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Oracle 存储结构

开发技术 开发技术 2周前 (04-08) 8次浏览

数据库是存储数据的容器,它的主要功能是保存和共享数据。

oracle数据库的存储结构可以分为逻辑存储结构和物理存储结构,对于这两种存储结构,oracle是分别进行管理的。

  • 逻辑存储结构:oracle内部组织和管理数据的方式。
  • 物理存储结构:oracle外部(操作系统)组织和管理数据的方式。

接下来我们对上面的两种结构进行详细的介绍。

1.逻辑存储结构
 
Oracle 存储结构
图 1 Oracle 逻辑存储结构
 

Oracle 存储结构
图 2 Oracle 逻辑存储结构
 

如图 1和图 2 所示,oracle在逻辑上将保存的数据划分为一个个小单元来进行存储和维护,更高一级的逻辑存储结构都是由这些基本的小单元组成的。

逻辑结构类型按照尺寸从小到大分可分为:块(block)–>区(extent)–>段(segment)–>表空间(tablespace)

块(Block)

Oracle用来管理存储的最小单元,也是最小的逻辑存储结构。Oracle数据库在进行输入输出时,都是以块为单位进行读写操作的。我们建议数据块的尺寸为操作系统块尺寸的整数倍(1、2、4等)。另外,块的大小是在创建数据库的时候决定的,之后不能修改。当然,oracle同时也支持不同的表空间拥有不同的数据块尺寸。下面,我们对块的结构进行一些介绍。

块的头部信息区:

  • 块头:包含块的一般属性信息 如块的物理地址、块所属的段的类型。
  • 表目录:如果块中存储的数据是表数据, 则在表目录中保存块中所包含的表的相关信息。
  • 行目录:行记录的相关信息 如ROWID。
  • 块的存储区:主要包含空闲空间和已经使用的空间。Oracle主要是通过下面的两个参数对这部分空间进行管理的:
    * PCTFREE参数:指定块中必须保留的最小空闲空间比例。当块中的空闲存储空间减少到PCTFREE所设置的比例后,Oracle将块标记为不可用状态,新的数据行将不能被加入到这个块。
    * PCTUSED参数:制定一个百分比,当块中已经使用的存储空间降低到这个百分比以下时,这个块才被重新标记为可用状态。

注意:以上两个参数既可以在表空间级别进行设置,也可以在段级别进行设置。段级别的设置优先级更高。

区(Extent)

比块高一级的逻辑存储结构,由连续的块组成,它是oracle在进行存储空间的分配和回收的最小单位。在创建具有独立段结构的数据库对象时,例如表、索引等,Oracle会为数据库对象创建一个数据段,并为数据段分配一个‘初始区’。

后续区的分配方式,则根据表的空间管理办法不同,而采用不同的分配方式,例如autoextent,uniform size 或者在创建表或表空间时设置default storage 子句。

另外,用户还能够通过执行下面的命令来回收表、索引等对象中未使用的区:

SQL>alter table table_name deallocate unused;

段(Segment)

由多个区组成,这些区可以是连续的,也可以是不连续的。当用户在数据库中创建各种具有实际存储结构的对象时(保存有数据的对象),比如表、索引等,Oracle将为这些对象创建“段”。 一般一个对象只拥有一个段。

在创建段时,可以为它指定PCTFREE、PCTUSED等参数来控制其中的块的存储空间管理方式,也可以为它指定INITIAL、NEXT、PCTINCREASE等存储参数,以指定其中区的分配方式。如果没有为段指定这些参数,段将自动继承表空间的相应参数。

不同类型的数据库对象拥有不同类型的段:

  • 数据段:保存表中的记录。
  • 索引段:索引中的索引条目。
  • 临时段:在执行查询等操作时,Oracle可能会需要使用到一些临时存储空间,用于临时保存解析过的查询语句以及在排序过程中产生的临时数据。
  • 回滚段:保存回滚数据。

表空间(Tablespace)

最高级的逻辑存储结构,数据库是由多个表空间组成的。在创建数据库时会自动创建一些默认的表空间,例如 SYSTEM表空间,SYSAUX表空间等。通过使用表空间,Oracle将所有相关的逻辑结构和对象组合在一起。我们可以在表空间级别指定存储参数,也可以在段级别指定。

下面我们列出常见的表空间,和它们所存储的信息:

  • 数据表空间:用于存储用户数据的普通表空间。
  • 系统表空间:默认的表空间,用于保存数据字典(一组保存数据库自身信息的内部系统表和视图,及用于Oracle内部使用的其他一些对象),保存所有的PL/SQL程序的源代码和解析代码,包括存储过程和函数、包、数据库触发器等,保存数据库对象(表、视图、序列)的定义。
  • 回滚表空间:用于存放回滚段,每个实例最多只能使用一个回滚表空间。
  • 临时表空间:存储SQL执行过程中产生的临时数据。

最后,我们可以用下面的比喻来描述逻辑结构关系:
块 (一张张白纸) —> 区(白纸组成的本子)—> 段(多个本子放到一个文件袋中)—> 表空间(存放多个文件袋的文件柜)

2.物理存储结构

Oracle数据库逻辑上由一个或多个表空间组成,每个表空间在物理上由一个或多个数据文件组成,而每个数据文件是由数据块构成的。所以,逻辑上数据存放在表空间中,而物理上存储在表空间所对应的数据文件中。我们可以用下图来描述数据文件和表空间的关系。

Oracle 存储结构
图 3 Oracle 逻辑存储结构和物理存储结构对应关系
 

Oracle 存储结构
图 4 Oracle 逻辑存储结构和物理存储结构对应关系
 

构成数据库的物理文件主要有三种:

  • 数据文件:存放数据库数据。
  • 控制文件:存放数据库的基本信息,告诉数据库到哪里找到数据文件和重做日志文件等。对数据库的成功启动和正常运行是很重要的。
  • 重做日志文件:存放对数据的改变。至少两组,Oracle以循环方式来使用它们。

更多内容请参考:《Oracle 体系结构详解》


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