ORACLE数据库学习之逻辑结构

逻辑结构

数据库逻辑结构包含表空间、段、范围(extent)、数据块和模式对象。

（一）表空间

一个数据库划分为一个或多个逻辑单位，该逻辑单位称为表空间类似于sybase下的设备。（TABLESPACE）。一个表空间可将相关的逻辑结构组合在一起。DBA可利用表空间作下列工作：

控制数据库数据的磁盘分配，克服操作系统文件的限制。2G
将确定的空间份额分配给数据库用户。
通过使单个表空间在线或离线，控制数据的可用性。
执行部分数据库后备或恢复操作。
为提高性能，跨越设备分配数据存储。

数据库、表空间和数据文件之间的关系如下图所示：

logic physical

Oracleblock

Os block

每个数据库可逻辑划分为一个或多个表空间

。每一个表空间是由一个或多个数据文件组成，该表空间物理地存储表空间中全部逻辑结构的数据。DBA可以建立新的表空间，可为表空间增加数据文件或可删除数据文件，设置或更改缺省的段存储位置。

每一个ORACLE数据库包含有一个名为SYSTEM的表空间，在数据库建立是自动建立。在该表空间中总包含有整个数据库的数据字典表。最小的数据库可只需要SYSTEM表空间。该表空间必须总是在线。表和存储的PL/SQL程序单元（过程、函数、包和触发器）的全部存储数据是存储在SYSTEM表空间中。如果这些PL/SQL对象是为数据库建的，DBA在SYSTEM表空间中需要规划这些对象所需要的空间。

表空间利用增加数据文件或扩展数据文件扩大表空间，表空间的大小为组成该表空间的数据文件大小的和。相关命令。

创建表空间：CREATE TABLESPACE app_data

DATAFILE ?DISK4/app01.dbf?SIZE 100M,

?DISK5/app02.dbf?SIZE 100M

MINIMUM EXTENT 500K

DEFAULT STORAGE(INITIAL 500K NEXT 500K MAXEXTENTS500 PCTINCREASE 0);

临时表空间用于排序操作，不能包含永久数据

CREATE TABLESPACE sort

DATAFILE ?DISK2/sort01.dbf?SIZE 50M

MINIMUM EXTENT 1M

DEFAULT STORAGE (INITIAL 2M NEXT 2M MAXEXTENTS500 PCTINCREASE 0)

TEMPORARY;

回滚表空间

用于保存回滚段不要包含其他永久性数据

CREATE TABLESPACE rbs

DATAFILE ?DISK2/sort01.dbf?SIZE 50M

MINIMUM EXTENT 1M

DEFAULT STORAGE (INITIAL 2M NEXT 2M MAXEXTENTS500 PCTINCREASE 0) ;

向表空间中增加数据文件

ALTER TABLESPACE APP_data

ADD DATAFILE

?DISK5/app03.dbf?SIZE 200M;

允许数据文件自动扩展

ALTER TABLESPACE app_data

ADD DATAFILE

?DISK6/app04.dbf?SIZE 200M

AUTOEXTEND ON NEXT 10M

MAXSIZE 500M;

手工改变数据文件的大小

ALTER DATABASE DATAFILE ?DISK5/app02.dbf?RESIZE200M;

改变存储参数

ALTER TABLESPACE app_data

MINIMUM EXTENT 2M;

ALTER TABLESPACE app_data

DEFAULT STORAGE

(INITIAL 2M NEXT 2M

MAXEXTENTS 999);

存储参数

下述参数影响段的空间分配:

INITIAL用字节指定表空间的第一个区间大小

NEXT下一个区间大小

MAXEXTENTS 可增长的最多区间数

MINEXTENTS 首次创建时分配的区间数

PCTINCREASE每次分配新的区间增加的百分比

DBA可以使ORACLE数据库中任何表空间（除SYSTEM表空间外）在线（ONLINE）或离线（OFFLINE）。表空间通常是在线，以致它所包含的数据对数据库用户是可用的。当表空间为离线时，其数据不可使用。在下列情况下，DBA可以使其离线。

