日期:2014-05-16  浏览次数:20586 次

oracle的数据库结构和空间管理

一个ORACLE数据库是数据的集合,被处理成一个单位。一个ORACLE数据库有一个物理结构和一个逻辑结构。
物理数据库结构(physical database structure)是由构成数据库的操作系统文件所决定。每一个ORACLE数据库是由三种类型的文件组成:数据文件、日志文件和控制文件。数据库的文件为数据库信息提供真正的物理存储。
逻辑数据库结构是用户所涉及的数据库结构。一个ORACLE数据库的逻辑结构由下列因素决定:
l??? 一个或多个表空间
l??? 数据库模式对象(即表、视图、索引、聚集、序列、存储过程)
逻辑存储结构如表空间(dataspace)、段(segment)和范围将支配一个数据库的物理空间如何使用。模式对象(schema object)用它们之间的联系组成了一个数据库的关系设计。

1)?????????? 物理结构

(1)??? 数据文件
每一个ORACLE数据库有一个或多个物理的数据文件(data file)。一个数据库的数据文件包含全部数据库数据。逻辑数据库结构(如表、索引)的数据物理地存储在数据库的数据文件中。数据文件有下列特征:
l??? 一个数据文件仅与一个数据库联系。
l??? 一旦建立,数据文件不能改变大小
l??? 一个表空间(数据库存储的逻辑单位)由一个或多个数据文件组成。
???? 数据文件中的数据在需要时可以读取并存储在ORACLE内存储区中。例如:用户要存取数据库一表的某些数据,如果请求信息不在数据库的内存存储区内,则从相应的数据文件中读取并存储在内存。当修改和插入新数据时,不必立刻写入数据文件。为了减少磁盘输出的总数,提高性能,数据存储在内存,然后由 ORACLE后台进程DBWR决定如何将其写入到相应的数据文件。

(2)??? 日志文件
每一个数据库有两个或多个日志文件(redo log file)的组,每一个日志文件组用于收集数据库日志。日志的主要功能是记录对数据所作的修改,所以对数据库作的全部修改是记录在日志中。在出现故障时,如果不能将修改数据永久地写入数据文件,则可利用日志得到该修改,所以从不会丢失已有操作成果。
日志文件主要是保护数据库以防止故障。为了防止日志文件本身的故障,ORACLE允许镜象日志(mirrored redo log),以致可在不同磁盘上维护两个或多个日志副本。
日志文件中的信息仅在系统故障或介质故障恢复数据库时使用,这些故障阻止将数据库数据写入到数据库的数据文件。然而任何丢失的数据在下一次数据库打开时,ORACLE自动地应用日志文件中的信息来恢复数据库数据文件。

(3)??? 控制文件
每一ORACLE数据库有一个控制文件(control file),它记录数据库的物理结构,包含下列信息类型:
l??? 数据库名;
l??? 数据库数据文件和日志文件的名字和位置;
l??? 数据库建立日期。
为了安全起见,允许控制文件被镜象。
每一次ORACLE数据库的实例启动时,它的控制文件用于标识数据库和日志文件,当着手数据库操作时它们必须被打开。当数据库的物理组成更改时,ORACLE自动更改该数据库的控制文件。数据恢复时,也要使用控制文件。

2)?????????? 逻辑结构
数据库逻辑结构包含表空间、段、范围(extent)、数据块和模式对象。
(1)??? 表空间
一个数据库划分为一个或多个逻辑单位,该逻辑单位称为表空间(TABLESPACE)。一个表空间可将相关的逻辑结构组合在一起。DBA可利用表空间作下列工作:
l??? 控制数据库数据的磁盘分配。
l??? 将确定的空间份额分配给数据库用户。
l??? 通过使单个表空间在线或离线,控制数据的可用性。
l??? 执行部分数据库后备或恢复操作。
l??? 为提高性能,跨越设备分配数据存储。
数据库、表空间和数据文件之间的关系如下图所示:
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。每个数据库可逻辑划分为一个或多个表空间
。每一个表空间是由一个或多个数据文件组成,该表空间物理地存储表空间中全部逻辑结构的数据。DBA可以建立新的表空间,可为表空间增加数据文件或可删除数据文件,设置或更改缺省的段存储位置。

