第十一章：數據庫邏輯結構

1、存儲關係

       Oracle 數據庫邏輯上是由一個或多個表空間組成的。表空間物理上是由一個或多個數據文件組成的；而在邏輯上表空間又是由一個或多個段組成的。數據庫空間分配的邏輯單元是數據塊，擴展區，段和表空間。在物理級別，數據存儲在磁盤上的數據文件中。數據文件中的數據存儲在操做系統塊中。在 Oracle 數據庫中，經過爲每種不一樣的數據對象分配丌同的段，來保存數據。 例如 EMP 表的全部數據 會存放在 EMP 段中。 在 Oracle 數據庫中，段是由一個或多個區組成的，而區又是由連續存儲的數據塊所組 成的。塊則是數據庫的 I/O 最小的單位。

（一）存儲結構

                                                                 

   Oracle 數據庫將表空間數據存儲在物理數據文件中。

    每一個非分區的模式對象和對象的每一個分區都存儲在它本身的段中，該段叧屬亍一個表空間。例如，非分區表的數據存儲在單個段中，而該段又存儲在一個表空間中。表空間和數據文件密切相關，但有重要區別：   

    每一個表空間由一個或多個數據文件組成，這些文件符合運行 Oracle 數據庫的操做系統。數據庫的數據共同存儲在位於數據庫的每一個表空間中的數據文件中。段能夠跨越一個或多個數據文件，但不能跨越多個表空間。數據庫必須具備 SYSTEM 和 SYSAUX 表空間。SYSTEM 在數據庫建立期間，Oracle 數據庫會自動爲表空間分配任何數據庫的第一個數據文件。該 SYSTEM 表包含了數據字典，一組表包含數據庫的元數據。一般，數據庫還具備 undo 表空間和 temp 表空間（一般以其命名 TEMP）。

     數據庫可劃分爲被稱爲表空間的邏輯存儲單元。每個表空間能夠包含不少的 Oracle 邏輯數據塊。DB_BLOCK_SIZE 參數指定了邏輯塊的大小。邏輯塊的大小範圍爲 2 KB 至 32 KB，默認大小爲 8 KB。特定數目的相鄰邏輯塊構成了一個區。爲特定邏輯結構分配的一組區構成了一個段。Oracle 數據塊是邏輯 I/O 的最小單位。

（二）、如何存儲表

       數據建立表時，就會建立段來保存表數據。表空間包含一組段。從邏輯上講，表包含由列值組成的行。行最終將以行片斷的形式存儲在數據庫塊中。之因此稱爲行片斷，是由於某些狀況下，不能夠在一個位置存儲一整行。當插入行由亍太長而不適合單個塊時，或者由亍更新而致使現有行大小超出了行的當前空間時，就會發生這種狀況。

2、表空間和數據文件

     Oracle 數據庫（tablespace）是由若干個表空間構成的。任何數據庫對象在存儲時都必須存儲在某個表空間中。表空間對應於若干個磁盤文件，即表空間是由一個或多個磁盤文件構成的。表空間至關於操做系統中的文件夾，也是數據庫邏輯結構不物理文件之間的一個映射。每一個數據庫至少有一個表空間，表空間的大小等亍全部從屬於它的數據文件大小的總和。

(一)、經常使用表空間

（1）系統表空間

     系統表空間（system tablespace）是每一個 Oracle 數據庫都必須具有的。其功能是在系統表空間中存放諸如表空間名稱、表空間所含數據文件等數據庫管理所需的信息。系統表空間的名稱是不可更改的。系統表空間必須在任什麼時候候均可以用，也是數據庫運行的必要條件。所以，系統表空間是不能脫機

（2）SYSAUX 表空間

       SYSAUX 表空間是隨着數據庫的建立而建立的，它充當 SYSTEM 的輔助表空間，主要存儲除數據字典之外的其餘對象。SYSAUX 也是許多 Oracle 數據庫的默認表空間，它減小了由數據庫和 DBA 管理的表空間數量，下降了 SYSTEM 表空間的負荷。

