认证基础:ORACLE的系统概述

ORACLE公司自86年推出版本5开始,系统具有分布数据库处理功能.88年推出版本6,ORACLE RDBMS(V6.0)可带事务处理选项(TPO),提高了事务处理的速度.1992年推出了版本7,在ORACLE RDBMS中可带过程数据库选项(procedural database option)和并行服务器选项（parallel server option）,称为ORACLE7数据库管理系统，它释放了开放的关系型系统的真正潜力。ORACLE7的协同开发环境提供了新一代集成的软件生命周期开发环境，可用以实现高生产率、大型事务处理及客户/服务器结构的应用系统。协同开发环境具有可移植性，支持多种数据来源、多种图形用户界面及多媒体、多民族语言、CASE等协同应用系统。


    一、ORACLE系统


    1.ORACLE产品结构及组成


    ORACLE系统是由以RDBMS为核心的一批软件产品构成.


    2．ORACLE系统特点


    ORACLE公司于1979年，首先推出基于SQL标准的关系数据库产品，可在100多种硬件平台上运行（所括微机、工作站、小型机、中型机和大型机），支持很多种操作系统。用户的ORACLE应用可方便地从一种计算机配置移至另一种计算机配置上。ORACLE的分布式结构可将数据和应用驻留在多台计算机上，而相互间的通信是透明的。1992年6月ORACLE公司推出的ORACLE7协同服务器数据库，使关系数据库技术迈上了新台阶。根据IDG（国际数据集团）1992年全球UNIX数据库市场报告，ORACLE占市场销售量50%。它之所以倍受用户喜爱是因为它有以下突出的特点：


    支持大数据库、多用户的高性能的事务处理。ORACLE支持最大数据库，其大小可到几百千兆，可充分利用硬件设备。支持大量用户同时在同一数据上执行各种数据应用，并使数据争用最小，保证数据一致性。系统维护具有高的性能，ORACLE每天可连续24小时工作，正常的系统操作（后备或个别计算机系统故障）不会中断数据库的使用。可控制数据库数据的可用性，可在数据库级或在子数据库级上控制。


    ORACLE遵守数据存取语言、操作系统、用户接口和网络通信协议的工业标准。所以它是一个开放系统，保护了用户的投资。美国标准化和技术研究所（NIST）对ORACLE7 SERVER进行检验，100%地与ANSI/ISO SQL89标准的二级相兼容。


    　实施安全性控制和完整性控制。ORACLE为限制各监控数据存取提供系统可靠的安全性。ORACLE实施数据完整性，为可接受的数据指定标准。


    支持分布式数据库和分布处理。ORACLE为了充分利用计算机系统和网络，允许将处理分为数据库服务器和客户应用程序，所有共享的数据管理由数据库管理系统的计算机处理，而运行数据库应用的工作站集中于解释和显示数据。通过网络连接的计算机环境，ORACLE将存放在多台计算机上的数据组合成一个逻辑数据库，可被全部网络用户存取。分布式系统像集中式数据库一样具有透明性和数据一致性。


    具有可移植性、可兼容性和可连接性。由于ORACLE软件可在许多不同的操作系统上运行，以致ORACLE上所开发的应用可移植到任何操作系统，只需很少修改或不需修改。ORACLE软件同工业标准相兼容，包括许多工业标准的操作系统，所开发应用系统可在任何操作系统上运行。可连接性是指ORALCE允许不同类型的计算机和操作系统通过网络可共享信息。

二、ORACLE数据库系统的体系结构



    ORACLE数据库系统为具有管理ORACLE数据库功能的计算机系统。每一个运行的ORACLE数据库与一个ORACLE实例（INSTANCE）相联系。一个ORACLE实例为存取和控制一数据库的软件机制。每一次在数据库服务器上启动一数据库时，称为系统全局区（SYSTEM GLOBAL AREA）的一内存区（简称SGA）被分配，有一个或多个ORACLE进程被启动。该SGA 和 ORACLE进程的结合称为一个ORACLE数据库实例。一个实例的SGA和进程为管理数据库数据、为该数据库一个或多个用户服务而工作。


    在ORACLE系统中，首先是实例启动，然后由实例装配（MOUNT）一数据库。在松耦合系统中，在具有ORACLE PARALLEL SERVER 选项时，单个数据库可被多个实例装配，即多个实例共享同一物理数据库。


    ORACLE实例的进程结构和内存结构


    进程结构


    进程是操作系统中的一种机制，它可执行一系列的操作步。在有些操作系统中使用作业(JOB)或任务(TASK)的术语。一个进程通常有它自己的专用存储区。ORACLE进程的体系结构设计使性能最大。


    ORACLE实例有两种类型：单进程实例和多进程实例。


    单进程ORACLE（又称单用户ORACLE）是一种数据库系统，一个进程执行全部ORACLE代码。由于ORACLE部分和客户应用程序不能分别以进程执行，所以ORACLE的代码和用户的数据库应用是单个进程执行。


