Oracle数据库基础及应用第二章

1、第2章ORACLE 11g简介2.1Oracle11g产品版本本概述Oracle数据库是是Oracle（中文名名称叫甲甲骨文）公司的的核心产产品，Oracle数据库是是一个适适合于大大中型企企业的数数据库管管理系统统。在所所有的数数据库管管理系统统中（比比如：微微软的SQLServer，IBM的DB2等），Oracle的主要用用户涉及及面非常常广，包包括：银银行、电电信、移移动通信信、航空空、保险险、金融融、电子子商务和和跨国公公司等。Oracle产品是免免费的，可以在在Oracle官方网站站上下载载到安装装包，另另一方面面Oracle服务是收收费的。Oracle系统主要要由Oracledat

2、abase和Oracleapplicationserver两大拳头头产品以以及Oracle管理程序序包等其其他产品品组成。2.1.1Oracle11g版本简介介针对不同同的组织织和个人人对数据据库性能能、价格格的不同同需求，Oracle数据库11g提供了4个版本，即标准准版1、标准版版、企业业版与个个人版。标准版1：最基础础的版本本，包括括基本的的数据库库功能，仅许可可在最高高容量为为两个处处理器的的服务器器上使用用。标准版：除了包包含标准准版1的易用性性、能力力和性能能外，还还利用了了RAC（真正应应用集群群）提供供了对更更大型的的计算机机和服务务集群的的支持。支持最最多4个处理器器的服务务

3、器集群群。2.1.1Oracle11g版本简介介针对不同同的组织织和个人人对数据据库性能能、价格格的不同同需求，Oracle数据库11g提供了4个版本，即标准准版1、标准版版、企业业版与个个人版。企业版：为关键键任务的的应用程程序提供供高效、可靠、安全的的数据管管理，企企业版可可以运行行在Windows、Linux和UNIX的集群服服务器或或单一服服务器上上，包含含了Oracle数据库的的所有组组件。个人版：只提供供Oracle作为DBMS的基本数数据管理理服务，适用于于单用户户开发环环境，对对系统配配置要求求也较低低，主要要面向开开发技术术人员使使用。2.1.2Oracle11g可选产品品概

4、述Oracle数据库11g的四个版版本都具具有相应应的特性性和功能能，以满满足应用用程序不不断变化化的需求求。此外外，Oracle还提供了了具有先先进技术术的可选选产品，这些技技术能够够满足关关键任务务的OLTP(联机事务务处理系系统)、数据仓仓库和互互联网应应用程序序环境最最苛刻的的开发和和部署需需求。Oracle真正应用用集群(RAC,RealApplicationCluster)RAC是通过集集群技术术来利用用多个互互连的计计算机处处理能力力的计算算环境。Oracle分区它为大型型的底层层数据库库表和索索引增加加了重要要的可管管理性、可用性性和性能能，从而而为OLTP、数据中中心和数数据

5、仓库库应用程程序增加加了数据据管理环环境。2.1.2Oracle11g可选产品品概述Oracle高级安全全性（ASO）它为Oracle数据库提提供了网网络加密密的一整整套功能能强大的的验证服服务，验验证包括括Oracle数据库的的单点登登录服务务。OracleOLAP（联机分分析处理理）它是一个个可伸缩缩、高性性能的计计算引擎擎，它为为开发分分析应用用程序提提供了完完全集成成的管理理。Oracle数据挖掘掘它允许公公司构建建高级商商务智能能应用程程序，这这些应用用程序能能够挖掘掘企业数数据库，洞察新新的问题题，并将将这些信信息集成成到商务务应用程程序用。2.1.2Oracle11g可选产品品概

