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2023-04-12

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Oracle 数据库体系结构

数据库服务器是信息管理的关键。通常，服务器可靠地管理多用户环境中的大量数据，以便使用户可以同时访问

这些相同的数据。数据库服务器还可防止未经授权的访问，并为故障恢复提供有效的解决方案。

数据库和实例

Oracle 数据库服务器包括一个数据库和至少一个数据库实例（通常是指只有一个实例）。因为实例和数据库是如

此的紧密关联，Oracle 数据库这个术语有时既指实例，也指数据库。这个术语在严格意义上具有以下含义：

•数据库

数据库是一组文件，位于磁盘，用于存储数据。这些文件可以独立于数据库实例存在。

•数据库实例

实例是管理数据库文件的一组内存结构。该实例包含一个叫做系统全局区（SGA）的共享内存区和一组后台进程。

实例可以独立于数据库文件而存在。

图 1 显示了一个数据库和它的实例。对连接到实例的每个用户，其应用程序以一个客户端进程运行。每个客户端

进程都具与它自己的服务器进程相关联。服务器进程有自己的私有会话内存区，称为程序全局区（PGA）。

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墨力计划

一个数据库可以从物理和逻辑这两个角度来考察。物理数据是在操作系统级别可查看的数据。例如，使用操作系

统实用程序，如 Linuxls 和 ps，可以列出数据库文件和进程。而象表这样的逻辑数据只在数据库层面有意义。

SQL 语句可以列出 Oracle 数据库中的表，但操作系统实用程序却不能。

数据库具有物理结构和逻辑结构。因为物理结构和逻辑结构是分开的，因此对物理数据存储的管理，不会影响对

逻辑存储结构的访问。例如，重命名物理数据库文件并不会重命名表，尽管其数据存储在此文件中。

数据库存储结构

数据存储是关系数据库的一个重要任务。本部分简要介绍 Oracl 数据库所使用的物理和逻辑存储结构。

物理存储结构

物理数据库结构即是那些存储数据的文件。当您执行 SQL 命令 CREATEDATABASE，会创建下列文件：

•数据文件

每个 Oracle 数据库都有一个或多个物理数据文件，其中包含数据库的所有数据。数据库的逻辑数据结构，如表

和索引，在物理上存储在这些数据文件中。

•控制文件

每个 Oracle 数据库都有一个控制文件。控制文件包含指定数据库物理结构的元数据，包括数据库名称，及数据

库文件的位置和名称等。

•联机重做日志文件

每个数据库都有一个联机重做日志，它包含两个或更多联机重做日志文件。一个联机重做日志由许多重做项组成

（也称为重做记录），以记录对数据所做的所有更改。

很多其他文件对 Oracle 数据库服务器的正常运行也是很重要的。这些文件包括参数文件和诊断文件。备份文件

和归档重做日志文件是用于备份和恢复的重要的脱机文件。

逻辑存储结构

本部分讨论逻辑存储结构。以下的逻辑存储结构使得 Oracle 数据库可以按更细的粒度控制磁盘空间的使用：

•数据块

在最细的粒度级别，Oracle 数据库将数据存储在数据块中。一个数据块对应于磁盘上的特定数目的字节。

•扩展区

扩展区是一定数目的逻辑上连续的数据块，在单次分配中获得，用于存储特定类型的信息。

•段

段是为用户对象（例如一个表或索引）、回滚数据、或临时数据等分配的一组扩展区。

•表空间

数据库由称为表空间的逻辑存储单位组成。表空间是段的逻辑容器。每个表空间至少包含一个数据文件。

数据库实例结构

Oracle 数据库使用内存结构和进程，来管理和访问数据库。所有内存结构都存在于构成关系数据库的计算机主内

存中。

当应用程序连接到 Oracle 数据库时，他们也连接到一个数据库实例。实例为该程序服务，为其分配除 SGA 之外

的其他内存区，并启动除后台进程之外的其他进程。

Oracle 数据库进程

进程是操作系统的一种机制，用于运行一系列步骤。有些操作系统使用工作、任务、或线程等术语。在本论述中，

线程等价于进程。Oracle 数据库实例具有以下类型的进程：

•客户端进程

这些进程被创建和维护，主要用来运行应用程序代码或 Oracle 工具。多数环境中都由单独的计算机来运行客户

端进程。

•后台进程

这些进程整合了多种功能，以避免为每个客户端进程运行多个 Oracle 数据库程序。后台进程以异步方式执行 I/O

操作，并监控其他数据库进程，以提供更大的并行度，达到更好的性能和可靠性。

•服务端进程

这些进程与客户端进程通信，并与 Oracle 数据库进行交互，以完成客户端请求。

Oracle 进程包括服务器进程和后台进程。在大多数的环境中，Oracle 进程和客户端进程在不同的计算机上运行。

实例内存结构

Oracle 数据库创建和使用内存结构有几个目的，例如，用于在多个用户之间共享程序代码和数据的内存，以及用

于每个已连接用户的私有数据区域。以下是与实例相关的内存结构：

•系统全局区(SGA)

SGA 是一组共享的内存结构，包含一个数据库实例的数据和控制信息。例如，SGA 组件包括数据块缓存和共享

SQL 区域。

•程序全局区(PGA)

PGA 是一个内存区域，其中包含某个服务器进程或后台进程的数据和控制信息。PGA 只由专有的过程访问。每个

服务器进程和后台进程都有其自己的 PGA。

应用程序和网络体系结构

为了充分利用一个特定的计算机系统或网络，数据库把任务在数据库服务器和客户端程序之间分开处理。运行关

系数据库的计算机负责处理数据库服务器，而运行应用程序处理的计算机负责解释和显示数据。

应用程序体系结构

应用程序体系结构是指一个数据库应用程序连接到 Oracle 数据库的计算环境。最常见的两种数据库体系结构是

客户端/服务器体系结构和多层体系结构。

在客户端/服务器体系结构中，客户端应用程序发起一个将在数据库服务器上执行操作的请求。服务器运行

Oracle 数据库软件，并处理并发、共享数据访问所需的功能。服务器接收并处理来自客户端的请求。

在传统的多层体系结构中，由一个或多个应用程序服务器执行部分（由传统 C/S 服务器执行的）操作。应用程序

服务器包含应用程序逻辑的很大一部分，为该客户机提供对数据的访问，并执行一些查询处理，从而减轻在数据

库上的负载。应用程序服务器可以作为客户端和多个数据库之间的接口，并提供一个额外的安全级别。

面向服务的体系结构(SOA)是一种多层体系结构，应用程序的功能被封装在服务中。SOA 服务通常是作为 Web

服务实现的。Web 服务可通过 HTTP 访问，并基于 XML 标准，如 Web 服务描述语言(WSDL)和 SOAP。

Oracle 数据库可以在传统的多层环境或 SOA 环境中扮演一个 Web 服务提供者的角色。

网络体系结构

Oracle 网络服务是数据库与网络通信协议之间的接口,它对分布式处理和分布式数据库很有用。通信协议定义了

数据在网络上被传输和接收的方式。

Oracle 网络服务支持所有主要的网络通信协议，包括 TCP/IP、HTTP、FTP、和 WebDAV