    在单进程环境下的ORACLE 实例，仅允许一个用户可存取。例如在MS-DOS上运行ORACLE 。


    多进程ORACLE实例（又称多用户ORACLE）使用多个进程来执行ORACLE的不同部分，对于每一个连接的用户都有一个进程。


在多进程系统中，进程分为两类：用户进程和ORACLE进程。当一用户运行一应用程序，如PRO*C程序或一个ORACLE工具（如SQL*PLUS），为用户运行的应用建立一个用户进程。ORACLE进程又分为两类：服务器进程和后台进程。服务器进程用于处理连接到该实例的用户进程的请求。当应用和ORACELE是在同一台机器上运行，而不再通过网络，一般将用户进程和它相应的服务器进程组合成单个的进程，可降低系统开销。然而，当应用和ORACLE运行在不同的机器上时，用户进程经过一个分离服务器进程与ORACLE通信。它可执行下列任务：


    对应用所发出的SQL语句进行语法分析和执行。


    从磁盘（数据文件）中读入必要的数据块到SGA的共享数据库缓冲区（该块不在缓冲区时），将结果返回给应用程序处理。


    系统为了使性能最好和协调多个用户，在多进程系统中使用一些附加进程，称为后台进程。在许多操作系统中，后台进程是在实例启动时自动地建立。一个ORACLE实例可以有许多后台进程，但它们不是一直存在。后台进程的名字为：


    DBWR 数据库写入程序
    LGWR 日志写入程序
    CKPT 检查点
    SMON 系统监控
    PMON 进程监控
    ARCH 归档
    RECO 恢复
    LCKn 封锁
    Dnnn 调度进程
    Snnn 服务器


    每个后台进程与ORACLE数据库的不同部分交互。

下面对后台进程的功能作简单介绍：



    DBWR进程：该进程执行将缓冲区写入数据文件，是负责缓冲存储区管理的一个ORACLE后台进程。当缓冲区中的一缓冲区被修改，它被标志为“弄脏”，DBWR的主要任务是将“弄脏”的缓冲区写入磁盘，使缓冲区保持“干净”。由于缓冲存储区的缓冲区填入数据库或被用户进程弄脏，未用的缓冲区的数目减少。当未用的缓冲区下降到很少，以致用户进程要从磁盘读入块到内存存储区时无法找到未用的缓冲区时，DBWR将管理缓冲存储区，使用户进程总可得到未用的缓冲区。


    ORACLE采用LRU（LEAST RECENTLY USED）算法（最近最少使用算法）保持内存中的数据块是最近使用的，使I/O最小。在下列情况预示DBWR 要将弄脏的缓冲区写入磁盘：


    当一个服务器进程将一缓冲区移入“弄脏”表，该弄脏表达到临界长度时，该服务进程将通知DBWR进行写。该临界长度是为参数DB-BLOCK-WRITE-BATCH的值的一半。


    当一个服务器进程在LRU表中查找DB-BLOCK-MAX-SCAN-CNT缓冲区时，没有查到未用的缓冲区，它停止查找并通知DBWR进行写。


    出现超时（每次3秒），DBWR 将通知本身。


    当出现检查点时，LGWR将通知DBWR


    在前两种情况下，DBWR将弄脏表中的块写入磁盘，每次可写的块数由初始化参数DB-BLOCK-WRITE-BATCH所指定。如果弄脏表中没有该参数指定块数的缓冲区，DBWR从LUR表中查找另外一个弄脏缓冲区。


    如果DBWR在三秒内未活动，则出现超时。在这种情况下DBWR对LRU表查找指定数目的缓冲区，将所找到任何弄脏缓冲区写入磁盘。每当出现超时，DBWR查找一个新的缓冲区组。每次由DBWR查找的缓冲区的数目是为寝化参数DB-BLOCK-WRITE-BATCH的值的二倍。如果数据库空运转，DBWR最终将全部缓冲区存储区写入磁盘。


    在出现检查点时，LGWR指定一修改缓冲区表必须写入到磁盘。DBWR将指定的缓冲区写入磁盘。


    在有些平台上，一个实例可有多个DBWR。在这样的实例中，一些块可写入一磁盘，另一些块可写入其它磁盘。参数DB-WRITERS控制DBWR进程个数。


    LGWR进程：该进程将日志缓冲区写入磁盘上的一个日志文件，它是负责管理日志缓冲区的一个ORACLE后台进程。LGWR进程将自上次写入磁盘以来的全部日志项输出，LGWR输出：


    当用户进程提交一事务时写入一个提交记录。


    每三秒将日志缓冲区输出。


    当日志缓冲区的1/3已满时将日志缓冲区输出。


    当DBWR将修改缓冲区写入磁盘时则将日志缓冲区输出。


    LGWR进程同步地写入到活动的镜象在线日志文件组。如果组中一个文件被删除或不可用，LGWR 可继续地写入该组的其它文件。


    日志缓冲区是一个循环缓冲区。当LGWR将日志缓冲区的日志项写入日志文件后，服务器进程可将新的日志项写入到该日志缓冲区。LGWR 通常写得很快，可确保日志缓冲区总有空间可写入新的日志项。


    注意：有时候当需要更多的日志缓冲区时，LWGR在一个事务提交前就将日志项写出，而这些日志项仅当在以后事务提交后才永久化。