6、述Oracle空间数据据库（Oraclespatial）它允许用用户和应应用程序序开发人人员将他他们的空空间数据据紧密集集成到企企业应用用程序中中。OracleProgrammer它是一个个单独的的Oracle产品，为为构建访访问和操操作OracleDataBase11g的企业应应用程序序的开发发人员提提供了一一组丰富富的接口口。2.2Oracle 11g特性Oracle11g通过新的的特性和和数据库库优化保保持了它它的数据据库性能能领先的的记录。Oracle11g的新性能能包括：网格计算算数据库库网格计算算(GridComputing)：是指将将大量服服务器和和存储设设备作为为一台计计算机进

7、进行协调调使用。网格计算算的目的的：提高高或拓展展企业内内所有计计算资源源的效率率和利用用率，以以更低的的成本、更高质质量的服服务和更更大的灵灵活性满满足用户户的需求求。网格计算算的资源源管理：基础资源源：构成成数据存存储和程程序执行行环境的的软件和和硬件。应用程序序：业务务逻辑和和处理流流程的编编码。信息：用用户需要要的数据据。2.2Oracle 11g特性网格计算算数据库库网格计算算能力包包括：服务器虚虚拟RAC可以使一一个数据据库运行行在网络络的多个个节点上上，将资资源集中中使用。存储虚拟拟ASM提供了保保证数据据库在线线的情况况下，磁磁盘可以以动态加加载或删删除。网格管理理将多系统统集

8、成管管理为一一个逻辑辑组的控控制台，可以管管理网格格中独立立的节点点，集中中维护各各组系统统的配置置和安全全设置。2.2Oracle 11g特性可管理性性自动诊断断知识库库：当Oracle探测到系系统发生生错误时时，会自自动创建建 一个个事件，并且捕捕捉到和和这个事事件相关关的信息息，同时时进行自自动化数数据库检检查并通通知DBA。事件打包包服务：当用户户需要进进行进一一步测试试或保留留信息时时，用此此服务与与某一个个事件的的信息打打包，并并且还可可以将打打包的信信息发给给Oracle团队，得得到相关关技术支支持。自动地基基于磁盘盘备份与与恢复：简化了了备份和和恢复操操作。备备份调度度成自动动

9、化操作作，自动动化优化化调整。备份失失败时可可以自动动重启，确保Oracle能够有一一个一致致的环境境。2.2Oracle 11g特性可管理性性应用优化化在Oracle11g中，用户户可让Oracle自动将3倍于原有有性能的的Profile应用到SQL语句上。计划管理理允许用户户将某一一特定语语句的查查询计划划固定下下来，不不管统计计的数据据变化或或是数据据库版本本变化都都不会影影响、改改变查询询计划。自动化内内存调整整Oracle11g数据库管管理员只只需要对对内存参参数进行行配置就就可实现现全表的的自动优优化，用用户只需需要知道道可用的的总的内内存数量量和共享享区的大大小，就就可以自自动完

10、成成对PGA、SGA和操作系系统的进进程的内内存分配配。2.2Oracle 11g特性高可用性性的加强强缩短应用用和数据据库升级级的时间间闪回(FlashBack)错误能力力优化PL/SQLSQL新语法新的PL/SQL数据类型型Continue关键字2.3Oracle 11g体系结构构从可观察察的体系系结构上上讲，完完整的Oracle数据库包包括数据据库(DB)及其专门门用来管管理它的的数据库库管理系系统(DBMS)两大部分分。分别别与其对对应的是是存储结结构和软软件结构构。体系结构存储结构软件结构物理存储结构逻辑存储结构进程结构内存结构既相互独立又相互联系图2-1：数据库的体系结构数据库的的

11、主要功功能是保保存数据据，换言言之，数数据库可可以看作作是保存存数据的的容器。数据库的的存储结结构就是是数据库库存储数数据的方方式。Oracle数据库把把数据存存储在文文件中，这些保保存数据据库不同同信息的的文件组组成了Oracle的物理结结构。为了便于于用户对对数据库库进行访访问，Oracle将数据库库按照规规定的结结构划分分为不同同级别的的逻辑单单元。这这里指的的逻辑单单元包括括表、视视图等常常见的数数据库组组件。逻辑存储储结构和和物理存存储结构构是分离离的，对对物理存存储结构构的管理理可以不不影响对对逻辑存存储结构构的访问问。2.3.1数据库的的存储结结构数据库数据文件物理结构控制文件重

