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ORACLE在逻辑存储上分 4个粒度:表空间,段,区和块。

(1)块(Block):是粒度最小的存储单位,现在标准的块大小是8K,ORACLE每一次I/O操作也是按块来操作的,也就是说当ORACLE从数据文件读数据时,是读取多少个块,而不是多少行。
(2)区(extent):由一系列相邻的块而组成,这也是ORACLE空间分配的基本单位,举个例子来说,当我们创建一个表WANG_USER时,首先ORACLE会分配一区的空间给这个表,随着不断的INSERT数据到WANG_USER,原来的这个区容不下插入的数据时,ORACLE是以区为单位进行扩展的,也就是说再分配多少个区给WANG_USER,而不是多少个块。
(3)段(segment):是由一系列的区所组成,一般来说,当创建一个对象时(表,索引),就会分配一个段给这个对象.所以从某种意义上来说,段就是某种特定的数据。
如:
CREATE TABLE WANG_USER,这个段就是数据段。
而CREATE INDEX ON WANG_USER(NAME),ORACLE同样会分配一个段给这个索引,但这是一个索引段了。查询段的信息可以通过数据字典: USER_SEGMENTS来获得。
(4)表空间(tablespace):包含段,区和块.表空间的数据物理上储存在其所在的数据文件中,一个数据库至少要有一个表空间。当我们创建了一个表,即使我没有插入任何一行记录,ORACLE还是给它分配了8个块. 当然这个跟建表语句的INITIAL参数及MINEXTENTS参数有关:
STORAGE
(
INITIAL 64K
MINEXTENTS 1
MAXEXTENTS UNLIMITED
);
也就是说,在这个对象创建以后,ORACLE至少给它分配一个区,初始大小是64K,一个标准块的大小是8K,刚好是8BLOCK。
什么是高水线(High Water Mark)
所有的oracle段都有一个在段内容纳数据的上限,我们把这个上限称为High Water Mark或HWM。这个HWM是一个标记,用来说明已经有多少没有使用的数据块分配给这个segment。HWM通常增长的幅度为一次5个数据块,原则上HWM只会增大,不会缩小,即使将表中的数据全部删除,HWM还是为原值,由于这个特点,使HWM很象一个水库的历史最高水位,这也就是HWM的原始含义,当然不能说一个水库没水了,就说该水库的历史最高水位为0。但是如果我们在表上使用了truncate命令,则该表的HWM会被重新置为0。
示例:
1) 创建测试表
CREATE TABLE WANG_HWM
(
ID NUMBER,
NAME VARCHAR2(10)
)
TABLESPACE SKY_DATA_USER
PCTFREE 10
INITRANS 1
MAXTRANS 255
STORAGE
(
INITIAL 64K
NEXT 1M
MINEXTENTS 1
MAXEXTENTS UNLIMITED
);
COMMIT;
此时表没有分析,是原始的数据,即 8个数据块。

2) 向表中插入一些测试数据

3)在次查看表的信息

此时表WANG_HWM占用的数据库已经是40个块了。但是DBA_TABLES显示的信息还是空。 因为没有做统计分析。
4) 收集统计信息


此时DBA_TABLES已经有了数据,显示的使用了35个数据块。但是empty_blocks还是为空。 这里要注意的地方。 这个字段只有使用analyze收集统计信息之后才会有数据。
5) 使用analyze收集统计信息


这里有显示空的数据块有5个。注意:两者相加为40。原则上要比占用的40个数据块少一个。因为有一个数据库块被保留用作segment header。而此表空间同时存储其他表,所以那一块未分配到该表空间中。
6) delete数据,不会降低高水位



重新分析表后行数发生变化,但是高水位并未发生变化。
7) truncate表,可以降低高水位

在这里需要重新分析表,否则查询DBA_SEGMENTS和DBA_TABLES数据字典的段的信息没有改变,先收集一下统计信息。使用EXEC统计后段的信息已经改变,但empty_blocks段没有改变,该段只有使用analyze才能改变。

