Oracle 体系结构之ORACLE实例
1、ORACLE 实例
System Global Area(SGA) 和 Background Process 称为数据库的实例。
2、ORACLE 数据库
即一系列物理文件的集合：
@数据文件：存储数据，以.dbf做后缀。一句话：一个表空间对多个数据文件，一个数据文件只对一个表空间。dba_data_files/v$datafile。
@控制文件：存储实例、数据文件及日志文件等信息的二进制文件。alter system set control_files=‘路径’。V$CONTROLFILE。
@日志文件：即Redo Log Files和Archivelog Files。记录数据库修改信息。ALTER SYSTEM SWITCH LOGFILE; 。V$LOG。
@参数文件：记录基本参数。spfile和pfile。
@警告文件：show parameter background_dump_dest---使用共享服务器连接
@跟踪文件：show parameter user_dump_dest---使用专用服务器连接
（Ps：专用服务器适用于开发阶段，简单，连接少。反之，共享服务器适用于实际应用环境，多应用，高并发。这两种其他更详细的区别就劳驾谷歌度娘了。）
Oracle物理结构第二大节有详细介绍。
3、系统全局共享区System Global Area(SGA)
包含：■ Shared Pool (共享区)
■ Database Buffer Cache (数据库缓冲区)
■ Redo Log Buffer Cache (重做日志缓冲区)
Oracle 10g中，与内存相关的参数可以归为两类：
Ps. 自动调优的SGA参数：目前这些参数包括DB_CACHE_SIZE、SHARED_POOL_SIZE、LARGE_POOL_SIZE和JAVA_POOL_SIZE。
Ps. 手动SGA参数：这些参数包括LOG_BUFFER、STREAMS_POOL、DB_NK_CACHE_SIZE、DB_KEEP_CACHE_SIZE和DB_RECYCLE_CACHE_SIZE。
System Global Area 是一块巨大的共享内存区域，他被看做是Oracle 数据库的一个大缓冲池，这里的数据可以被ORACLE的各个进程共用。其大小查看语句：
SQL> select * from v$sga;
V$sgastat、V$buffer_pool
主要包括以下几个部分：
a、 共享池(Shared pool)
共享池是SGA中最关键的内存片段，特别是在性能和可伸缩性上。太大太小都会扼杀性能，使系统停止，将会消耗大量的CPU来管理这个共享池。
共享池可分为：Library Cache和Data Dictionaey Cache
【库高速缓冲区(Library Cache)】
library cache最主要的功能就是存放用户提交的SQL语句及相关的解析树（解析树也就是对SQL语句中所涉及的所有对象的展现）、执行计划、用户提交的PL/SQL程序块（包括匿名程序块、存储过程、包、函数等）以及它们转换后能够被Oracle执行的代码等。为了，library cache中还存放了很多控制结构（用于管理这些内存结构），包括lock、pin、dependency table等。
library cache也存放了很多的数据库对象的信息，包括表、索引等。有关这些数据库对象的信息都是从dictionary cache中获得的。如果用户对library cache中的对象信息进行了修改，比如为表添加了一个列等，则这些修改会返回到dictionary cache中。
在library cache中存放的所有信息单元都叫做对象（object），可分两类：一类叫存储对象，也就是上面所说的数据库对象。它们是通过显式的SQL语句或PL/SQL程序创建出来的，如果要删除它们，也必须通过显式的SQL命令进行删除。这类对象包括表、视图、索引、包、函数等；另一类叫做过渡对象，也就是上面所说的用户提交的SQL语句或者提交的PL/SQL匿名程序块等。这些过渡对象是在执行SQL语句或PL/SQL程序的过程中产生的，并缓存在内存里。如果实例关闭则删除，或者由于内存不足而被交换出去，从而被删除。
当一个用户提交一个SQL语句，Oracle会将这句SQL进行分析(parse)，这个过程类似于编译，会耗费相对较多的时间，即硬解析。在分析完这个SQL，Oracle会把他的分析结果给保存在Shared pool的Library Cache中，当数据库第二次执行该SQL时，Oracle自动跳过这个分析过程，从而减少了系统运行的时间，即软解析。这也是为什么第一次运行的SQL 比第二次运行的SQL要慢一点的原因。
下面举例说明parse的时间
SQL> select count(*) from scpass ;
COUNT(*)
----------
243
Elapsed: 00:00:00.08
这是在Share_pool 和Data buffer 都没有数据缓冲区的情况下所用的时间
SQL> alter system flush SHARED_POOL;
System altered.