12、做日志文件物理块(OS块)数据块(Data Block)表空间(Tablespace)逻辑结构区(Extent)段(Segment)大小存储粒度图2-2：Oracle 11g的存储结构2.3.1.2数据库的的逻辑结结构Oracle数据库的的逻辑存存储结构构主要用用于描述述Oracle内部组织织和管理理数据的的方式。它是Oracle数据库存存储结构构的核心心内容，对Oracle数据库的的所有操操作都会会涉及到到其逻辑辑存储结结构。数据库的的逻辑结结构是从从逻辑的的角度分分析数据据库的组组成。它它包括方方案(Schema)、数据块块(DataBlock)、区间(Extent)、段(Segment)

13、、表(Table)和表空间间(Tablespace)等。数据库由由若干个个表空间间组成，表空间间由又由由多个段段组成，段由区区间组成成，区间间则由数数据块组组成。1.方案方案是用用户使用用的一系系列数据据库对象象的集合合。一个个用户一一般对应应一个方方案，该该用户的的方案名名等于用用户名，并作为为该用用户的默默认方案案。1.方案方案对象象直接处处理数据据库数据据的逻辑辑结构，如：表(Table)数据库中中最常用用的数据据存储单单元，是是包含数数据库中中所有数数据的数数据库对对象。视图(View)虚拟的表表，视图图可以把把表或其其他视图图的数据据按照一一定的条条件组合合起来。视图不不包含数数据，

14、它它只是从从基表中中读取数数据。索引(Index)是一种可可选的数数据结构构，在表表中的某某些字段段建立索索引，能能够显著著地提高高对该表表的查查询速度度，提高高读取数数据的效效率，减减少查询询时的硬硬盘I/O操作。聚簇(Clusters)为了提高高数据存存取效率率，把一一些经常常被同时时访问的的表共享享公共列列在物理理上存储储在一起起得到的的表的组组合叫做做簇。2.数据块数据块是是Oracle管理数据据库存储储空间的的最小数数据存储储单位，又称逻逻辑块或或Oracle块。一个数据据块对应应磁盘上上一定数数量的数数据库空空间，标标准的数数据块大大小由初初始参数数DB_BLOCK_SIZE指定，

15、大大小一般般是操作作系统块块大小的的整数倍倍。因此，数数据块既既是逻辑辑单位，也是物物理单位位。2.数据块数据块包包括：公公共的变变长头、表目录录、行目目录、空空闲空间间、行数数据。数据块头表目录区行目录区可用空间区行数据区图2-4：数据块块的格式式2.数据块公共的变变长头存放数据据块的基基本信息息，如地地址块的的物理地地址和块块所属的的段类型型等。表目录存放在此此块中有有行数据据的表的的信息。行目录包含此块块中实际际行数据据的信息息，是已已被数据据行占用用的空间间。空闲空间间是一个块块中未使使用的区区域。插插入新行行时需要要存储空空间，更更新数据据也可能能造成存存储空间间的增加加，这些些存储

16、空空间都需需要从空空闲空间间中分配配。行数据包含表或或索引数数据。行行数据的的存储可可以跨越越数据块块。3.区间区间是数数据库存存储空间间中分配配的一个个逻辑单单元，由由一组相相邻的数数据块组组成，它它是Oracle分配磁盘盘空间的的最小单单位。区间是为为数据一一次性预预留的一一个较大大的存储储空间，直到那那个区间间被用满满，数据据库会继继续申请请一个新新的预留留存储空空间，即即新区间间，一直直到段的的最大区区间数或或者是没没有可用用的磁盘盘空间可可以申请请。4.段一个表空空间可以以有多个个段，而而一个段段只能属属于一个个表空间间。段是由许许多个区区间组成成，它是是一个独独立的逻逻辑存储储结构

