基础学习--表的概念（一）

author:skate
time:2010-04-19

在优化数据库的时候，如果应用相对来来说很简单，没有复杂耗时的sql，要想大幅度提升数据库的性能（事务响应时间），就只能通过调整系统参数和表的存储参数了.所以最近要从底层总结下相关知识，也加深自己对oracle的基本概念的理解。




表的概念

我们当前环境都是用二维表来存储数据的，那表又是什么呢？Oracle是一种关系型数据库系统，在关系型数据库里，一组关系的实体化就组成了一张表。表里面有一个或多个字段，这些字段按着某种规则（称为关系，一般是业务规则）组成一个集合，这样的每一个关系，我们就成为一条记录或行。表是个十分重要的概念，无论是DBA还是研发人员大部分的工作就是和不同表打交道。
Oracle的表是如何存储的？oracle的表是按行来存储数据的。下面谈谈和存储有关的概念，oracle最小的存储单元是block（块），一般大小在2k-32k之间，默认是8k。这个oracle的block和os的block是不一样的，要远大于os的block，所以oracle的block不是io的基本单元，只是oracle的基本访问单元。对于oracle来说每个表空间都有一个唯一block大小，在oracle8i或更早版本中，整个数据库的所有表空间都有唯一block的大小，从oracle9i开始，不同的表空间可以拥有不同的表空间，因此参数db_block_size不在表示数据库块的大小，而是缺省表空间的大小。
Oracle的block的大小是最小访问单元，但他的值太小，如果表的存储按一个block一个block的大小分配，那效率太低了；为此oracle又引入了更大的单位extent（扩展），extent是oracle最小的分配单元，它是由连续的block组成的，oracle在给对象分配空间的时候，最少分配一个extent；extent由一个或多个block连续组成，这样连续是逻辑，在当下存储充分使用条带化条件下，不保证block物理也是连续的。
比extent更大的单位是segment，也就是我们常说的段，一组结构相同的extent就组成了一个segment，segment是存储在某个表空间的，表空间是个逻辑概念，一个表空间一般包括一个或着多个数据文件，也可以不包含数据文件，但这样的表空间是不同使用的。其实segment是存储在数据文件里，但是这种存储是按照表空间来组织的，一个段可能存储在一个数据文件中，也可能存储在多个数据文件中，不过这些数据文件必须属于同一个表空间。下面的图是一个很好的逻辑示意图：






表在Oracle数据库中就是存储在"Segment"里的。一张普通的表就对应一个SEGMENT，不过还有一些特例：

l 一张索引组织表可能包含了多个段，比如OVERFLOW段
l 一张表中，如果有LOB字段，那么LOB字段可能存储在独立的段中，那么这张表也可能包含多个段
l 一张分区表可能存储在N个独立的段中，这些段甚至可能存储在不同的表空间中
l 在一个CLUSTER(簇)中，可能存储多张表，而不是一张表。因此存储于簇中的表，表和SEGMENT不是一一对应的

通过上面的介绍大家知道了表的数据实际上是作为“段”的形式存储在表空间里的。当创建一个表的时候，Oracle自动会为这张表创建段，并分配第一个扩展（EXTENT）。我们已经知道了每个EXTENT是由多个连续的BLOCK组成的，数据就存储在这些BLOCK中，当这些BLOCK都使用完了，那么当下一次需要插入数据的时候，Oracle会自动为这张表扩展一个EXTENT。所以随着数据量的增长，这张表在不断的扩展。某张表的扩展的数量受到表空间容量和表的MAXEXTENTS参数的限制。对于早期版本的数据库，MAXEXTENTS的缺省值是255,这种情况下，某些较大的表就很容易达到了MAXEXTENTS的极限，这个时侯再插入数据，我们可能就会看到ORA-01631: Max # Extents (%s) Reached in TABLE %s.%s错误信息。这个时候就必须去加大MAXEXTENTS参数了。
了解了表和SEGMENT，下面我们来看看表的内部，我们知道表中的数据是存储在BLOCK里的，那么BLOCK的结构是什么样的呢？






实际上在一个BLOCK里，头部是BLOCK的HEADER，存储了一些数据块的信息、SCN、事务槽等信息。尾部的4个字节是块尾，块尾的目的是和块头的数据进行校验，确保这个数据块是一致的。块头和块尾中间的部分就是存储数据的。表中的数据是从数据块的底部开始存储的。比如我们在某个BLOCK中存储了3条记录，那么第一条记录的尾部正好和块尾相接，存储在BLOCK的最后，第三条记录存储在靠近块头的地方，前面就是这个块的空闲空间。随着数据块中数据的增长，数据区域逐渐接近块头的位置，也就是块中空闲的部分越来越少。如果这个块的空闲空间不足以插入一条新纪录了，那么就会寻找别的可以插入数据的块，如果所有的数据块都已经满了，那么就会扩展一个新的EXTENT。
现在我们的表中都设计了大量的VARCHAR字段，VARCHAR字段使用起来十分灵活，而且不会浪费空间，所以很好用。不过VARCHAR字段的使用也给BLOCK中的数据重组带来了麻烦。比如说我们在一张包含VARCHAR字段的表中插入一条数据的时候，如果某个字段首先我们插入了1个字节，而后来我们通过UPDATE将这个字段的值修改为200个字节，那么这条记录就需要重组，从而导致整个BLOCK进行重组。而如果这个时候我们修改的这条记录所在的BLOCK已经没有200个空闲的字节了，那么这条记录修改后就无法存储在这个BLOCK里了，Oracle在处理这种情况的时候，会把这条记录整个迁移到另外一个存在足够空闲空间的数据块中，而在原来记录的地方登记一个指向新位置的指针，这种情况就是我常说的行链。行链的产生，会加大系统的开销，影响对数据访问的性能。

今天就先说到这，明天在总结表的分类及每种表的特点和适用环境




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