每一个ORACLE数据库包含有一个名为SYSTEM的表空间,在数据库建立是自动建立。在该表空间中总包含有整个数据库的数据字典表。最小的数据库可只需要SYSTEM表空间。该表空间必须总是在线。表和存储的PL/SQL程序单元(过程、函数、包和触发器)的全部存储数据是存储在SYSTEM表空间中。如果这些PL/SQL对象是为数据库建的,DBA在SYSTEM表空间中需要规划这些对象所需要的空间。
表空间利用增加数据文件扩大表空间,表空间的大小为组成该表空间的数据文件大小的和。
DBA可以使ORACLE数据库中任何表空间(除SYSTEM表空间外)在线(ONLINE)或离线(OFFLINE)。表空间通常是在线,以致它所包含的数据对数据库用户是可用的。当表空间为离线时,其数据不可使用。在下列情况下,DBA可以使其离线。
。使部分数据不可用,而剩余的部分允许正常存取
。执行离线的表空间后备
。为了修改或维护一应用,使它和它的一组表临时不可用。
包含有正在活动的回滚段的表空间不能被离线,仅当回滚段不正在使用时,该表空间才可离线。
在数据字典中记录表空间的状态,在线还是离线。如果在数据库关闭时一表空间为离线,那么在下次数据库装配和重新打开后,它仍然保持离线。
当出现某些错误时,一个表空间可自动地由在线改变为离线。通过使用多个表空间,将不同类型的数据分开,更方便DBA来管理数据库。
ORACLE 数据库中一表空间是由一个或多个物理数据文件组成,一个数据文件只可与一个表空间想联系。当为一表空间建立一数据文件时,ORACLE建立该文件,分配指定的磁盘空间容量。在数据文件初时建立后,所分配的磁盘不包含任何数据。表空间可以在线或离线。在ORACLE中还允许单独数据文件在线或离线。

(2)??? 段、范围和数据块
ORACLE通过段、范围和数据块逻辑数据结构可更细地控制磁盘空间的使用。


段(SEGMENT)包含表空间中一种指定类型的逻辑存储结构,是由一组范围组成。在ORACLE数据库中有几种类型的段:数据段、牵引段、回滚段和临时段。
数据段:对于每一个非聚集的表有一数据段,表的所有数据存放在该段。每一聚集有一个数据段,聚集中每一个表的数据存储在该段中。
索引段:每一个索引有一索引段,存储索引数据。
回滚段:是由DBA建立,用于临时存储要撤消的信息,这些信息用于生成读一致性数据库信息、在数据库恢复时使用、回滚未提交的事务。
临时段:当一个SQL语句需要临时工作区时,由ORACLE建立。当语句执行完毕,临时段的范围退回给系统。
ORACLE对所有段的空间分配,以范围为单位。

范围
一个范围(EXTENT)是数据库存储空间分配的一个逻辑单位,它由连续数据块所组成。每一个段是由一个或多个范围组成。当一段中间所有空间已完全使用时,ORACLE为该段分配一个新的范围。
为了维护的目的,在数据库的每一段含有段标题块(segment header block)说明段的特征以及该段中的范围目录。

数据块
数据块(data block)是ORACLE管理数据文件中存储空间的单位,为数据库使用的I/O的最小单位,其大小可不同于操作系统的标准I/O块大小。


数据块的格式:
公用的变长标题
表目录
行目录
未用空间
行数据

(3)??? 模式和模式对象
一个模式(schema)为模式对象(scehma object)的一个集合,每一个数据库用户对应一个模式。模式对象为直接引用数据库数据的逻辑结构,模式对象包含如表、视图、索引、聚集、序列、同义词、数据库链、过程和包等结构。模式对象是逻辑数据存储结构,每一种模式对象在磁盘上没有一个相应文件存储其信息。一个模式对象逻辑地存储在数据库的一个表空间中,每一个对象的数据物理地包含在表空间的一个或多个数据文件中。


表(table)为数据库中数据存储的基本单位,其数据按行、列存储。每个表具有一表名和列的集合。每一列有一个列名、数据类型、宽度或精度、比例。一行是对应单个记录的列信息的集合。

视图
一个视图(view)是由一个或多个表(或其他视图)中的数据的一种定制的表示,是用一个查询定义,所以可认为是一个存储的查询(stored query)或是一个虚表(virtual table)。视图可在使用表的许多地方使用。
由于视图是由表导出的,视图和表存在许多类似,视图象表最多可定义254列。视图可以被查询,而在修改、插入或删除时具有一定的限制,在视图上执行的全部操作真正地