17、。如果段段中的区区间用完完了，Oracle可以自动动为它分分配新的的区间。段中的的区间可可以是连连续的，也可以以是不连连续的。Oracle11g数据库有有4种类型的的段，分分别为：数据段段、索引引段、临临时段和和回滚段段。4.段数据段(DataSegment)：存储表中中所有的的数据。用户创创建表的的同时Oracle将为表创创建数据据段。在在表空间间中创建建多少个个表，该该 表空空间就有有相同数数量的数数据段，并且数数据段的的名称与与它对应应的表名名相同。索引段(IndexSegment)：存储表中中最佳查查询的所所有索引引数据。在使用用CreateIndex语句创建建索引时时或在定定义约约束

18、时自自动创建建索引，Oracle都将会为为该索引引创建它它的索引引段。临时段(Temporary Segment)：存储表查查询排序序操作期期间建立立的临时时表中的的数据。用户在在执行查查询数据据操作时时，Oracle会在专门门为其分分配临时时段。回滚段(RollbackSegment)：存储修改改之前的的位置和和值。利利用这些些信息，可以撤撤销未提提交的操操作。对对于回滚滚段的管管理是由由Oracle自动完成成的。5.表空间数据库可可以划分分为若干干的逻辑辑存储单单元，这这些存储储单元被被称为表表空间。每个数据据库都至至少有一一个系统统表空间间（称为为SYSTEM表空间）。在创建表表时，需需

19、要定义义保存表表的表空空间。表空间是是最大的的逻辑单单位，对对应一个个或多个个数据文文件，表表空间的的大小是是它所对对应的数数据文件件大小的的总和。5.表空间Oracle11g包含以下下几种表表空间：(1)大文件表表空间它只能放放置一个个数据文文件但其其数据文文件可以以包括4G个数据块块，如果果每个数数据块的的大小是是8K，那么大大文件表表空间可可以达到到32T。(2)SYSTEM表空间又称字典典表空间间。当数数据库创创建时，SYSYEM表空间会会自动创创建。当当数据库库打开时时，SYSTEM表空间始始终存在在。SYSTEM表空间中中包含整整个数据据库的数数据字典典表、PL/SQL程序的源源代

20、码和和解释代代码、数数据库对对象的定定义等内内容。(3)SYSAUX表空间辅助系统统表空间间。数据据库组件件将SYSAUX表空间作作为存储储数据的的默认位位置，因因此当数数据库创创建或升升级时，它会自自动创建建。2.表空间Oracle11g包含以下下几种表表空间：(4)Undo表空间在自动撤撤销管理理模式中中，存储储撤销管管理消消息。(5)Temporary临时表空空间保存SQL语句在执执行过程程中产生生的临时时数据，主要是是在排序序过程中中产生的的临时数数据。表空间和和方案的的关系同一方案案中的对对象可以以存储在在不同的的表空间间内，表表空间可可以存储储不同方方案中的的对象。Oracle数据

21、库表空间表空间表空间视图索引表数据段数据段数据区间数据区间数据块数据块临时段回滚段数据库表空间逻辑对象数据段数据区间数据块图2-3：逻辑结构关系图2.3.1.2数据库物物理存储储结构Oracle的数据在在逻辑上上存储在在表空间间中，而而在物理理上存储储在表空空间所对对应的数数据文件件当中。物理存储储结构由由构成数数据库的的操作系系统文件件所决定定。每个个Oracle数据库都都由3种类型的的文件组组成：数数据文件件、日志志文件和和控制文文件。其其中，数数据文件件的扩展展名为.DBF，日志文文件的扩扩展名为为.LOG，控制文文件的扩扩展名为为.CTL。这些数数据库文文件为数数据库信信息提供供真正的

