oracle数据库逻辑结构.docx
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oracle数据库逻辑结构
Oracle数据库逻辑构造
与其他数据库产品不同，Oracle有其自己独特的系统体系构造。
Oracle系统体系构造是整个Oracle效劳器系统的框架，是管理和应用Oracle数据效劳器的根底和核心。
Oracle系统体系构造由三部分组成：
逻辑构造、物理构造和实例。
其中，实例是维系物理构造和逻辑构造的核心，如图2-1和图2-2所示。
图2-1说明了数据库三级形式及其物理文件之间的关系。
图2-1 数据库形式及其物理文件关系示意图
图2-2 Oracle系统体系构造与功能
不管是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）,而数据库管理那么是针对数据库的全部内容。
Oracle数据库由构成物理构造的各种文件组成，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和效劳器后台进程的集合。
Oracle数据库效劳器就是数据库和实例的组合。
Oracle的逻辑构造是一种层次构造。
主要由：
表空间、段、区和数据块等概念组成。
逻辑构造是面向用户的，用户使用Oracle开发应用程序使用的就是逻辑构造。
数据库存储层次构造及其构成关系,构造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 Oracle10g数据库层次构造图 图2-4段、区和数据块之间的关系
Oracle数据块〔DataBlock〕是一组连续的操作系统块。
分配数据库块大小是在Oracle数据库创立时设置的，数据块是Oracle读写的根本单位。
数据块的大小一般是操作系统块大小的整数倍，这样可以防止不必要的系统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Oracle最根本的存储单位，而表空间、段、区间那么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。
数据块的构造主要包括：
·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体系构造第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，假设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，那么insert语句可直接使用生成的空闲空间。
假设insert语句是在一个与产生空闲空间的语句相别离的事务中，那么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只有在出现以下情况时，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。
可以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pctused来控制insert和update对空闲空间的使用。
当创立或修改表时可指定这两个参数。
创立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Createtable语句中指定了pctfree为20，那么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，直到到达80%为止。
显然，pctfree值越小，那么为现存行更新所预留的空间越少。
因此，假设pctfree设置得太高，那么在全表扫描期间增加I/O，浪费磁盘空间；假设pctfree设置得太低，那么会导致行迁移。
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pctused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。
假设数据块已经到达了由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Createtable语句中指定pctused为40，那么当小于或等于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展重新组织。
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，假设pctused设置过高，那么会降低磁盘的利用率导致行迁移；假设pctused设置过低，那么浪费磁盘空间，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，pctfree和pctused的之和不能超过100。
假设两者之和低于100，那么空间的利用与系统的I/O之间的最正确平衡点是：
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，假设块大小为2048字节，那么它需要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，pctfree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，用户需要进展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，采用较小数据块可以获得更好的效果。
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、回滚段或临时段创立或需要附加空间时，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根本单位。
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。
当创立一个表时，系统自动创立一个以该表的名字命名的数据段。
·索引段：
包含了用于进步系统性能的索引。
一旦建立索引，系统自动创立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，回滚段可以动态创立和撤销。
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立的段。
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〕是由假设干个表空间构成的。
任何数据库对象在存储时都必须存储在某个表空间中。
表空间对应于假设干个磁盘文件，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，也是数据库逻辑构造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附属于它的数据文件大小的总和。
在Oracle10g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〔systemtablespace〕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。
为防止系统表空间产生存储碎片以及争用系统资源的问题，应创立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立而创立的，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〔temptablespace〕主要用于存储Oracle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去除。
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〔undotablespace〕〕。
在Oracle8i中是rollbacktablespace，从Oracle9i开始改为undotablespace。
在Oracle10g中初始创立的只有6个表空间sysaux、system、temp、undotbs1、example和users。
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
在管理表空间时应遵循以下原那么：
1〕使用多重表空间。
采用多重表空间可使数据库操作更灵敏。
主要表达在以下方面：
·将用户数据与数据字典数据相别离，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别离，可以防止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，以到达优化表空间的目的，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。
要创立、管理与使用表空间，必须首先以sys用户并以assysdba身份登录数据库。
与Oracle9i不同，在Oracle10g中，启动SQL*Plus时的帐户和口令不需加引号。
命令格式是：
sqlplussys/assysdba
在Oracle10g中，创立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以下数据字典中获得。
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_extents、dba_rollback_segs、dba_data_files、v_$backup_datafile、v_$database_block_corruption、v_$datafile、v_$datafile_copy、v_$datafile_header、v_$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：
createtablespace、altertablespace、droptablespace、managetablespace和unlimitedtablespace等。
其中，unlimitedtablespace是允许用户无限制地访问所有表空间。
出于平安考虑，在授予该权限给用户时应慎重。
假设用户不需要该系统权限，最好撤销该权限，否那么用户会利用该权限蓄意创立大量对象或复制数据，从而塞满表空间导致数据库效劳器崩溃。
3．创立永久性的表空间
命令格式：
SQL>create[undo]tablespacetablespace
[datafilefilespec[autoextend_clause][,filespec[autoextend_clause]]...]