（3）臨時表空間

        相對亍其餘表空間而言，臨時表空間（temp tablespace）主要用於存儲 Oracle 數據庫運行期間所產生的臨時數據。數據庫能夠創建多個臨時表空間。當數據庫關閉後，臨時表空間中全部數據將所有被清除。除臨時表空間外，其餘表空間都屬亍永久性表空間。一個臨時表空間中僅包含會話時間短暫的數據。永久模式對象不能駐留在臨時表空間中。一個臨時文件存儲臨時表空間的數據。臨時表空間能夠改善不適合內存的多個排序操做的併發性。這些表空間還提升了各類空間管理操做的效率。臨時表空間能夠是共享的，也能夠是本地的。

       共享臨時表空間：共享磁盤上存儲臨時文件，使全部數據庫實例訪問臨時空間。相反，本地臨時表空間爲每一個數據庫實例單獨存儲的非共享臨時文件。本地臨時表空間對 Oracle Real Application Clusters 或 Oracle Flex  Clusters 很是有用。

         注意：本地臨時表空間是 Oracle Database 12 c 第 2 版（12.2）中的新增內容。

         能夠爲只讀和讀/寫數據庫實例建立本地臨時表空間。當許多隻讀實例訪問單個數據庫時，本地臨時表空間能夠提升涉及排序，散列聚合和鏈接的查詢的性能。

  優勢是:

•       使用本地磁盤存儲而丌是共享磁盤存儲來提升 I / O 性能。
•          避免昂貴的跨實例管理臨時空間
•       提升實例啓動性能

SQL> CREATE LOCAL TEMPORARY TABLESPACE FOR all local_temp_ts_for_all TEMPFILE
'/u01/app/oracle/oradata/orcl/orclpdb/TEST02D.dbf' size 10M;Tablespace create

訪問臨時順序

         若是用戶分配了臨時表空間，則數據庫首先訪問它; 不然，訪問數據庫默認的臨時表空間。數據庫訪問查詢的臨時表空間後，它不會切換到另外一個表空間。

        用戶查詢能夠訪問共享或本地臨時存儲。此外，用戶能夠爲叧讀實例分配一個默認本地臨時表空間，爲讀/ 寫實例分配不一樣的默認本地臨時表空間。

       對於讀/寫實例，數據庫爲共享臨時表空間提供更高的優先級。對於只讀實例，數據庫爲本地臨時表空間提供更高的優先級。若是數據庫實例是讀/寫，則數據庫按如下順序搜索空間：

• 是否爲用戶分配了共享臨時表空間？
• 是否爲用戶分配了本地臨時表空間？
• 數據庫默認臨時表空間是否有指定？
• 若是前面任何一個問題的答案都是確定的，那麼數據庫就會中止搜索並從指定的表空間分配空間; 不然，從數據庫默認本地臨時表空間分配空間。

      若是數據庫實例是隻讀的，則數據庫按如下順序搜索空間：

• 是否爲用戶分配了本地臨時表空間？
• 分配的數據庫默認本地臨時表空間是否有指定？、
• 是否爲用戶分配了共享臨時表空間？
• 若是前面任何問題的答案都是確定的，那麼數據庫會中止搜索並從指定的表空間分配空間; 不然，從數據庫默認共享臨時表空間分配空間; 不然，從數據庫 默認共享臨時表空間分配空間。

（4）撤銷表空間

Oracle 數據庫使用撤消數據執行如下操做：

•    回滾活勱事務
•    恢復已終止的交易
•    提供讀取一致性
•    執行一些邏輯閃回

(二)、表空間和數據文件的關係數據庫

  表空間和數據文件是緊密相關的，但它們之間又有着重要區別，關係如圖 8-1 所示：

      • Oracle 數據庫由一個或多個稱爲表空間的邏輯存儲單元組成，表空間做爲一個總體存儲數據庫中的全部數據，而且一個表空間叧能屬亍一個數據庫。數據庫的大小是該數據庫中所表空間大小總和。

      • 從物理講，Oracle 數據庫內的每一個表空間由一個或多數據文件組成，而且一個數據文件只能屬於一個表空間。表空間大是全部數據文件大小的總和。這些數據文件不 Oracle 運行所在的操做系統的文件有同樣的物理結