清空Share_pool，保留Data buffer
SQL> select count(*) from scpass ;
COUNT(*)
----------
243
Elapsed: 00:00:00.02
SQL> select count(*) from scpass ;
COUNT(*)
----------
243
Elapsed: 00:00:00.00
从两句SQL 的时间差上可以看出该SQL 的Parse 时间约为00:00:00.02
对于保存在共享池中的SQL语句，可以从V$Sqltext、v$Sqlarea中查询到，对于编程者来说，要尽量提高语句的重用率，减少语句的分析时间。一个设计的差的应用程序可以毁掉整个数据库的Share pool，提高SQL语句的重用率必须先养成良好的变成习惯，尽量使用Bind变量。
关于library cache的命中率：
SQL> desc V$librarycache
NAMESPACE VARCHAR2(64)
GETS NUMBER
GETHITS NUMBER
GETHITRATIO NUMBER
PINS NUMBER
PINHITS NUMBER
PINHITRATIO NUMBER
RELOADS NUMBER
INVALIDATIONS NUMBER
DLM_LOCK_REQUESTS NUMBER
DLM_PIN_REQUESTS NUMBER
DLM_PIN_RELEASES NUMBER
DLM_INVALIDATION_REQUESTS NUMBER
DLM_INVALIDATIONS NUMBER
计算library cache的命中率：
NAMESPACE=SQL AREA
Library Cache Hit Ratio = sum(pinhits) / sum(pins)
【数据字典缓冲区(Data Dictionary Cache)】
用于存放Oracle系统管理自身所需要的所有信息，包括登录的用户名、用户对象、权限等。
查看 data dictionary cache 的命中率
SQL> select sum(gets),sum(getmisses),(1-(sum(getmisses)/(sum(gets)+sum(getmisses))))
hitratio from v$rowcache;
SUM(GETS) SUM(GETMISSES) HITRATIO
---------- -------------- ----------
2902660 93718 .968722905
查看data dictionary cache 的大小
SQL> select sum(sharable_mem) from v$sqlarea；
SUM(SHARABLE_MEM)
-----------------
136781291
如果data dictionary cache的命中率小于95%，应该适当增加shared pool 的大小
---alter system set shared_pool_size=***M；
b、数据库高速缓冲区(Database Buffer Cache)
存放Oracle系统最近使用过的数据块。让他们能够在内存中进行操作。在这个级别里没有系统文件，用户数据文件，临时数据文件，回滚段文件之分。也就是任何文件的数据块都有可能被缓冲。数据库的任何修改都在该缓冲里完成，并由DBWR进程将修改后的数据写入磁盘。
这个缓冲区的块基本上在两个不同的列表中管理。一个是块的“脏”表(Dirty List)，需要用数据库块的书写器(DBWR)来写入，另外一个是不脏的块的列表(Free List)，一般的情况下，是使用最近最少使用 (Least Recently Used,LRU)算法来管理。
数据库高速缓冲区又可以细分为以下三个部分：Default pool,Keep pool,Recycle pool。ORACLE将默认为Default pool。
由于操作系统寻址能力的限制，不通过特殊设置，在32位的系统上，数据库高速缓冲区最大可以达到1.7G，在64位系统上，块缓冲区高速缓存最大可以达到10G。
c、重做日志缓冲区(Redo log buffer)
重做日志文件的缓冲区，对数据库的任何修改都按顺序被记录在该缓冲，然后由LGWR进程将它写入Redo log files。这些修改信息可能是DML语句，如(Insert,Update,Delete)，或DDL语句，如(Create,Alter,Drop等)。重做日志缓冲区的存在是因为内存到内存的操作比较内存到硬盘的速度快很多，所以重作日志缓冲区可以加快数据库的操作速度，但是考虑的数据库的一致性与可恢复性，数据在重做日志缓冲区中的滞留时间不会很长。所以重作日志缓冲区一般都很小，大于3M之后的重作日志缓冲区已经没有太大的实际意义。
d、Java程序缓冲区(Java Pool)
Java的程序区，Oracle 8.1.5以后，Oracle在内核中加入了对Java的支持。该程序缓冲区就是为Java 程序保留的。如果不用Java程序没有必要改变该缓冲区的默认大小。
e、大池(Large Pool)
大池的得名不是因为大，而是因为它用来分配大块的内存，处理比共享池更大的内存，在8.0开始引入。
下面对象使用大池：
