主题：Oracle数据库的存储管理

数据库体系
Oracle体系分为两个部分，一是数据库，一是实例。
数据库是指Oracle中存储数据的部分，可以从物理结构或者逻辑结构来查看，物理结构包括数据文件、控制文件、参数文件、口令文件、归档日志文件和重做日志文件等，而逻辑结构是指表空间、段、区和数据块。逻辑对象信息通常存储在数据库的数据字典中。
实例是指Oracle在运行进程中使用的各种对象的联合体，包括SGA、PGA和后台进程。

注意几个概念：
在ORACLE7、8数据库中只有数据库名（db_name）和数据库实例名（instance_name）。在ORACLE8i、9i中出现了新的参数，即数据库域名（db_domain）、服务名（service_name）、以及操作系统环境变量（ORACLE_SID）。
这些都存在于同一个数据库中的标识，用于区分不同数据库的参数。
1）数据库名（db_name）：数据库名是用于区分数据的内部标识，是以二进制方式存储于数据库控制文件中的参数，在数据安装或创建之后将不应该修改。数据库安装完成后，该参数被写入数据库参数文件pfile中。在每一个运行的ORACLE8i数据库中都有一个数据库名（db_name），如果一个服务器程序中创建了两个数据库，则有两个数据库名。其控制参数据分属在不同的pfile中控制着相关的数据库。
2）数据库实例名（instance_name）：数据库实例名则用于和操作系统之间的联系，用于对外部连接时使用。在操作系统中要取得与数据库之间的交互，必须使用数据库实例名。例如，要和某一个数据库server连接，就必须知道其数据库实例名，只知道数据库名是没有用的，与数据库名不同，在数据安装或创建数据库之后，实例名可以被修改。数据库安装完成后，该实例名被写入数据库参数文件pfile中。
数据库名与实例名之间的关系：数据库名与实例名之间的关系一般是一一对应关系，有一个数据库名就有一个实例名，如果在一个服务器中创建两个数据库，则有两个数据库名，两个数据库实例名，用两个标识确定一个数据库，用户和实例相连接。但在8i、9i的并行服务器结构中，数据库与实例之间不存在一一对应关系，而是一对多关系，一个数据库对应多个实例，同一时间内用户只一个实例相联系，当某一实例出现故障，其它实例自动服务，以保证数据库安全运行。
3）服务名（service_name）：SID标识数据库一个实例，但是一个数据库对应多个实例，这样就需要多个网络服务名，设置繁琐。为了方便并行环境中的设置，引进了Service_name参数，该参数对应一个数据库，而不是一个实例。一般的单台服务器，用servie_name和sid连接均可。
4）操作系统环境变量（ORACLE_SID）：在实际中，对于数据库实例名的描述有时使用实例名（instance_name）参数，有时使用ORACLE_SID参数，操作系统环境变量ORACLE_SID用于和操作系统交互。也就是说，在操作系统中要想得到实例名，就必须使用ORACLE_SID。此参数与ORACLE_BASE、ORACLE_HOME等用法相同。在数据库安装之后，ORACLE_SID被用于定义数据库参数文件的名称。通过操作系统切换不同的ORACLE_SID来启动不同的实例。

1 数据库的物理结构
1、1 数据文件
Oracle数据库通常包括很多数据文件（扩展名为dbf），一个数据文件通常都与一个表空间相关联，但是一个表空间可以关联多个数据文件。
Oracle数据库至少要有一个数据文件，第一组数据文件通常称为系统数据文件，与system表空间相关，它由create database自动创建。
如果需要保存非系统数据，应该使用自建表空间存储数据，命令为：
create tablespace stu datafile 'C:\oracle\oradata\MyOracle\stu.dbf' size 2M;

可以查询视图得到数据文件信息，如：
select name from V$datafile;
select * from v$controlfile;

另外，临时表空间也关联临时数据文件，它不能设置为只读和重命名。

数据文件一般存放在$OARCLE_HOME/oradata/<db_name>目录下。

1、2 重做日志文件
记录数据库的更新信息，用于完整性恢复。Oracle数据库至少需要两个重做日志文件，第一个是由create database自动创建，可以使用命令查看相关文件信息，如：
select * from v$logfile;

