架構原理

Oracle資料庫常見架構包括單機、HA（雙機熱備）和RAC （真正應用叢集）。單機是指一臺伺服器、一臺資料庫。HA 是有一臺資料庫正在跑，另外一臺資料庫處於接管的這種狀態，屬於隨時接管的，這叫雙機熱備。RAC 體系架構是共享儲存的計算伺服器，加上高速互聯的網路，然後再跟使用者這邊發生聯絡，形成一個RAC的體系架構。

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Oracle RAC架構

RAC是Oracle高可用的一種部署模式，傳統方式部署非常複雜，涉及ASM、Grid Infrastructure等系統和部署元件，需要手動執行上百個步驟，而現在DMP已將此過程實現自動化，整體建立流程如下：

（1）由DMP提供的資料庫映象建立DBVM

（2）DMP申請叢集VIP、SCAN VIP、共享盤等叢集配置資源

（3）給DBVM節點掛載共享盤，更新叢集資訊

（4）開始執行資料庫建立並構建RAC

全程只需要使用者指定規格、磁碟容量、網路卡等基本資訊，便無需額外的手動操作。

Oracle DG架構

Oracle DataGuard，簡稱DG，是Oracle自帶的資料同步功能，基本原理是將日誌檔案從原資料庫傳輸到目標資料庫，然後在目標資料庫上應用這些日誌檔案，從而使目標資料庫與源資料庫保持同步，是一種資料庫級別的高可用性方案，Oracle 11G之後的DG又稱為ADG，即Active DataGuard。

DG的日誌傳輸方式有兩種，一是利用ARCH程式進行傳輸，二是LGWR程式進行，使用ARCH進行日誌傳輸，只能以非同步的方式傳輸，而不能同步傳輸，可能有丟資料的風險。

LGWR程式進行日誌傳輸，又分為兩種情況，其一是同步傳輸，其二是非同步；同步傳輸時，LGWR必須等待寫入本地日誌檔案傳輸到standby端之後，Primary Database上的事務才可以提交，此種方式會對主庫造成嚴重的效能影響。利用LGWR的非同步傳輸時，LGWR只需成功寫入本地日誌檔案即可，不需要等待傳輸到standby端，因此，不會對主庫的效能造成太大影響。

Oracle OGG架構

Oracle GoldenGate，簡稱OGG，是一種基於日誌的結構化資料複製軟體，它透過解析源資料庫線上日誌或歸檔日誌獲得資料的變化，再將這些變化應用到目標資料庫，從而實現源資料庫與目標資料庫的同步；

OGG可以在異構的IT基礎結構（包括幾乎所有常用作業系統平臺和資料庫平臺）之間實現資料亞秒一級的實時複製，從而在應急系統、線上報表、實時資料倉儲供應、交易跟蹤、資料同步、集中/分發、容災、資料庫升級和移植、雙業務中心等多個場景下應用。

深信服資料庫方案介紹

深信服資料庫方案支援 Oracle 資料庫、 SQL Server 和 MySQL三種資料庫。它融合了以上提到的複雜原理到基礎的架構平臺上，包括部署監控、巡檢、主備備份切換、主備搭建等，使得操作更簡單。

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使用者如果自己搭建一套 Oracle 資料庫，必須要懂網路、儲存、作業系統，才能夠搭建一套完整的 Oracle RAC資料庫。而這往往耗時費力，一個專業的 DBA 都需要花上幾天時間。

在深信服的資料庫方案裡，透過把所有內容集中在虛擬層裡面，在介面上操作點選分配，把共享儲存、共享網路、共享資源全部一次性劃分好，使用者不用去考慮後臺的配置和執行程式。

在一套 RAC 裡面，深信服做過大量的測試，在資料量不多的前提下，比如200- 300G 的資料量，搭建完成一套 RAC只需半小時。

此外，深信服資料庫方案還有叢集的自愈能力，節點在故障條件下自動主從切換，結合雲平臺資源聯動進行底層修復，實現故障自愈，重組叢集關係，解放運維人力，節約運維成本，提高系統的高可用能力。

以上就是本期直播關於《Oracle資料庫基礎&架構原理解析》的分享，關注“深信服”科技公眾號，可以觀看本期直播回放。

Tech Talk · 雲技術有話聊 | 帶你瞭解Oracle資料庫基礎架構及原理

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