MTS（多线程服务器即共享服务器）——在SGA的Large Pool中分配UGA 语句的并行查询(Parallel Executeion of Statements)——允许进程间消息缓冲区的分配，用来协调并行查询服务器。
备份(Backup)——用于RMAN磁盘I/O缓存
System Global Area(SGA) 和 Background Process 称为数据库的实例。
2、ORACLE 数据库
即一系列物理文件的集合：
@数据文件：存储数据，以.dbf做后缀。一句话：一个表空间对多个数据文件，一个数据文件只对一个表空间。dba_data_files/v$datafile。
@控制文件：存储实例、数据文件及日志文件等信息的二进制文件。alter system set control_files=‘路径’。V$CONTROLFILE。
@日志文件：即Redo Log Files和Archivelog Files。记录数据库修改信息。ALTER SYSTEM SWITCH LOGFILE; 。V$LOG。
@参数文件：记录基本参数。spfile和pfile。
@警告文件：show parameter background_dump_dest---使用共享服务器连接
@跟踪文件：show parameter user_dump_dest---使用专用服务器连接
（Ps：专用服务器适用于开发阶段，简单，连接少。反之，共享服务器适用于实际应用环境，多应用，高并发。这两种其他更详细的区别就劳驾谷歌度娘了。）
Oracle物理结构第二大节有详细介绍。
3、系统全局共享区System Global Area(SGA)
包含：■ Shared Pool (共享区)
■ Database Buffer Cache (数据库缓冲区)
■ Redo Log Buffer Cache (重做日志缓冲区)
Oracle 10g中，与内存相关的参数可以归为两类：
Ps. 自动调优的SGA参数：目前这些参数包括DB_CACHE_SIZE、SHARED_POOL_SIZE、LARGE_POOL_SIZE和JAVA_POOL_SIZE。
Ps. 手动SGA参数：这些参数包括LOG_BUFFER、STREAMS_POOL、DB_NK_CACHE_SIZE、DB_KEEP_CACHE_SIZE和DB_RECYCLE_CACHE_SIZE。
System Global Area 是一块巨大的共享内存区域，他被看做是Oracle 数据库的一个大缓冲池，这里的数据可以被ORACLE的各个进程共用。其大小查看语句：
SQL> select * from v$sga;
V$sgastat、V$buffer_pool
主要包括以下几个部分：
a、 共享池(Shared pool)
共享池是SGA中最关键的内存片段，特别是在性能和可伸缩性上。太大太小都会扼杀性能，使系统停止，将会消耗大量的CPU来管理这个共享池。
共享池可分为：Library Cache和Data Dictionaey Cache
【库高速缓冲区(Library Cache)】
library cache最主要的功能就是存放用户提交的SQL语句及相关的解析树（解析树也就是对SQL语句中所涉及的所有对象的展现）、执行计划、用户提交的PL/SQL程序块（包括匿名程序块、存储过程、包、函数等）以及它们转换后能够被Oracle执行的代码等。为了，library cache中还存放了很多控制结构（用于管理这些内存结构），包括lock、pin、dependency table等。
library cache也存放了很多的数据库对象的信息，包括表、索引等。有关这些数据库对象的信息都是从dictionary cache中获得的。如果用户对library cache中的对象信息进行了修改，比如为表添加了一个列等，则这些修改会返回到dictionary cache中。
在library cache中存放的所有信息单元都叫做对象（object），可分两类：一类叫存储对象，也就是上面所说的数据库对象。它们是通过显式的SQL语句或PL/SQL程序创建出来的，如果要删除它们，也必须通过显式的SQL命令进行删除。这类对象包括表、视图、索引、包、函数等；另一类叫做过渡对象，也就是上面所说的用户提交的SQL语句或者提交的PL/SQL匿名程序块等。这些过渡对象是在执行SQL语句或PL/SQL程序的过程中产生的，并缓存在内存里。如果实例关闭则删除，或者由于内存不足而被交换出去，从而被删除。
当一个用户提交一个SQL语句，Oracle会将这句SQL进行分析(parse)，这个过程类似于编译，会耗费相对较多的时间，即硬解析。在分析完这个SQL，Oracle会把他的分析结果给保存在Shared pool的Library Cache中，当数据库第二次执行该SQL时，Oracle自动跳过这个分析过程，从而减少了系统运行的时间，即软解析。这也是为什么第一次运行的SQL 比第二次运行的SQL要慢一点的原因。
下面举例说明parse的时间
SQL> select count(*) from scpass ;
COUNT(*)
----------
243
Elapsed: 00:00:00.08
这是在Share_pool 和Data buffer 都没有数据缓冲区的情况下所用的时间
SQL> alter system flush SHARED_POOL;
System altered.