缺省情况下为NOARCHIVELOG，Oracle轮流交替地在重做日志文件中写入所作的一切修改信息，不保留旧的重做日志信息（可以在原来基础覆盖写入）。因此一般情况下只能进行有限的恢复

开始数据库包含3个日志文件，它们建立在：$ORACLE_HOME/oradata/<db_name>目录下。它们的缺省名字为：redo01.log、redo02.log和redo03.log。

1、3 归档重做日志文件
它是重做日志文件的拷贝，可以归档于二级存储设备。默认数据库不启动此文件，必须设置数据库为归档模式（Archivelog）才能启动。
当系统设置为归档模式（Archivelog），Oracle自动将每次即将被覆盖（冲掉）的日志信息先作备份，然后再其上记录所修改的信息。这样的方式，就可以利用备份与恢复工作进行某时期的数据恢复。

1、4 控制文件
控制文件是由Oracle数据库实例在启动时被访问的内部二进制文件，它们所存放的路径由参数文件的control_files参数来确定。
用于跟踪数据库的物理组件，使用此文件来识别与数据库相关的所有数据文件和重做日志文件。它也往往存储为多份。

Oracle一般有两个或更多的控制文件，每个控制文件记录有相同的信息，在数据库运行中如果某个控制文件出错时，Oracle会自动使用另外一个控制文件。当所有的控制文件都损坏时系统将不能工作。在数据库安装完成后，安装程序建立了3个控制文件。它们建立在：$ORACLE_HOME/oradata/<db_name>目录下。它们的缺省名字为：control01.ctl、control02.ctl和control03.ctl。
虽然Oracle在同一时间同时更新所有的控制文件，但同一时间用户只能用一个控制文件。

控制文件的内容包括：数据库名字（控制文件只能属于一个数据库），数据库建立时的邮戳，数据文件－名字，位置及联机/脱机，重做日志文件－名字及位置，表空间名字，当前日志序列号，最近检查点信息，恢复管理器信息（RMAN）。

修改参数文件INITsid.ORA中的CONTROL_FILES以便控制所有控制文件的位置。

在数据库系统建立完成后，可以从数据字典V$PARAMETER中查询到控制文件的信息，如：
select * from V$PARAMETER where name='control_files';
或者
select name,value from v$parameter where name like 'control_files';

也可以使用下面的命令得到CREATE CONTROLFILE的命令，命令产生后被写到跟踪文件中，如：
ALTER DATABASE BACKUP CONTROLFILE TO TRACE
从INITsid.OAR中得到跟踪文件位置，如：
user_dump_dest=C:\oracle\admin\MyOracle\udump
从中即可发现命令

1、5 口令文件
用户信息一般由数据库口令文件来维护。

1、6 参数文件
如spfile等文件。
也被称为初始化参数文件（initialization parameter file）。
Oracle初始化参数文件是一个可以编辑的文本文件。它是在数据库实例启动时被访问，从而得到数据文件、日志文件、控制文件等的路径，此外，初始化参数文件还提供实例所用的参数等。
一般的名称都是INITsid.ORA，是配置参数和数值的集合。每一个参数值都控制或修改数据库和实例的某个方面。早期的版本把参数都写在initsid.ora文件中，但在ORACLE 8之后，多数参数已不在该文件中出现，需修改这些参数时只能使用SET SESSION或SET SYSTEM等命令来进行。
查看系统参数可用：select * from v$parameter;

1、7 其它支持文件
除了上面的三类文件外，还有：Sqlnet.ora文件、Tnsnames.ora文件、Listener.ora文件等。

2 数据库的逻辑结构
2、1 表空间（tablespace）
表空间实际上由多个分离的数据文件组成。
典型的Oracle数据库包含system表空间、一个临时表空间、一个撤销表空间、一个索引用的表空间和其他用户的表空间。
建议为每个用户开设一个表空间。

具体说明如下：
1）系统表空间（System tablespace）
是各种不同版本的Oracle必备的部分，存放Oracle系统的一些信息，一般只有一个SYSTEM表空间。

2）临时表空间（Temporary  tablespace ）
由于Oracle工作时经常需要一些临时的磁盘空间，这些空间主要用作查询时带有排序（Group by，Order by等）等算法所用，当用完后就立即释放，对记录在磁盘区的信息不再使用，因此叫临时表空间。一般安装之后只有一个TEMP临时表空间。