。使部分数据不可用，而剩余的部分允许正常存取

。执行离线的表空间后备

。为了修改或维护一应用，使它和它的一组表临时不可用。

包含有正在活动的回滚段的表空间不能被离线，仅当回滚段不正在使用时，该表空间才可离线。

在数据字典中记录表空间的状态，在线还是离线。如果在数据库关闭时一表空间为离线，那么在下次数据库装配和重新打开后，它仍然保持离线。

当出现某些错误时，一个表空间可自动地由在线改变为离线。通过使用多个表空间，将不同类型的数据分开，更方便DBA来管理数据库。

DBA_DATA_FILES

FILE_NAME

TABLESPACE_NAME

BYTES

AUTOEXTENSIBLE

MAXBYTES

INCREMENT_BY

获取表空间有关的信息

DBA_TABLESPACES

TABLESPACE_NAME

NEXT_EXTENT

MAX_EXTENTS

PCT_INCREASE

MIN_EXTLEN

STATUS

CONTENTS

小结：ORACLE数据库中一表空间是由一个或多个物理数据文件组成，一个数据文件只可与一个表空间想联系。当为一表空间建立一数据文件时，ORACLE建立该文件，分配指定的磁盘空间容量。在数据文件初时建立后，所分配的磁盘不包含任何数据。表空间可以在线或离线。在ORACLE中还允许单独数据文件在线或离线。一般原则：使用多个表空间；为表空间指定存储参数；给用户指定表空间限额

（二）段、范围和数据块

ORACLE通过段、范围和数据块逻辑数据结构可更细地控制磁盘空间的使用。

段

段（SEGMENT）包含表空间中一种指定类型的逻辑存储结构，是由一组范围组成。根据访问频率、内容对象和生命周期在ORACLE数据库中有几种类型的段：数据段、索引段、回滚段和临时段。

数据段：对于每一个非聚集的表有一数据段，表的所有数据存放在该段。每一聚集有一个数据段，聚集中每一个表的数据存储在该段中。

索引段：每一个索引有一索引段，存储索引数据。

回滚段：保存数据修改前的映象，这些信息用于生成读一致性数据库信息、在数据库恢复时使用、回滚未提交的事务。Rollback时用得着。一个事务只能使用一个回滚段。

建立回滚段

CREATE ROLLBACK SEGMENT rbs01

TABLESPACE rbs

STORAGE (

INITIAL 100K NEXT 100K OPTIMAL 4M MINEXTENTS 20 MAXEXTENTS 100);

使回滚段ONLINE

ALTER ROLLBACK SEGMENT rbs01 ONLINE;

在初始化参数中指定，以保证数据库启动时ONLINE

ROLLBACK_SEGMENTS=(rbs01)

修改回滚段的存储参数

ALTER ROLLBACK SEGMENT rbs01

STORAGE( MAXEXTENTS 200 );

从回滚段中释放空间

ALTER ROLLBACK SEGMENT rbs01

SHRINK TO 4M;

使回滚段Offline

ALTER ROLLBACK SEGMENT rbs01 OFFLINE;

删除回滚段

回滚段在删除之前必须OFFLINE

ALTER ROLLBACK SEGMENT rbs01 OFFLINE;

DROP ROLLBACK SEGMENT rbs01;

临时段：当一个SQL语句需要临时工作区时，由ORACLE建立。当语句执行完毕，临时段的范围退回给系统。

ORACLE对所有段的空间分配，以范围（extents）为单位。

范围

一个范围（EXTENT）是数据库存储空间分配的一个逻辑单位，它由连续数据块所组成。每一个段是由一个或多个范围组成。当一段中间所有空间已完全使用时，ORACLE为该段分配一个新的范围。

为了维护的目的，在数据库的每一段含有段标题块（segment header block）说明段的特征以及该段中的范围目录。

数据块

数据块（data block）是ORACLE管理数据文件中存储空间的单位，为数据库使用的I/O的最小单位，其大小可不同于操作系统的标准I/O块大小。

数据块的格式：

公用的变长标题

表目录

行目录

未用空间

行数据

模式和模式对象

一个模式(schema)为模式对象(scehma object)的一个集合，每一个数据库用户对应一个模式。模式对象为直接引用数据库数据的逻辑结构，模式对象包含如表、视图、索引、聚集、序列、同义词、数据库链、过程和包等结构。模式对象是逻辑数据存储结构，每一种模式对象在磁盘上没有一个相应文件存储其信息。一个模式对象逻辑地存储在数据库的一个表空间中，每一个对象的数据物理地包含在表空间的一个或多个数据文件中。

