学习《Oracle 9i10g编程艺术》的笔记 (六) 体系结构

1.数据库和实例

作为Oracle 术语，这两个词的定义如下：
数据库（database）：物理操作系统文件或磁盘（ disk）的集合。使用Oracle 10g 的自动存
储管理（Automatic Storage Management，ASM）或RAW 分区时，数据库可能不作为操作系统中
单独的文件，但定义仍然不变。
实例（instance）：一组Oracle 后台进程/线程以及一个共享内存区，这些内存由同一个计
算机上运行的线程/进程所共享。这里可以维护易失的、非持久性内容（有些可以刷新输出到磁
盘）。就算没有磁盘存储，数据库实例也能存在。也许实例不能算是世界上最有用的事物，不过
你完全可以把它想成是最有用的事物，这有助于对实例和数据库划清界线。

实例就是一组操作系统进程（或者是一个多线程的进程）以及一些内存。这些进程可以操作数据库；而数据库只是一个文件集合
（包括数据文件、临时文件、重做日志文件和控制文件）。在任何时刻，一个实例只能有一组相关的文件（与
一个数据库关联）。大多数情况下，反过来也成立：一个数据库上只有一个实例对其进行操作。不过，Oracle
的真正应用集群（Real Application Clusters，RAC）是一个例外，这是Oracle 提供的一个选项，允许在
集群环境中的多台计算机上操作，这样就可以有多台实例同时装载并打开一个数据库（位于一组共享物理
磁盘上）。

Oracle 使用默认设置，把所有内容都放在一起，并把数据库创建为一组持久的文件。如果关闭这个
数据库，再试图打开，就会发现数据库无法打开：
NAME
--------------------------------------------------------------------------------
/home/ora10g/dbs/dbs1ora10g.dbf
/home/ora10g/dbs/dbx1ora10g.dbf
SQL> select member from v$logfile;
MEMBER
--------------------------------------------------------------------------------
/home/ora10g/dbs/log1ora10g.dbf
/home/ora10g/dbs/log2ora10g.dbf
SQL> select name from v$controlfile;
NAME
--------------------------------------------------------------------------------
/home/ora10g/dbs/cntrlora10g.dbf
SQL>
SQL> alter database close;
Database altered.
SQL> alter database open;
alter database open
一个实例在其生存期中最多只能装载和打开一个数据库。要想再打开这个（或其他）数据库，必须先
丢弃这个实例，并创建一个新的实例。
重申一遍：
实例是一组后台进程和共享内存。
数据库是磁盘上存储的数据集合。
实例“一生”只能装载并打开一个数据库。
数据库可以由一个或多个实例（使用RAC）装载和打开。
前面提到过，大多数情况下，实例和数据库之间存在一种一对一的关系。可能正因如此，才导致人们
很容易将二者混淆。从大多数人的经验看来，数据库就是实例，实例就是数据库。
不过，在许多测试环境中，情况并非如此。在我的磁盘上，可以有5 个不同的数据库。测试主机上任
意时间点只会运行一个Oracle 实例，但是它访问的数据库每天都可能不同（甚至每小时都不同），这取决
于我的需求。只需有不同的配置文件，我就能装载并打开其中任意一个数据库。在这种情况下，任何时刻
我都只有一个“实例”，但有多个数据库，在任意时间点上只能访问其中的一个数据库。
所以，你现在应该知道，如果有人谈到实例，他指的就是Oracle 的进程和内存。提到数据库时，则
是说保存数据的物理文件。可以从多个实例访问一个数据库，但是一个实例一次只能访问一个数据库。

2.SGA 和后台进程



图2-1 以最简单的形式展示了Oracle 实例和数据库。Oracle 有一个很大的内存块，称为系统全局区
（SGA），在这里它会做以下工作：
维护所有进程需要访问的多种内部数据结构；
缓存磁盘上的数据，另外重做数据写至磁盘之前先在这里缓存；
保存已解析的SQL 计划；
等等。
*
ERROR at line 1:
ORA-16196: database has been previously opened and closed

