Oracle体系结构

Oracle数据库由三种类型的数据库文件组成，它们是数据文件、控制文件和重做日志文件。数据文件保存着我们的各种数据表，重做日志文件则记录着用户对数据库所做的任何操作，这里要注意重做日志组和重做日志组成员两个概念。其中，一个数据库至少要有两个重做日志组文件，一组写完再写一组，轮流写；每个日志组中至少有一个日志成员，一个日志组中的多个日志成员之间是镜像关系，有利于日志文件的保护。如果Oracle运行在归档模式下，那么一组重做日志文件切换后，为了保存用户的所有修改，在覆盖之前，系统将它们保存成一组连续的文件中，这一系列的连续文件就是归档日志文件。如果不用归档模式，那么就不会有归档日志文件了。
一个运行着的Oracle数据库可以看做一个Oracle服务器，Oracle服务器提供一个开放的、全面的、完整的信息管理平台，它由数据库和实例组成。Oracle实例是访问数据库的一种方法，一次可以打开且只能打开一个数据库，负责数据库相应操作并与用户交互，它由SGA内存结构和管理数据库的后台进程组成。SGA即System Global Area的缩写，系统全局区作为Oracle实例的基本组成部分，在实例启动的时候分配。SAG主要有数据高速缓冲区（Database Buffer Cache）、共享池（Shared
Pool）、重做日志缓冲区（Redo Log Cache）、大型池（Large Pool）、Java池（Java Pool）、流池（Streams Pool）和其他结构（如固定SGA和锁管理等）组成。

其中，共享池用于存储最近执行的SQL语句和最近使用的数据字典数据。这些SQL语句可以是用户进程提交的，也可以是从数据字典读取的（在存储过程的情况中）。数据库缓冲区高速缓存用于存储最近使用的数据，这是通过最近最少使用LRU算法来实现的，并使用参数DB_BLOCK_SIZE确定主块的大小，在32位系统中，块缓冲区高速缓存最大可达到1.7G，在64位系统上，块缓冲区高速缓存最大可达到10G。块缓冲区高速缓存的大小可以使用ALTER
SYSTEM动态调整。重做日志缓冲区用于跟踪服务器和后台进程对数据库所做的更改，它的主要目的是为了恢复，其中的重做条目包含了重做的信息，该缓冲区可以通过LOG_BUFFER来定义其大小。大型池是在共享服务器环境下的一个可选区域，它可以减轻共享池的负担，与共享池不同的是它不使用LRU列表。

一个Oracle进程是根据其进程类型来完成信息请求、执行一系列步骤或者是特定任务的，包括用户进程和数据库进程两种类型。用户进程是在一个数据库用户或一个批处理连接到DB时启动的；数据库进程又分为服务器进程和后台进程，服务器进程连接到Oracle实例，在用户建立会话时启动，后台进程在启动Oracle实例时启动。注意连接是用户进程与数据库实例之间的通信路径，会话是用户通过用户进程到数据库实例的特定连接。

用户进程是一个请求与服务器交互的程序，它必须先建立一个连接，并不能与服务器直接进行交互。服务器进程则能够与Oracle服务器直接进行交互，它是为用户进程服务的进程，分为专用服务进程和共享服务进程。专用服务进程是一个服务进程对应一个用户进程，共享服务进程是一个服务进程对应多个用户进程，轮流为用户进程服务。Program Global Area(PGA)是用来保存与用户进程相关的内存段，PGA总是由进程或线程在本地分配，其他进程与线程无法访问。User Global Area(UGA)是保存会话登录等与会话相关信息的内存区，对于专用服务器进程，UGA在PGA中分配。对于共享服务器，UGA在SGA的Large
pool中分配。PGA/UGA一般保存了用户的变量、权限、堆栈、排序（Sort）空间等信息。影响PGA/UGA最大的也就是Sort信息，由初始化sort_area_size决定，由于Sort信息分配在UGA中，所以共享服务器中能更好地利用内存。

后台进程负责维护物理数据库和内存结构之间的关系，根据配置情况，Oracle实例可以包含多个后台进程，但是每个进程都必须包含以下几个必需的后台进程：数据库写入进程（DBWn）负责将更改的数据从数据库缓冲区高速缓存写入数据文件；日志写入进程（LGWR）将重做日志缓冲区中注册的更改写入重做日志文件；系统监视进程（SMON）检查数据库的一致性，如果有必要还会在数据库打开时启动数据库的恢复；过程监视器（PMON）负责在一个Oracle进程失败时清理资源；检查点进程（CKPT）负责在每当缓冲区高速缓存中的更改永久地记录在数据库中时，更新控制文件和数据文件中的数据库状态信息。

系统改变号（System Change Number）是一个贯穿数据库全局的概念，它是由系统内部维护的序列号。当系统需要更新的时候自动增加，它是系统中维持数据一致性和顺序恢复的重要标志。查询语句不会使SCN增加，就算是同时发生的更新，数据库内部对应的SCN也是不同的。这样一来就保证了数据恢复时候的顺序。