清空Share_pool，保留Data buffer
SQL> select count(*) from scpass ;
COUNT(*)
----------
243
Elapsed: 00:00:00.02
SQL> select count(*) from scpass ;
COUNT(*)
----------
243
Elapsed: 00:00:00.00
从两句SQL 的时间差上可以看出该SQL 的Parse 时间约为00:00:00.02
对于保存在共享池中的SQL语句，可以从V$Sqltext、v$Sqlarea中查询到，对于编程者来说，要尽量提高语句的重用率，减少语句的分析时间。一个设计的差的应用程序可以毁掉整个数据库的Share pool，提高SQL语句的重用率必须先养成良好的变成习惯，尽量使用Bind变量。
关于library cache的命中率：
SQL> desc V$librarycache
NAMESPACE VARCHAR2(64)
GETS NUMBER
GETHITS NUMBER
GETHITRATIO NUMBER
PINS NUMBER
PINHITS NUMBER
PINHITRATIO NUMBER
RELOADS NUMBER
INVALIDATIONS NUMBER
DLM_LOCK_REQUESTS NUMBER
DLM_PIN_REQUESTS NUMBER
DLM_PIN_RELEASES NUMBER
DLM_INVALIDATION_REQUESTS NUMBER
DLM_INVALIDATIONS NUMBER
计算library cache的命中率：
NAMESPACE=SQL AREA
Library Cache Hit Ratio = sum(pinhits) / sum(pins)
【数据字典缓冲区(Data Dictionary Cache)】
用于存放Oracle系统管理自身所需要的所有信息，包括登录的用户名、用户对象、权限等。
查看 data dictionary cache 的命中率
SQL> select sum(gets),sum(getmisses),(1-(sum(getmisses)/(sum(gets)+sum(getmisses))))
hitratio from v$rowcache;
SUM(GETS) SUM(GETMISSES) HITRATIO
---------- -------------- ----------
2902660 93718 .968722905
查看data dictionary cache 的大小
SQL> select sum(sharable_mem) from v$sqlarea；
SUM(SHARABLE_MEM)
-----------------
136781291
如果data dictionary cache的命中率小于95%，应该适当增加shared pool 的大小
---alter system set shared_pool_size=***M；
b、数据库高速缓冲区(Database Buffer Cache)
存放Oracle系统最近使用过的数据块。让他们能够在内存中进行操作。在这个级别里没有系统文件，用户数据文件，临时数据文件，回滚段文件之分。也就是任何文件的数据块都有可能被缓冲。数据库的任何修改都在该缓冲里完成，并由DBWR进程将修改后的数据写入磁盘。
这个缓冲区的块基本上在两个不同的列表中管理。一个是块的“脏”表(Dirty List)，需要用数据库块的书写器(DBWR)来写入，另外一个是不脏的块的列表(Free List)，一般的情况下，是使用最近最少使用 (Least Recently Used,LRU)算法来管理。
数据库高速缓冲区又可以细分为以下三个部分：Default pool,Keep pool,Recycle pool。ORACLE将默认为Default pool。
由于操作系统寻址能力的限制，不通过特殊设置，在32位的系统上，数据库高速缓冲区最大可以达到1.7G，在64位系统上，块缓冲区高速缓存最大可以达到10G。
c、重做日志缓冲区(Redo log buffer)
重做日志文件的缓冲区，对数据库的任何修改都按顺序被记录在该缓冲，然后由LGWR进程将它写入Redo log files。这些修改信息可能是DML语句，如(Insert,Update,Delete)，或DDL语句，如(Create,Alter,Drop等)。重做日志缓冲区的存在是因为内存到内存的操作比较内存到硬盘的速度快很多，所以重作日志缓冲区可以加快数据库的操作速度，但是考虑的数据库的一致性与可恢复性，数据在重做日志缓冲区中的滞留时间不会很长。所以重作日志缓冲区一般都很小，大于3M之后的重作日志缓冲区已经没有太大的实际意义。
d、Java程序缓冲区(Java Pool)
Java的程序区，Oracle 8.1.5以后，Oracle在内核中加入了对Java的支持。该程序缓冲区就是为Java 程序保留的。如果不用Java程序没有必要改变该缓冲区的默认大小。
e、大池(Large Pool)
大池的得名不是因为大，而是因为它用来分配大块的内存，处理比共享池更大的内存，在8.0开始引入。
下面对象使用大池：
MTS（多线程服务器即共享服务器）——在SGA的Large Pool中分配UGA 语句的并行查询(Parallel Executeion of Statements)——允许进程间消息缓冲区的分配，用来协调并行查询服务器。
备份(Backup)——用于RMAN磁盘I/O缓存