表

表（table）为数据库中数据存储的基本单位，其数据按行、列存储。每个表具有一表名和列的集合。每一列有一个列名、数据类型、宽度或精度、比例。一行是对应单个记录的列信息的集合。

视图

一个视图（view)是由一个或多个表（或其他视图）中的数据的一种定制的表示，是用一个查询定义，所以可认为是一个存储的查询（stored query）或是一个虚表(virtual table)。视图可在使用表的许多地方使用。

由于视图是由表导出的，视图和表存在许多类似，视图象表最多可定义254列。视图可以被查询，而在修改、插入或删除时具有一定的限制，在视图上执行的全部操作真正地影响视图的基本表中的数据，受到基本表的完整性约束和触发器的限制。

视图与表不同，一个视图不分配任何存储空间，视图不真正地包含数据。由查询定义的视图相应于视图引用表中的数据。视图只在数据字典中存储其定义。

引入视图有下列好处：

。通过限制对表的行预定义集合的存取，为表提供附加的安全性

。隐藏数据复杂性。

。为用户简化命令

。为基本表的数据提供另一种观点。

。可将应用隔离基本表定义的修改

。用于不用视图无法表示的查询。

。可用于保存复杂查询。

聚集

聚集（cluster）是存储表数据的可选择的方法。一个聚集是一组表，将具有同一公共列值的行存储在一起，并且它们经常一起使用。这些公共列构成聚集码。例如：EMP表各DEPT表共享DEPTNO列，所以EMP表和DEPT表可聚集在一起，聚集码的列为DEPTNO列，该聚集将每个部门的全部职工行各该部门的行物理地存储在同一数据块中。

索引

索引(index)是与表和聚集相关的一种选择结构。索引是为提高数据检索的性能而建立，利用它可快速地确定指定的信息。ORACLE索引为表数据提供快速存取路径。索引适用于一范围的行查询或指定行的查询。

索引可建立在一表的一列或多列上，一旦建立，由ORACLE自动维护和使用，对用户是完全透明的。索引是逻辑地和物理地独立于数据，它们的建立或删除对表没有影响，应用可继续处理。索引数据的检索性能几乎保持常数，而当一表上存在许多索引时，修改、删除和插入操作的性能会下降。

索引有唯一索引各非唯一索引。唯一索引保证表中没有两行在定义索引的列上具有重复值。ORACLE在唯一码上自动地定义唯一索引实施UNIQUE完整性约束。

组合索引是在表的某个列上所建立的一索引。组全索引可加快SELECT语句的检索速度，在其WHERE子句中可引用组合索引的全部或主要部分。所以在定义中给出列的次序，将经常存取的或选择最多的列放在首位。

在建立索引时，将在表空间自动地建立一索引段，索引段空间分配和保留空间的使用受下列方式控制：

索引段范围的分配常驻该索引段的存储参数控制。

其数据块中未用空间可受该段的PCTFREE参数设置所控制。

序列生成器

序列生成器(sequence generator)产生序列号。在多用户环境下该序列生成器特别有用，可生成各返回序列号而不需要磁盘I/O或事务封锁。

序列号为ORACLE整数，最多可有38个数字。一个序列定义指出一般信息：序列的名字、上升或下降、序列号之间间距和其它信息。对所有序列的确的定义以行存储在SYSTEM表空间中的数据字典表中，所以所有序列定义总是可用。由引用序列号的SQL语句使用序列号，可生成一个新的序列号或使用当前序列号。一旦在用户会话中的SQL语句生成一序列号，该序列号仅为该会话可用。序列号生成是独立于表，所以同一序列生成器可用于一个和多个表。所生成序列号可用于生成唯一的主码。