[{minimumextentinteger[k｜m]｜blocksizeinteger[k]｜{logging｜nologging}
｜defaultstorage_clause｜{online｜offline}
｜{permanent｜temporary}｜extent_management_clause｜segment_management_clause
}
[minimumextentinteger[k｜m]｜blocksizeinteger[k]
｜{logging｜nologging}｜defaultstorage_clause｜{online｜offline}
｜{permanent｜temporary}｜extent_management_clause｜segment_management_clause
]...
];
【例2-1】创立一个名为dalianren的表空间
SQL>createtablespacedalianrennologging
extentmanagementlocaluniformsize256k
segmentspacemanagementauto;
4．使一个表空间脱机
命令格式：
SQL>altertablespaceoffline;
【例2-2】将表空间dalianren脱机
SQL>altertablespacedalianrenoffline;
注意system表空间不能脱机。
5．使一个表空间联机
命令格式：
SQL>altertablespaceonline;
【例2-3】将表空间dalianren联机
SQL>altertablespacedalianrenonline;
6．使表空间只读
命令格式：
SQL>altertablespacereadonly;
【例2-4】将表空间dalianren更改为只读
SQL>altertablespacedalianrenreadonly;
7．使表空间可读可写
命令格式：
SQL>altertablespacereadwrite;
【例2-5】将表空间dalianren更改为可读写
SQL>altertablespacedalianrenreadwrite;
8．创立临时表空间
命令格式：
SQL>createtemporarytablespace
tempfile′′
sizemautoextend
extentmanagementlocaluniformsize;
【例2-6】创立临时表空间temp
SQL>createtemporarytablespacetemp
size500mautoextendoff
extentmanagementlocaluniformsize512k;
注意虽然语句altertablespace中带有temporary关键字，但不能使用带有temporary关键字的altertablespace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createtemporarytablespace语句直接创立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>altertablespaceaddtempfile′′sizem;
【例2-7】为临时表空间temp_ren添加数据文件
10．调整临时表空间的数据文件
命令格式：
SQL>alterdatabasetempfile′′resizem;
【例2-8】调整临时表空间的数据文件大小
11．将表空间的数据文件或临时文件脱机
命令格式：
SQL>alterdatabase datafile′′offline;
或
SQL>alterdatabasetempfile′′offline;
【例2-9】将表空间的数据文件或临时文件脱机
或
命令格式：
SQL>Alterdatabasetempfile′′online;
【例2-10】将临时表空间联机
13.删除表空间，但不删除其文件
命令格式：
SQL>droptablespace;
【例2-11】删除表空间dalianren，但不删除其文件
SQL>droptablespacedalianren;
命令格式：
SQL>droptablespaceincludingcontents;
【例2-12】删除表空间dalianren及其包含的内容
SQL>droptablespacedalianrenincludingcontents;
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>droptablespaceincludingcontentsanddatafiles;
【例2-13】删除表空间dalianren及其包含的内容以及数据文件
SQL>droptablespacedalianrenincludingcontentsanddatafiles;
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>droptablespaceincludingcontentsanddatafilescascadeconstraints;
【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>droptablespacedalianrenincludingcontentsanddatafilescascadeconstraints;
17．表空间更名
Oracle9i中不能直接将表空间更名。
在Oracle10g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>altertablespacerenameto;
【例2-15】将表空间users更改为newusers
SQL>altertablespaceusersrenametonewusers;
在Oracle10g中，假设一个撤销表空间通过使用pfile的实例被更名，那么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。
18．多重临时表空间
在Oracle10g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，由系统自动隐式创立的。
例如：
通过添加现有的表空间创立表空间组。
SQL>altertablespacetemptablespacegrouptemp_ts_group;
添加一个新的表空间给该已经创立的表空间组。
SQL>createtemporarytablespacetemp2
被指定给组的表空间可在视图中查询得到。
SQL>select*fromdba_tablespace_groups;
group_nametablespace_name
------------------------------------------------------------
temp_ts_grouptemp
temp_ts_grouptemp2
2rowsselected.
SQL>
一旦创立了表空间组，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>alteruserscotttemporarytablespacetemp_ts_group;
·将表空间组作为默认的临时表空间。
SQL>alterdatabasedefaulttemporarytablespacetemp_ts_group;
·表空间也可以从表空间组中移出。
SQL>altertablespacetemp2tablespacegroup;
·查询表空间组。
SQL>select*fromdba_tablespace_groups;
group_nametablespace_name
------------------------------------------------------------
temp_ts_grouptemp
1rowselected.
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。
假设该表空间组仍然被指定做临时表空间，那么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。
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。
setlinesize132
setpagesize60
coltablespace_nameformata12
colfile_nameformata38
coltablespace_kbheading′TABLESPACE｜TOTALKB′
colkby
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