图2-1 Oracle 实例和数据库
Oracle 有一组“附加到”SGA 的进程，附加机制因操作系统而异。在UNIX 环境中，这些进程会物理
地附加到一个很大的共享内存段，这是操作系统中分配的一个内存块，可以由多个进程并发地访问（通常
要使用shmget()和shmat()）。
在Windows 中，这些进程只是使用C 调用（malloc()）来分配内存，因为它们实际上是一个大进程中
的线程，所以会共享相同的虚拟内存空间。Oracle 还有一组供数据库进程/线程读写的文件（只允许Oracle
进程读写这些文件）。这些文件保存了所有的表数据、索引、临时空间、重做日志等。
如果在一个UNIX 系统上启动Oracle，并执行ps 命令，会看到运行着许多物理进程，还会显示出这
些进程的名字。在前面的例子中，我们已经观察到了pmon、smon 以及其他一些进程。我会在第5 章逐一介
绍这些进程，现在只要知道它们通称为Oracle 后台进程（background process）就足够了。这些后台进程
是构成实例的持久性进程，从启动实例开始，这些进程会一直运行，直至实例关闭。
有一点要注意，这些都是进程，而不是单个的程序。UNIX 上只有一个Oracle 二进制可执行文件；根
据启动时所提供的选项，这个可执行文件会有多种不同的“个性”。执行ora_pmon_ora10g 进程要运行这个
二进制可执行文件，执行ora_ckpt_ora10g 进程时运行的可执行文件仍是它。二进制可执行文件只有一个，
就是oracle，只是会以不同的名字执行多次。

3.连接ORACLE 共享服务器

共享服务器连接和专用服务器连接之间有一个重大区别，与数据库连接的客户进程不会与共享服务
器直接通信，但专用服务器则不然，客户进程会与专用服务器直接通信。之所以不能与共享服务器直接对
话，原因就在于这个服务器进程是共享的。为了共享这些进程，还需要另外一种机制，通过这种机制才能
与服务器进程“对话”。为此，Oracle 使用了一个或一组称为调度器（dispatcher，也称分派器）的进程。
客户进程通过网络与一个调度器进程通信。这个调度器进程将客户的请求放入SGA 中的请求队列（这也是
SGA 的用途之一）。第一个空闲的共享服务器会得到这个请求，并进行处理（例如，请求可能是UPDATE T SET
X = X+5 WHERE Y = 2）。完成这个命令后，共享服务器会把响应放在原调度器（即接收请求的调度器）的
响应队列中。调度器进程一直在监听这个队列，发现有结果后，就会把结果传给客户。从概念上讲，共享
服务器请求的流程如图2-3 所示。


如图2-3 所示，客户连接向调度器发送一个请求。调度器首先将这个请求放在SGA 中的请求队列中①。
第一个可用的共享服务器从请求队列中取出这个请求②并处理。共享服务器的处理结束后，再把响应（返
回码、数据等）放到响应队列中③，接下来调度器拿到这个响应④，传回给客户。
在开发人员看来，共享服务器连接和专用服务器连接之间并没有什么区别。

TNS 代表透明网络底层（Transparent Network Substrate），这是Oracle 客户中处理远程连接的“基础”
软件，有了它才有可能建立对等通信。TNS 连接串告诉Oracle 软件如何与远程数据库连接。一般地，你的
机器上运行的客户软件会读取一个tnsnames.ora 文件。这是一个纯文本的配置文件，通常放在
[ORACLE_HOME]/network/admin 目录下（[ORACLE_HOME] 表示Oracle 安装目录的完整路径）。如果有以下
配置：

ORA10G.LOCALDOMAIN =
(DESCRIPTION =
(ADDRESS_LIST =
(ADDRESS = (PROTOCOL = TCP)(HOST = localhost.localdomain)(PORT = 1521))
)
(CONNECT_DATA =
(SERVICE_NAME = ora10g)
)
根据这个配置信息，Oracle 客户软件可以把我们使用的TNS 连接串ora10g.localdomain 映射到某
些有用的信息，也就是主机名、该主机上“监听器”进程接受（监听）连接的端口、该主机上所连接数据
库的服务名，等等。服务名表示具有公共属性、服务级阈值和优先级的应用组。提供服务的实例数量对应
用是透明的，每个数据库实例可以向监听器注册，表示要提供多个服务。所以，服务就映射到物理的数据
库实例，并允许DBA 为之关联阈值和优先级。