oracle之二实例与数据库

实例与数据库

1、Oracle 网络架构及应用环境

看PPT,Oracle结构的基本单元、术语

2、Oracle 体系结构
 
  1）oracle server ：database + instance

2）database：data file 、control file 、redolog file

3）instance: an instance access a database

4）oracle memory: sga + pga

5）instance ： sga + backgroud process

6）sga组成：sga 在一个instance只有一个sga，sga为所有session共享，随着instance启动而分配，instance down ，sga被释放。

3、SGA

3.1 SGA的6个基本组件:UGA在独占模式下属于SGA，共享模式下属于PGA
查看：SELECT * FROM V$SGAINFO;

1） shared pool

共享池是对SQL、PL/SQL程序进行语法分析、编译、执行的内存区域。
共享池由库缓存（library cache）,和数据字典缓存（data dictionary cache）以及结果缓存（result cache）等组成。
共享池的大小直接影响数据库的性能。

关于shared pool中的几个概念

library cache：     sql和plsql的解析场所，存放着所有编译过的sql语句代码，以备所有用户共享。

data dictionary cache：  存放重要的数据字典信息，以备数据库使用

server result cache:     存放服务器端的SQL结果集及PL/SQL函数返回值

User Global Area (UGA)   与共享服务器模式有关

2） database buffer cache   64G  32G

用于存储从磁盘数据文件中读入的数据，为所有用户共享。
服务器进程（server process)将读入的数据保存在数据缓冲区中，当后续的请求需要这些数据时可以在内存中找到，则不需要再从磁盘读取。
数据缓冲区中被修改的数据块（脏块）由后台进程DBWR将其写入磁盘。
数据缓冲区的大小对数据库的读取速度有直接的影响。

要弄明白Database Buffer Cache中的几个cache概念：

Buffer pool=(default pool)+(nodefault pool)

其中：
default pool（db_cache_size）       //是标准块存放的内存空间大小，SGA自动管理时此参数不用设置。使用LRU算法清理空间
db_keep_cache_size                      //keep  存放经常访问的小表或索引等。
db_recycle_cache_size           //与keep相反，存放偶尔做全表扫描的大表的数据。

nodefault pool:

db_nk_cache_size        //指定非标准块大小内存空间，比如2k、4k、16k、32k。
       
show parameter size 查看各种size都是0，自动分配

SQL> alter table scott.emp1 storage(buffer_pool keep);

SQL> select segment_name,buffer_pool from dba_segments where segment_name='EMP';

SEGMENT_NAME                                                                      BUFFER_
--------------------------------------------------------------------------------- -------
EMP1                                                                                  KEEP

2.2）default pool对应的参数是db_cache_size与标准块default block是配套的，如果default block是8k, db_cache_size这个参数将代替db_8k_cache_size。

如果要建立非标准块的表空间，先前要设定db buffer中的与之对应的db_nk_cache_size参数。

09:50:46 SQL> alter system set db_16k_cache_size=8m;        //改参数，先把db buffer里的16k cache建上。

09:50:49 SQL> create tablespace tbs_16k datafile '/u01/oradata/timran11g/tbs16k01.dbf' size 10m blocksize 16k;

09:51:29 SQL> select TABLESPACE_NAME,block_size from dba_tablespaces;

TABLESPACE_NAME                BLOCK_SIZE
------------------------------ ----------
SYSTEM                               8192
UNDOTBS1                         8192
SYSAUX                               8192
TEMP                                   8192
USERS                                  8192
EXAMPLE                             8192
TBS_16K                             16384

2.3）查看buffer cache命中率：

SQL>select (1-(sum(decode(name, 'physical reads',value,0))/(sum(decode(name, 'db block gets',value,0))+
sum(decode (name,'consistent gets',value,0))))) * 100 "Hit Ratio" from v$sysstat;

Hit Ratio
----------
97.6811923

3）redo log buffer

日志条目（redo entries ）记录了数据库的所有修改信息(包括DML和DDL）, 为的是数据库恢复，日志条目首先产生于日志缓冲区。 日志缓冲区较小，它是以字节为单位的，它极其重要。
512字节

18:29:04 SQL>  show parameter log_buffer

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
log_buffer                           integer     7057408

*考点:日志缓冲区的大小启动后就是固定不变的，如要调整只能通过修改参数文件后重新启动生效。不能动态修改！不能由SGA自动管理！

如果想让它是一个最小值，这样可以做：

18:30:24 SQL> alter system set log_buffer =1 scope=spfile;     //修改动态参数文件，下次启动有效。
18:31:20 SQL> startup force                    
18:31:35 SQL> show parameter log_buffer;

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
log_buffer                           integer     2927616            //这就是最小值了

4）large pool（可选）

为了进行大的后台进程操作而分配的内存空间，与shared pool管理不同，主要用于共享服务器的session memory，RMAN备份恢复以及并行查询等。

5）java pool(可选）

为了java虚拟机及应用而分配的内存空间，包含所有session指定的JAVA代码和数据。

6) stream pool（可选）

为了stream process而分配的内存空间。stream技术是为了在不同数据库之间共享数据，因此，它只对使用了stream数据库特性的系统是重要的。

3.2 sga的granules(颗粒）：组成oracle内存的最小单位

SGA_MAX_SIZE            Granule Size
----------------------------------------------
<=1 GB                      4 MB
1GB -- 8GB              16 MB
8GB --16GB                 32 MB
16GB--32GB                64 MB
32GB--64GB                128 MB
64GB--128GB            256 MB
>128GB                          512 MB