3）工具表空间（Tools tablespace）
用于保存Oracle数据库工具所需的数据库对象，这些工具表空间存放在工作时所用的专用表。旧的Oracle版本无此表空间。安装之后的工具表空间是Tools。

4）用户表空间（Users tablespace）
用于存放一些实验例子用的空间，当然也可以用于存放应用系统的数据。旧版本无Users表空间。现在的用户表空间为 USERS 。

5）数据及索引表空间
存放数据及索引的表空间，Oracle7以后都提倡在应用系统中，特别是具有大量数据的系统，要把数据和索引分开存放在不同的分区中，以便提高查询速度。在安装后索引表空间可能是INDX。数据表空间就是USERS。

6）回滚段表空间（Rollback Segment）
Oracle数据库系统在运行Insert、Update、Delete时都需要一个磁盘空间来存放恢复信息（Undo Information），以便在进行恢复时能将原来信息读出来。数据库管理员也可根据应用的需要建立另外的回滚段表空间。

2、2 段（segment）
一个表空间可以有多个段。
段是指占用数据文件空间的通称，或数据库对象使用的空间的集合。
段可以有表段、索引段、回滚段、临时段和高速缓存段等。

如：
CREATE TABLE  abc ( empno number(4),ename varchar2(20),sal number(9,2)) TABLESPACE system storage(initial 500k next 256k pctincrease 0);
说明：
段被分配＝初始区间＝500k，当开始的500k用完后就再分配256k，此时段＝500k+256k，如果所分配的区间又用完后，就再分配256k。

2、3 区（extent）
分配给对象（如表）的任何连续块叫区间，区间也叫扩展，因为当它用完已经分配的区间后，再有新的记录插入就必须在分配新的区间（即扩展一些块）。
一个段由多个区组成，区为一组连续的数据块。段要增长也以区为单位。
区间的大小由next决定。
一旦区间分配给某个对象（表、索引及簇），则该区间就不能再分配给其它的对象；
一个段所用去多少区间可用下命令查到：
select segment_name,tablespace_name,count(*) from dba_extents having count(*)>1 group by segment_name,tablespace_name;

2、4 数据块（block）
Oracle的数据块也叫Oracle块。
Oracle数据库中最小的IO单位，是操作系统中块的整数倍，是组成区的基本单位。
Oracle系统在创建表空间时将数据文件格式化成若干个Oracle块，每个Oracle块是Oracle系统处理的最小单位。
块的大小在安装系统时确定，可以选择“自定义安装”来设置大小，也可以在CREATE DATABASE创建数据库实例时指定。其最小为2K，最大可达为64K。块的大小一旦确定下来就不能改动。
块的大小可以用下面命令查到：select name,value from v$parameter where name like 'db_block_size';

3 数据字典
是一组在system表空间中的只读表（数据字典是只读对象，不允许任何人对其进行修改），用于维护数据库的系统目录信息。执行任何数据操作都要首先查询此数据字典，数据字典也会随着操作同步更新。存放在SYSTEM表空间中，用户可以用SQL语句访问数据库数据字典。

4 数据库实例
Oracle实例（Instance）是由一组后台进程和内存结构组成。每个运行的数据库系统都与实例有关。所以，有时称Oracle实例为数据库操作系统。

4、1 内存结构
主要包含系统全局区域（SGA）和进程全局区域（PGA）。

1）SGA为共享内存区域，包括数据库块缓冲区高速缓存、库高速缓存、共享池、大缓冲池和Java池，其中共享池还可以分为日志缓冲区高速缓存和数据字典高速缓存，可以通过命令查看SGA的大小：
show sga;

2）SGA中由后台进程访问的部分为固定SGA，由Oracle服务器自动维护，可以通过命令查看SGA的组成情况：
select * from v_$sgastat;

3）数据库块缓冲区高速缓存简称为块缓存，是SGA的重要组成部分，可以通过命令查看情况：
show parameter db_cache_size;
使用命令可以动态改变块缓存的大小：
alter system set db_cache_size=20000000;

4）日志缓冲区高速缓存不可改变大小，可以通过命令查看大小情况：
show parameters log_buffer;