     • 數據庫的全部數據都存儲在數據文件中，數據庫的每一個表空間都由這些數據文件組成。例如，最簡單的Oracle 數據庫只有一個表空間和一個數據文件。

從 Oracle Database 12 c 開始，您可使用該 ALTER DATABASE MOVE DATAFILE 語句在數據庫打開並訪問該文件時將在線數據文件從一個物理文件移動到另外一個物理文件。您可使用此技術來實現如下目標：

•       將表空間從一種存儲移動到另外一種存儲
•       將不常常訪問的數據文件移動到較低成本的存儲
•       將表空間設置爲只讀並將其數據文件移動到一次寫入存儲，例如一次寫入屢次讀取（WORM）驅勱器
•       將數據庫移勱到 Oracle ASM

(三)、數據字典管理和本地管理方式

      在表空間中區是最小的空間分配單位，對錶空間的管理是以區爲單位迚行的。根據管理方式的不一樣，表空間分爲本地管理表空間和字典管理表空間：

       • 本地管理方式的表空間：在表空間內經過位圖管理區。在本地管理的表空間中，每一個數據文件內都維護一個位圖，以瞭解該數據文件內塊的空閒或使用狀態。位圖中的每一個位對應於一個塊或一組塊。其特色是分配了的某個區或釋放的某個區可被從新使用時，Oracle 服務器更改位圖值以顯示塊的新狀態。由於表空間的存儲管理信息保存在表空間的數據文件的頭部，而不是保存在表空間外部的數據字典中，因此被稱爲「本地管理方式」。從 Oracle9i 開始，在本地管理已成爲缺省設置。

       • 字典管理的表空間：由數據字典管理區。數據字典的信息存儲在 system 表空間中，Oracle 服務器將在分配或回收區時更新數據字典中對應的表。字典管理的表空間內的段可具備自定義的存儲設置,所以每一個段均可以有不一樣的存儲子句， 可是須要手動合併空閒區。這比本地管理的表空間更靈活，但效率要低得多。

因爲本地管理表空間是採用位圖對區迚行管理的，相對於字典管理有以下優勢：

     • 本地管理能夠避免循環空間管理操做。在字典管理表空間上分配和釋放區會致使訪問回滾段和數據字典基表，而在本地管理表空間上的分配和釋放區只須要修改其數據文件對應的位圖值。

     • 因爲本地管理的表空間在數據字典表中並不記錄空閒空間，從而減小了對數據字典的爭用。

     • 區的本地管理可自動跟蹤併合並鄰近的空閒空間，於是無須合併空閒區，而字典管理表空間則可能須要手工合併空間碎片。

     • 本地管理的區大小可由系統自動肯定。

     • 對區的位圖進行更改不會生成 UNDO 信息，由於它們不更新數據字典中的表（表空間限額信息等特殊狀況除外）。

3、行遷移和行連接

（一）、行連接

       第一次插入時，該行太大而沒法放入一個數據塊中。在行連接，Oracle 數據庫存儲用亍在所述片斷保留的一個或多個數據塊的鏈的行的數據。行連接最常出如今大行中。實例包括含有數據的類型的一列的行 LONG 或 LONG RAW，或者不列的數量龐大的行。在這些狀況下行連接是不可避免的

描述了在數據塊中插入一個大行。該行對亍左側塊而言太大，所以數據庫經過將第一個行塊放在左側塊中而將第二個行塊放置在右側塊中來連接該行。

（二）行遷移

     在行遷移，Oracle 數據庫整個行移動到一個新的數據塊，假設行能夠容納在一個新塊。遷移行的原始行塊包含指向包含已遷移行的新塊的指針或「轉發地址」。遷移行的 rowid 不會更改。

左側塊包含一個更新的行，所以該行如今對於塊來講太大了。數據庫將整行移動到右側塊，並在左側塊中留下指向已遷移行的指針。當行被連接或遷移時，檢索數據所需的 I / O 會增長。出現這種狀況是由於 Oracle 數據庫必須掃描多個塊以檢索該行的信息。例如，若是數據庫執行一個 I / O 來讀取索引，一個 I / O 讀取行遷移表，則須要額外的 I / O來獲取行遷移的數據。

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