同义词

一个同义词(synonym)为任何表、视图、快照、序列、过程、函数或包的别名，其定义存储在数据字典中。同义词因安全性和方便原因而经常使用，可用于：

可屏蔽对象的名字及其持有者。
为分布式数据库的远程对象提供位置透明性。
为用户简化SQL语句。

有两种同义词：公用和专用。一个公用同义词为命名为PUBLIC特殊用户组所持有，可为数据库中每一个用户所存取。一个专用同义词是包含在指定用户的模式中，仅为该用户和授权的用户所使用。

杂凑

杂凑（hashing）是存储表数据一种可选择的方法，用以改进数据检索的性能。要使用杂凑，就要建立杂凑聚集，将表装入到该聚集。在骠凑聚集中的表行根据杂凑函数的结果进行物理学存储和检索。杂凑函数用于生成一个数值的分布，该数值称为杂凑值，它是基于指定的聚集码值。

程序单元

程序单元（program unit）是指存储过程、函数和包（PACKAGE）。一个过程和函数，是由SQL语句和PL/SQL语句组合在一起，为执行某一个任务的一个可执行单位。一个过程或函数可被建立，在数据库中存储其编译形式，可由用户或数据库应用所执行。过程和函数差别在函数总返回单个值给调用者，而过程没有值返回给调用者。

包提供相关的过程、函数、变量和其它包结构封装起来并存贮在一起的一种方法，允许管理者和应用开发者利用该方法组织如此的程序（routine）,来提供更多的功能和提高性能。

数据库链

数据库链是一个命名的对象，说明从一数据库到另一数据库的一路径（PATH）。在分布式数据库中，对全局对象名引用时，数据库链隐式地使用。

一. 数据库和实例的启动和关闭

一个ORACLE数据库没有必要对所有用户总是可用，数据库管理员可启动数据库，以致它被打开。在数据库打开情况下，用户可存取数据库中的信息。当数据库不使用时，DBA可关闭它，关闭后的数据库，用户不能存取其信息。

数据库的启动和关闭是非常重要的管理功能，通过以INTERNAL连接到ORACLE的能力来保护。以INTERNAL连接到ORACLE需要有下列先决条件：

该用户的操作系统账号具有使用INTERNAL连接的操作系统特权。

对INTERNAL数据库有一口令，该用户知道其口令。

另外：当用户以INTERNAL连接时，可连接到专用服务器，而且是安全连接。

数据库启动

启动数据库并使它可用有三步操作：

启动一个实例；
装配数据库
打开数据库

启动一个实例 start up nomount

启动一实例的处理包含分配一个SGA（数据库信息使用的内存共享区）和后台进程的建立。实例起动的执行先于该实例装配一数据库。如果仅启动实例，则没有数据库与内存储结构和进程相联系。
装配一数据库 alter database mount

装配数据库是将一数据库与已启动的实例相联。当实例安装一数据库之后，该数据库保持关闭，仅DBA可存取。
打开一数据库 alter database open

打开一数据库是使数据库可以进行正常数据库操作的处理。当一数据库打开所有用户可连接到该数据库用存取其信息。在数据库打开时，在线数据文件和在线日志文件也被打开。如果一表空间在上一次数据库关闭时为离线，在数据库再次打开时，该表空间与它所相联的数据文件还是离线的。

数据库和实例的关闭

关闭一实例以及它所连接的数据库也有三步操作：

关闭数据库

数据库停止的第一步是关闭数据库。当数据库关闭后，所有在SGA中的数据库数据和恢复数据相应地写入到数据文件和日志文件。在这操作之后，所有联机数据文件和联机的日志文件也被关闭，任何离线表空间中数据文件夹是已关闭的。在数据库关闭后但还安装时，控制文件仍保持打开。
卸下数据库

停止数据库的第二步是从实例卸下数据库。在数据库卸下后，在计算机内存中仅保留实例。在数据库卸下后，数据库的控制文件也被关闭。
停止实例

停止数据库的最后一步是停止实例。当实例停止后，SAG是从内存中撤消，后台进程被中止。

Shutdown normal

等待所有的用户退出

Shutdown immdiatly

回滚未提交事务

Shutdown abort

强制退出，数据库置于不可知状态