22、的物理存存储。1.数据文件件Oracle数据库有有一个或或多个物物理的数数据文件件。数据据库的数数据文件件包含全全部数据据库数据据。逻辑辑数据库库结构的的数据也也物理地地存储在在数据文文件中。数据文件件的特点点：每一一个数据据文件只只与一个个数据库库相联系系；一个个表空间间可包含含一个或或多个数数据文件件；一个个数据文文件只能能属于一一个表空空间。2.日志文件件日志文件件也称为为重做日日志文件件。记录录了所有有对数据据库数据据的修改改信息，修改信信息包括括用户对对数据的的修改以以及管理理员对数数据结构构的修改改。日志的主主要功能能是记录录对数据据所作的的修改，所以对对数据库库作的全全部修改改记

23、录在在日志当当中。在在出现故故障时，如果不不能将修修改数据据永久地地写入数数据文件件，则可可利用日日志得到到修改记记录，从从而保证证已发生生的操作作成果不不会丢失失。为了防止止日志文文件本身身的故障障，Oracle允许镜像像日志，在不同同磁盘上上维护两两个或多多个日志志副本。3.控制文件件数据库控控制文件件是一个个较小的的二进制制文件，用于描描述数据据库结构构，用以以支持数数据库成成功地启启动和运运行。每个Oracle数据库有有一个控控制文件件，记录录数据库库的物理理结构。控制文件件包含数数据库名名称、数数据库数数据文件件和日志志文件的的名字、位置和和数据库库建立日日期、表表空间信信息、检检查

24、点信信息、当当前日志志序列数数据等信信息。数据库的的控制文文件用于于标识数数据库和和日志文文件，当当开始数数据库操操作时它它们必须须处于可可写状态态。当数据库库的物理理组成更更改时，Oracle会自动更更改该数数据库的的控制文文件，任任何数据据库管理理员都不不能直接接编辑控控制文件件。Oracle数据库数据文件日志文件控制文件物理块物理块物理块数据库物理文件物理块图2-4：物理存储结构2.3.2软件结构构在Oracle体系结构构中提到到，软件件结构是是由内存存结构和和进程结结构共同同组成。SGA(System Global Area，系统全局区)数据高速缓存日志高速缓存共享池大池Java池PG

25、A(Program Global Area，程序全局区)Background Processes，后台进程服务进程排序区会话区堆栈区DBWRPMONSNPnRECOLGWRSMONCKPTARCH图2-5：软件结构2.3.2.1内存结构构内存结构构是Oracle数据库体体系中最最为重要要的一部部分，内内存也是是影响数数据库性性能的第第一因素素。按照内存存的使用用方法的的不同，Oracle数据库的的内存又又可以分分为系统统全局区区（SystemGlobal Area，SGA）和程序序共享区区（Program GlobalArea，PGA）两种内内存结构构。1.系统全局局区（SGA）SGA是一组共

26、共享内存存结构，其中包包含一个个Oracle数据库例例程数据据及控制制信息。如果有有多个用用户同时时连接到到同一个个例程，则此例例程的SGA数据由这这些用户户共享。因此，SGA也称为共共享全局局区（SystemGlobal Area）。SGA包含以下下数据结结构：数据缓缓冲区重做日日志缓冲冲区共享池池Java池大池1.系统全局局区（SGA）SGA包含以下下数据结结构：数据缓缓冲区(DatabaseBuffer Cache)用来保存存从数据据文件中中读取最最近的数数据块信信息，其其中的数数据被所所有用户户共享。当用户户第一次次执行查查询或修修改数据据信息时时，后台台进程将将所需的的数据从从数据文

27、文件读取取出来，装入数数据缓冲冲区。当当再有用用户访问问同样的的数据时时，Oracle就可直接接从缓冲冲区把数数据返回回给用户户。重做日日志缓冲冲区SGA中的循环环缓冲区区，用于于记录数数据库发发生改变变的信息息。1.系统全局局区（SGA）共享池池用于缓存存与SQL或PL/SQL语句、数数据字典典、资源源销以及及其他控控制结构构相关的的数据。Java池(JavaPool)为Java命令提供供语法分分析。大池它是数据据库管理理员配置置的可选选内存区区域，用用于分配配大量的的内存，处理比比共享池池更大的的内存。大池用用于大内内存操作作，提供供了相对对独立的的内存空空间。需需要大池池的操作作有：数数