5）共享池（shared pool）中可以存储以前执行过的SQL或者PL/SQL语句，加快相同语句的执行速度。其中的数据字典高速缓存可以存储数据字典中返回的信息。

6）PGA是Oracle使用的内存区域，该区同一时间只能被一单个进程存放数据和控制，用于存放会话变量及内部数组等。PGA由专用SQL区域和会话内存区域组成，大小不能由DBA控制。

4、2 Oracle进程
可以分为服务器进程、后台进程和从属进程。在windows系统上这些进程是以oracle进程实现的。可以通过命令查看情况：
select * from v$bgprocess;

1）服务器进程用来响应每个用户的请求。

2）后台进程执行关键任务，具体进程包括进程监视器（PMON）、系统监视器（SMON）、数据库记录器（DBWR）、日志记录器（LGWR）和检查点进程（CKPT）。
进程监视器（PMON）负责监视其他进程。
系统监视器（SMON）执行自动实例恢复和管理空间。
数据库记录器（DBWR）负责从块缓存向数据文件刷新数据。
日志记录器（LGWR）负责从日志缓存向重做日志文件刷新数据。

5 管理数据库文件

5、1 管理控制文件
控制文件维护着数据文件和重做日志文件的信息。可以通过以下语句查看当前数据库的控制文件信息：
select * from v$controlfile;
如果丢失，可以使用create controlfile来重建控制文件。

5、2 管理数据文件
一个表空间可以由多个数据文件组成，一个数据文件只能属于一个表空间，在Oracle中，每个数据文件都有一个绝对和相对的文件号，绝对文件号是分配给数据文件的唯一数字，相对文件号用于识别属于一个表空间的数据文件。

创建数据库时会自动产生SYSTEM表空间，它至少会占据一个数据文件，可以继续添加数据文件给新的表空间使用，与一个数据库相关的数据文件最大数目为DB_FILES参数决定，默认为200（由于SYSTEM表空间至少占据一个数据文件，实际为199），

如果当前磁盘无法放下更大的数据文件时，应当考虑重定位数据文件，方法为：
1）使当前数据文件所关联的表空间脱机（此步骤需要将数据库重启为归档模式）
alter tablespace stu offline;

2）拷贝或者移动数据文件到他处

3）重命名属于表空间的数据文件，如：alter tablespace stu rename datafile '源路径和源文件' to '新路径和新文件'
alter tablespace stu rename datafile 'C:\oracle\oradata\MyOracle\stu.dbf' to 'C:\oracle\oradata\MyOracle\stu\stu.dbf'

4）使这个表空间在线
alter tablespace stu online;

参数DB_BLOCK_CHECKSUM用于设定检查数据文件块是否损坏，为真会降低性能，查看方法为：
select * from v$parameter2  where name='db_block_checksum';

查看所有数据文件和详细信息：
select * from dba_data_files;

查看一个特定对象驻留在哪个数据文件中：
select * from dba_extents;

5、3 管理重做日志文件
在数据库更新提交后，系统会把数据库的更改信息写入联机重做日志文件中。为了保证可恢复性，重做日志文件是冗余存在的。查看日志文件的语句为：
select * from v$logfile;

5、4 管理表空间
它有两种类型，一种为永久性（Permanent），关闭实例后仍然留存，一种为临时性（Temporary），关闭后数据无存。

表空间既可以利用数据字典来管理，也可以自我本地管理，这样做性能更好，所以默认的永久性表空间都是本地管理。

System表空间是创建数据库时自动创建，存储数据字典信息和系统回退段。初次以往，表空间还有用户表空间、撤销表空间和临时表空间。

5、5 数据库的归档
数据库的归档模式（archivelog）可以使得重做日志文件以循环的方式拷贝到二级目的地（归档文件），ARCH进程负责此事。可以手工来做，也可以自动做，此时需要设置初始参数log_archive_start为真即可自动归档。

激活归档的方式为：
1）关闭数据库
shutdown;

2）设置自动归档：log_archive_start=true;

3）加载数据库：
startup mount;

4）切换数据库到归档日志模式
alter database archivelog;（或者到不归档日志模式：alter database noarchivelog;）

5）打开数据库
alter database open;

6）校验归档方式
archive log list;