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Oracle 的体系结构

研讨

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2020 年 5 月 29 日

第 1 章

Oracle 的体系结构

这一章的内容是比较枯燥的 ,但它是理解以后章节的基础。如

果有读者在开始时有些内容没有完全理解也不用太着急 ,能够继续

学习后面的内容 ,等使用了一段时间 Oracle 系统之后 ,一些概念就

变得容易理解了。

1.1 Oracle 引入复杂的体系结构的原因

数据库管理系统引入非常复杂的内存和外存体系结构的主要

原因是有效地管理稀有的系统资源。资源不足不只是数据库管理

系统所面正确。其实 ,在我们五千年的人类发展历史中 ,我们的祖

先们一直在同资源不足作斗争。历史上粮食和土地等一直都是稀

有资源 ,还记得我们的祖先们用什么方法来管理这些稀有资源的吗 ? 用战争 ,我们的先民们为粮食而战 ,为土地而战 ;我们当代人类为石

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油而战 ,为市场而战 ,为金钱而战。

那么在 Oracle 数据库中什么是稀有资源 ?它们又是如何来管

理的呢 ?如果读者接触过数据库或读过相关的书 ,应该还有印象 ,数

据库的数据量和输入 / 输出量都是相当大的 ,而这些数据一般都存

在硬盘 (外存 )上 ,因此硬盘为数据库的一类资源。为了方便介绍 ,

图 1-1 给出了硬盘的内部结构示意图。

旋转轴 磁头移动臂

硬盘面 磁头

1-1

从图 1-1 能够看出 ,所有硬盘上数据的访问都是靠硬盘的旋转

和磁头的移动来完成的 ,这种旋转和移动是机械运动。因为在计算

机中所有数据的修改操作必须在内存中进行 ,因此内存也是数据库

的一类资源。表 1-1 给出内存和外存的简单比较以帮助读者理解

本书的内容。

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表 1-1

内 存

外存 (硬盘 )

数据访问速度

很快

很慢

存储的数据

临时

永久

价钱

很贵

相当便宜

从表 1-1 的比较可知 ,内存的数据访问速度要比外存 (硬盘 )快

得多。这是因为内存的数据访问是电子速度 ,而硬盘的数据访问主要取决于机械速度。也就是说 ,如果一个数据库管理系统能够使绝大多数 (如 90%以上 )数据操作在内存中完成 ,那么这一数据库管理系统的效率将非常高。可是由于内存中的数据在断电或出现系统

故障时会消失 ,因此数据库管理系统还必须保证 ,所有的数据改动都必须及时写到硬盘上 ,以保障不会丢失数据 ;即使数据库崩溃之后,所有提交过的数据都能得到完全恢复。尽管能够经过加大内存

来提高数据库管理系统的效率 ,但在大多数情况下信息系统的开发和维护经费都是有限的。

经过以上的讨论 ,读者应该意识到 ,在数据库管理系统中最宝

贵的稀有资源是内存。为了高效地使用内存这种稀有资源 ,同时保证不会丢失任何数据库中的数据 ,Oracle 数据库管理系统引入了一个非常复杂的体系结构。

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1.2 Oracle 数据库中常见的术语

为了讲解容易 ,在详细讨论 Oracle 体系结构之前 ,先介绍一下

相关的名词和术语。在这里只给出实用的解释 ,并不追求学术上的

严谨。

进程 (process):一段在内存中正在运行的程序。如果没有学过计算机操作系统相关课程 ,能够把进程想象成能够自动完成某些特定任务的任何东西 ,如训练有素的狗狗、跑龙套的等。

后台进程 (background process):进程的一种 ,在内存中运行时 , 不占显示 ,而且它的优先级比前台进程低。能够只有一个前台进程 ,但能够有多个后台进程。

缓冲区 (buffer): 一段用来临时存储数据的内存区。

主机 (host):计算机系统的另一个称呼。

服务器 (server):一台在网络中向其它计算机系统提供一项或多项服务的主机。

客户机 (client): 一台使用由服务器 (server)提供服务的计算机系统。

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1.3 Oracle 数据库管理系统的体系结构

为了能使 Oracle 数据库管理系统满足商业用户的要求 ,Oracle

引入了如图 1-2 所示的复杂的体系结构。

user process

instance

SGA

shared pool

library cache

dictionary cache

DB buffers

redo log

cache

buffers

sever process

SMON PMON CKPT DBWR LGWR ARC0

正

data base

文

文

二

二

二

件

进

进

进

parameter

制

制

制

二

文

control files redo log files

进

件

制

文

data files

件

password

二

二

二

二

二

二

二

二

二

二

进

进

进

进

进

进

进

进

进

进

制

制

制

制

制

制

制

制

制

制

archived log files

1-2

以上这个复杂的体系结构主要包括 Oracle 服务器 (server)(而

服务器又是由 Oracle 实例 (instance)和 Oracle 数据库 (database)组

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