28、据库的的备份和和恢复操操作；执执行并行行化的数数据库操操作；执执行具有有大量排排序的SQL语句。2.程序共享享区（PGA）PGA是包含Oracle进程数据据和控制制信息的的内存区区域。它它在Oracle进程启动动时由Oracle创建，是是Oracle进程的私私有内存存区域，不能共共享，只只有Oracle进程才能能对其进进行访问问。PGA可以分为为堆栈区区和数据据区两部部分。Oracle使用内存存存储以以下信息息：程序序代码；连接会会话的信信息，包包括当前前并未激激活的会会话；程程序运行行过程中中的信息息（例如如当前查查询的状状态等）；Oracle进程共享享和通信信的信息息；缓冲冲区中的的数据，

29、这些数数据同时时保存在在外存储储器中。2.3.2.2进程结构构进程是操操作系统统中的一一种机制制，它可可执行一一系列的的操作步步骤；是是一个可可以独立立调用的的活动，用于完完成指定定的任务务。进程程通常有有自己的的专用存存储区。所有连接接到Oracle的用户都都必须运运行以下下两个模模块的代代码来访访问Oracle数据库例例程。这这些模块块都是通通过进程程运行的的。(1)应用程序序或Oracle工具：例例如预编编译程序序或SQL*Plus等，对SQL语句进行行处理。(2)Oracle服务器代代码：用用于解释释和处理理应用程程序的SQL语句。2.3.2.2进程结构构Oracle进程分为为服务器器

30、进程和和用户进进程。用户进程程：是在在服务器器内存上上运行的的程序。用户进进程向服服务器进进程请求求信息。服务器进进程：接接收用户户进程发发出的请请求，根根据请求求与数据据库通信信，完成成与数据据库的连连接操作作和I/O访问。2.3.2.2进程结构构数据库后后台进程程：负责责完成数数据库的的后台管管理工作作的进程程。系统监控控进程(SMON)：在数据据库系统统启动时时执行恢恢复性工工作的强强制性进进程，对对有故障障的CPU或实例进进行恢复复。进程监控控进程(PMON)：用于恢恢复失败败的数据据库用户户的强制制性进程程，获取取失败用用户的标标识，释释放该用用户占用用的所有有数据库库资源，然后回回

31、滚中止止的事务务。数据库写写入进程程(DBWR)：主要管管理数据据缓冲区区和字典典缓冲区区的内容容，分批批将修改改后的数数据块写写回数据据库文件件，系统统可以拥拥有多个个该进程程。日志写入入进程(LGWR)：用户将将内存中中的日志志内容写写入日志志文件中中，是唯唯一能够够读写日日志文件件的进程程。2.3.2.2进程结构构数据库后后台进程程：负责责完成数数据库的的后台管管理工作作的进程程。归档进程程(ARCH)：当数据据库服务务器以归归档方式式进行时时调用该该进程完完成日志志归档备备份。检查点进进程(CKPT)：可选进进程，对对全部数数据文件件和控制制文件的的标题进进行修改改，标识识该检查查点，用用于减少少实例恢恢复所需需要的时时间。恢复进程程(RECO)：用于分分布式数数据库的的失败处处理。当当分布在在多个地地点的数数据没有有保持同同步时，便调用用该进程程解决。锁进程(LCKn)：当用户户在并行行服务器器模式下下将出现现多个锁锁进程以以确保数数据的一一致性。 2.3.3数据字典典数据字典典是Oracle数据库的的重要组组成部分分，它由由一系列列对于用用户而言言是只读读的基础础表和视