再述oracle数据库体系结构 之一:物理结构

宗政志

在一个服务器中，每一个运行的数据库都有一个数据库实例(instancename) 相联系。数据库启动时，系统首先在服务器内存中分配系统全局区(SGA)，即构成了oracle的内存结构。然后启动若干个常驻内存的操作系统进程，即组成了oracle的进程结构。除此之外，还有数据库的物理与逻辑结构。数据库体系统结构图可以参考第一篇。在接下来的篇幅中将分五篇来详细说明oracle数据库的体系结构。

   

• oracle物理结构   
  
• oracle逻辑结构   
  
• oracle内存结构   
  
• oracle进程结构   
  
• oracle连接配置结构
  

　　因为我的学习路线与学任何东西一样，分四个阶段，先需了解总体结构和原理，然后再进一步型清楚他们，第三再分块理解吸收，最后再综合提升。当然动手做试验须贯穿始终。
　　本篇说明物理结构。
　　物理结构，即oracle数据库使用的操作系统文件结构。对于数据库物理结构文件，不同的oracle版本，不同的操作系统平台上有不同的存储目录结构。

   

• winnt  | d:\oracle\product\10.1.0\oradata\DB_NAME\*.*(oracle 10g);d:\orant\database\*.*(oracle7,oracle8)   
  
• Unix | /home/app/oracle/product/10.1.0/oradata/DB_NAME/*.*(10g);/home/app/oradata/db_name/*.*(8i,9i)
  

　　数据库的物理结构文件按其作用可以分为三类：

   

• 数据文件   
  
• 日志文件   
  
• 控制文件
  

　　一、数据文件
　　数据文件用来存储数据库的数据，如表、索引等。读取数据时，系统首先从数据库文件中读取数据，并存储到SGA的数据缓冲区中。这是为了减少I/O，如果读取数据时，缓冲区中已经有要读取的数据，就不需要再从磁盘中读取了。存储数据时也是一样，事务提交时改变的数据先存储到内存缓冲区中，再由oracle后台进程DBWR决定如何将其写入到数据文件中。
　　1.查询数据文件的信息
　　sql>select * from dba_data_files或
　　sql>select * from v$datafile(此数据字典包含文件的动态信息)
　　一个数据文件只与一个数据库相联系。数据文件的大小是可以改变的。可以通过以下语句查询表空间的空间空闲量
　　sql>select * from dba_free_space
　　2.修改数据文件的大小
　　sql>alter database datafile "d:\...\df1.dbf" resize 800m
　　3.数据库文件的自动扩展特性。请看下面的例子:
　　sql>alter tablespace tbs1 add datafile "d:\...\df2.dbf" size 500m autoextend on next 50m maxsize 1000m
　　sql>alter database mydb1 datafile "d:\...\df2.dbf","d:\...\df3.dbf" autoexetend off
　　sql>alter database mydb1 datafile "d:\...\df2.dbf","d:\...\df3.dbf" autoexetend on next 30m maxsize unlimited
　　二、重做日志文件
　　重做日志文件记录对数据库的所有修改信息。它是三类文件中最复杂的一类文件，也是保证数据库安全与数据库备份与恢复有直接关系的文件。
　　1.日志文件组与日志成员
　　在每一个oracle数据库中，至少有两个重做日志文件组。每组有一个个或多个重做日志文件，即日志成员。同一组中的成员是镜像关系，它们存储的内容是一模一样的。oracle在写日志时，以一个日志组为逻辑单位写入，只在将日志都写入日志组中的每个成员文件中后，写日志才完成。
　　2.日志工作原理
　　oracle有多个日志文件组，当一个日志文件组中所有的成员所有的成员同时被写满数据时，系统自动转换到下一个日志文件组，这个转换过程称为日志切换。
　　当日志切换后，会给前一个日志组编一个号，用于归档日志的编号，这个编号称为日志序列号。此编号由1开始，每切换一次，序列号自动加1，最大值受参数MAXLOGHISTORY限制，该参数的最大值为65534。
　　当oracle把最后一个日志组写满了以后，自动转向第一个日志组，这时,再向第一个日志组写日志的时候，如果数据库运行在非归档模式下，这个日志组中的原有日志信息就会被覆盖。
　　使用以下语句查询日志文件信息：
　　sql>select * from v$log
　　相关字段说明如下：
　　GROUP#:日志文件组号
　　THREAD#:日志文件线程号，一般为1,双机容时为2
　　SEQUENCE#:日志序列号
　　BYTES:日志文件大小
　　MEMBERS:该组的日志成员个数
　　ARC:该组日志信息是否已经完成归档
　　STATUS:该组状态（CURRENT:表示当前正在使用的组；NACTIVE:表示非活动组；ACTIVE:表示归档未完成）
　　FIRST_CHANGE#:系统改变号ＳＣＮ，也叫检查点号
　　FIRST_TIME:系统改变时间
　　DBA可以使用下列命令进行强制日志切换
　　sql>alter system switch logfile
　　3.NOARCHIVELOG/ARCHIVELOG
　　NOARCHIVELOG是非归档模式，如果数据库运行在这种模式下，当日志切换时，新切换到的日志组中的日志信息会被覆盖。ARCHIVELOG:归档模式，如果数据库运行在这种模式下，日志会被归档存储，产生归档日志，且在未归档之前，日志不允许被覆盖写入。
　　要确认数据库的归档方式，可以查询数据字典v$database:
　　sql>select log_mode from v$database
　　要了解归档日志的信息，可以查询数据字典v$archived_log。
　　要将数据库改为归档模式：
　　a.alter database archivelog
　　b.设置初始化参数LOG_ARCHIVE_START=TRUE
　　c.设置归档文件目标存储路径 LOG_ARCHIVE_DEST=C:\ORA\ARCHIVE
　　d.设置归档文件命名格式参数 LOG_ARCHIVE_FORMAT="ORCK%T%S.ARC"。这个格式中的%S表示日志序列号，自动左边补零；%s表示日志序列号，自动左边不补零；%T表示日志线程号，左边补零；%t表示日志线程号不补零。
　　e.重新启动数据库
　　4.CKPT进程(检查点进程)
　　CKPT进程保证有修改过的数据库缓冲区中的数据都被写入到数据文件，日志文件、数据文件、数据库头和控制文件中都有写入检查点标记。数据库在恢复时，只需提供自上一个检查以来所做的修改。检查点完成时系统将更新数据库数据库头和控制文件。
　　参数LOG_CHECKPOINT_TIMEOUT决定一个检查点发生的时间间隔。LOG_CHECKPOINT_INTERVAL决定一个检查需要填充的日志文件块的数量。检查点号，也称系统改变号(SCN)，它标识一个检查点。可以通过v$log查询日志文件的检查点信息，通过v$datafile查询数据文件的检查点信息，通过v$database查询数据库头的检查点信息。三个地方的检查点号相同，如果不同，说明发明数据库不同步，此时数据库肯定无法正常启动。
　　5.增加与删除日志文件组、日志成员(详细语法请参考oracle文档)
　　alter database [database] add logfile [group integer] filespec[,[group...
　　alter database [database] add logfile (...)
　　alter database [database] drop logfile [grout integer]
　　alter database  [database] add logfile member "filespec" [reuse] to group integer
　　alter database [database] drop logfile member "filename","filename"...
　　alter database [database] rename file "filename" to "filename"
　　6.清除日志文件数据
　　alter database [database] clear [unarchived] logfile group integer|filespec
　　
　　三、控制文件
　　控制文件是一个二进制文件，用来描述数据库的物理结构，一个数据库只需要一个控制文件，控制文件的内容包括：