总共8个数据块,和刚开始创建表时分配的空间大小一样。
Oracle表中的HWM
在Oracle数据的存储中,可以把存储空间想象为一个油箱,数据想象为油箱中的汽油。油箱中的油的位置有一条线叫做水位线,在Oracle中,这条线被称为高水位线(High-warter mark, HWM)。在数据库表刚建立的时候,由于没有任何数据,所以这个时候水位线是空的,也就是说HWM为最低值。当插入了数据以后,高水位线就会上涨,但是这里也有一个特性,就是如果你采用delete语句删除数据的话,数据虽然被删除了,但是高水位线却没有降低,还是你刚才删除数据以前那么高的水位。也就是说,这条高水位线在日常的增删操作中只会上涨,不会下跌。
下面我们来谈一下Oracle中Select语句的特性。Select语句会对表中的数据进行一次扫描,但是究竟扫描多少数据存储块呢,这个并不是说数据库中有多少数据,Oracle就扫描这么大的数据块,而是Oracle会扫描高水位线以下的数据块。现在来想象一下,如果刚才是一张刚刚建立的空表,你进行了一次Select操作,那么由于高水位线HWM在最低的0位置上,所以没有数据块需要被扫描,扫描时间会极短。而如果这个时候你首先插入了一千万条数据,然后再用delete语句删除这一千万条数据。由于插入了一千万条数据,所以这个时候的高水位线就在一千万条数据这里。后来删除这一千万条数据的时候,由于delete语句不影响高水位线,所以高水位线依然在一千万条数据这里。这个时候再一次用select 语句进行扫描,虽然这个时候表中没有数据,但是由于扫描是按照高水位线来的,所以需要把一千万条数据的存储空间都要扫描一次,也就是说这次扫描所需要的时间和扫描一千万条数据所需要的时间是一样多的。所以有时候有人总是经常说,怎么我的表中没有几条数据,但是还是这么慢呢,这个时候其实奥秘就是这里的高水位线了。
那有没有办法让高水位线下降呢,其实有一种比较简单的方法,那就是采用TRUNCATE语句进行删除数据。采用TRUNCATE语句删除一个表的数据的时候,类似于重新建立了表,不仅把数据都删除了,还把HWM给清空恢复为0。所以如果需要把表清空,在有可能利用TRUNCATE语句来删除数据的时候就利用TRUNCATE语句来删除表,特别是那种数据量有可能很大的临时存储表。
在手动段空间管理(Manual Segment Space Management)中,段中只有一个HWM,但是在Oracle 9iRelease1才添加的自动段空间管理(AutomaticSegment Space Management)中,又有了一个低HWM的概念出来。为什么有了HWM还又有一个低HWM呢,这个是因为自动段空间管理的特性造成的。在手段段空间管理中,当数据插入以后,如果是插入到新的数据块中,数据块就会被自动格式化等待数据访问。而在自动段空间管理中,数据插入到新的数据块以后,数据块并没有被格式化,而是在第一次访问这个数据块的时候才格式化这个块。所以我们又需要一条水位线,用来标示已经被格式化的块。这条水位线就叫做低HWM。一般来说,低HWM肯定是低于等于HWM的。
(有关段空间管理的知识可以参考这篇文章:Automatic Segment Space Management)
修正ORACLE表的高水位线在ORACLE中,执行对表的删除操作不会降低该表的高水位线。而全表扫描将始终读取一个段(segment)中所有低于高水位线标记的块。如果在执行删除操作后不降低高水位线标记,则将导致查询语句的性能低下。下面的方法都可以降低高水位线标记。
(1)执行表重建指令ALTER TABLE TABLE_NAME MOVE;
在线转移表空间ALTER TABLE ... MOVE TABLESPACE .. 当你创建了一个对象如表以后,不管你有没有插入数据,它都会占用一些块,ORACLE也会给它分配必要的空间。同样,用ALTER TABLE MOVE释放自由空间后,还是保留了一些空间给这个表。ALTER TABLE... MOVE后面不跟参数也行,不跟参数表还是在原来的表空间,Move后记住重建索引。如果以后还要继续向这个表增加数据,没有必要move,只是释放出来的空间,只能这个表用,其他的表或者segment无法使用该空间。
(2)执行ALTER TABLETABLE_NAME SHRINK SPACE;
注意,此命令为Oracle 10g新增功能,再执行该指令之前必须允许行移动
ALTER TABLE TABLE_NAME ENABLE ROW MOVEMENT;
如果要同时压缩表的索引,可以使用:
ALTER TABLE TABLE_NAME SHRINK SPACE CASCADE;
(3)复制要保留的数据到临时表 t,drop原表,然后 rename临时表 t 为原表 。
(4)用逻辑导入导出: emp/imp ,expdp/impdp (参考:备份和恢复)
(5)执行下面的语句:
ALTER TABLETABLE_NAME DEALLOCATE UNUSED
注:DEALLOCATE UNUSED为释放HWM上面的未使用空间,但是并不会释放HWM下面的自由空间,也不会移动HWM的位置。
(6)尽量使用 truncate。
HWM特点
(1)ORACLE用HWM来界定一个段中使用的块和未使用的块。
举个例子来说,当我们创建一个表时,ORACLE就会为这个对象分配一个段。在这个段中,即使我们未插入任何记录,也至少有一个区被分配, 第一个区的第一个块就称为段头(SEGMENT HEADE),段头中就储存了一些信息,基中HWM的信息就存储在此。此时,因为第一个区的第一块用于存储段头的一些信息,虽然没有存储任何实际的记录,但也算是被使用,此时HWM 是位于第2个块.当我们不断插入数据到表后,第1个块已经放不下后面新插入的数据,此时,ORACLE将高水位之上的块用于存储新增数据,同时,HWM本身也向上移.也就是说,当我们不断插入数据时,HWM会往不断上移,这样,在HWM之下的,就表示使用过的块,HWM之上的就表示已分配但从未使用过的块。
(2)HWM在插入数据时,当现有空间不足而进行空间的扩展时会向上移,但删除数据时不会往下移.
这就好比是油箱的油位,当加油时,油位往上移,当油退出后,最高水位的痕迹还是清淅可见。ORACLE不会释放空间以供其他对象使用,有一条简单的理由:由于空间是为新插入的行保留的,并且要适应现有行的增长。被占用的最高空间称为最高使用标记 (HWM)。
(3) HWM的信息存储在段头当中.
HWM本身的信息是储存在段头.在段空间是手工管理方式时,ORACLE是通过FREELIST(一个单向链表)来管理段内的空间分配.在段空间是自动管理方式时(ASSM),ORACLE是通过 BITMAP 来管理段内的空间分配。
(4) ORACLE的全表扫描是读取高水位标记(HWM)以下的所有块.
所以问题就产生了.当用户发出一个全表扫描时,ORACLE始终必须从段一直扫描到 HWM,即使它什么也没有发现。该任务延长了全表扫描的时间。
(5) 当用直接路径插入行时,即使HWM以下有空闲的数据库块,键入在插入数据时使用了append关键字,则在插入时使用HWM以上的数据块,此时HWM会自动增大。
例如,通过直接加载插入(用APPEND提示插入)或通过SQL*LOADER直接路径数据块直接置于HWM之上。它下面的空间就浪费掉了。
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