   

•     数据库名及数据库唯一标识   
  
•     数据文件和日志文件标识   
  
•     数据库恢复所需的同步信息，即检查点号
  

　　控制文件由参数control_files指定，格式如下：
　　control_files=("home/app/.../control01.ctl","home/app/.../control02.ctl")
　　参数中各个文件是镜像关系，也就是说，几个文件中只要有一个文件完好，数据库就可以正常运行。
　　以下语句查询控制文件的信息：
　　sql>select * from v$controlfile
　　如果控制文件损坏或丢失，数据库将终止并且无法启动，所以，要对控制文件进行镜象，手工镜像步骤如下：
　　a.关闭数据库
　　b.复制控制文件
　　c.修改参数文件，加入新增的控制文件位置描述
　　d.重新启动数据库
　　另外注意，控制文件中还包含几个服务器参数的设置，如果修改这些参数的值，刚需要重新创建控制文件，这些参数是：

   

•     MAXLOGFILES:最大日志文件个数   
  
•     MAXLOGMEMBERS:最大日志成员个数   
  
•     MAXLOGHISTORY:最大历史日志个数   
  
•     MAXDATAFILES:最大数据文件个数   
  
•     MAXINSTANCES:最大实例文件个数
  

　　所有修改数据库结构的命令都会引起控制文件的改变。同时出会记录在oracle跟踪文件中，跟踪文件的名称为alter_SID.log，路径如下：
　　d:\oracle\product\10.1.0\admin\DB_NAME\bdump\SIDALRT.log(unix是alter_SID.ora)
　　也可以在参数文件中指定跟踪文件的存储路径，后台进程跟踪文件目录由参数background_dump_dest指定，用户跟踪文件位置由参数user_bdump_dest指定，如：
　　background_bdump_dest=/u01/app/oracle/oralog/bdump
　　user_bdump_dest=/u01/app//oralog/udump