20:12:30 SQL> select name ,bytes/1024/1024 "Size(M)" from v$sgainfo;     //在oracle里查看SGA分配情况                                                                
NAME                                    Size(M)
-------------------------------- ----------
Fixed SGA Size                        1.2401123
Redo Buffers                            1.84765625
Buffer Cache Size                        56
Shared Pool Size                        152
Large Pool Size                           4
Java Pool Size                           12
Streams Pool Size                      4
Shared IO Pool Size                   0
Granule Size                              4
Maximum SGA Size                 403.089844
Startup overhead in Shared Pool          40
Free SGA Memory Available               172
             
desc v$sysstat 可查询sga内信息
4、Oracle的进程:

三种process： 1）user process、 2）server process 、3）background process
 
user process：属于客户端的process，一般分为三种形式，1）sql*plus, 2)应用程序，3）web方式（EM）

客户端请求，sqlplus是客户端命令。

*考点：由user process造成的会话终止，系统将自动回滚这个会话上的处于活动状态的事务。

如果windows作为客户端：可以通过查看任务管理器看到sqlplus用户进程:

C:\Documents and Settings\timran>sqlplus sys/system@timran11g as sysdba

linux作为客户端时可以使用ps看到sqlplus关键字:

[oracle@timran ~]$ ps -ef |grep sqlplus
oracle    2353  2325  0 17:02 pts/0    00:00:00 rlwrap sqlplus / as sysdba
oracle    2354  2353  0 17:03 pts/1    00:00:00 sqlplus   as sysdba
oracle    2603  2445  0 17:25 pts/2    00:00:00 grep sqlplus

server process：这是服务器端的进程，user process不能直接访问Oracle，必须通过相应的server process访问实例，进而访问数据库。

[oracle@timran ~]$ ps -ef |grep LOCAL
oracle    2399  2354  1 17:03 ?        00:00:04 oracletimran11g (DESCRIPTION=(LOCAL=YES)(ADDRESS=(PROTOCOL=beq)))
oracle    2503     1  0 17:05 ?        00:00:00 oracletimran11g (LOCAL=NO)
oracle    2512  2445  0 17:07 pts/2    00:00:00 grep LOCAL
[oracle@timran ~]$

//注意：在linux下看到的server process, (LOCAL=YES)是本地连接，(LOCAL=NO)是远程连接。

可以在oracle查看V$process视图，它包括了当前所有的oracle进程，即后台进程和服务器进程。

SQL> select pid,program,background from v$process;

background字段为1是background process，其余都是server process        
 
六个基本的后台进程（background process）
      
smon：系统监控进程

在实例崩溃之后,Oracle会自动恢复实例。另一个作用是释放不再使用的临时段。

pmon：进程监控
 
   1、当user process失败时，清理出现故障的进程。 释放所有当前挂起的锁定。释放服务器端使用的资源
   2、监控空闲会话是否到达阀值
   3、动态注册监听

dbwn: 数据写入进程[数据从内存写回磁盘，server process把数据从磁盘写入内存，写入redo buffer也是server process
                   即使数据还未提交也可能写回磁盘]
         
   1、将修改后的缓冲区（脏buffer)数据写入数据文件中。写脏块。
   2、释放data buffer空间。

注意：以下几种情况发生时 dbwr都会写

1）ckpt发生，2）脏块太多时(阀值)，3）db_buffer自由空间不够时，4）3秒，5）表空间read only/offline/backup等

SQL> select kvittag,kvitval,kvitdsc from x$kvit where kvittag in('kcbldq','kcbfsp');

KVITTAG    KVITVAL KVITDSC
---------- ------- ----------------------------------------------------------------------
kcbldq          25 large dirty queue if kcbclw reaches this
kcbfsp          40 Max percentage of LRU list foreground can scan for free

关于2）和3）的说明：
kcbldq的kvitval=25 表示DRITY_list队列中dirty_buffer达到25%阀值时，DBWN被触发
kcbfsp的kvitval=40 表示LRU_list中free block低于40%时，DBWR被触发

考点：
1)服务器进程对数据文件执行读操作，而DBWR负责对数据文件执行写操作。
2)commit时dbwn有何举动？答案是：它什么也不做！
            
lgwr：写日志条目，从redo log buffer到redo logfile （必须在dbwr写脏块之前写入日志）
      [写入是按照磁盘扇区来写，不是按照db block size来写，
       不但提交的不提交的也可能会写入redo log
       在提交比较密集的时候oracle会在几个提交一起写入redo log]

负责将日志缓冲区中的日志条目写入日志文件。 有多个日志文件，该进程以循环的方式将数据写入文件。

注意：以下4个状况发生时， lgwr都会写

1）commit, 2）三分之一满或有1m时，3）先于dbwr写（先记后写，先记日志后写脏块，保证未提交数据都能回滚），4）3秒(由DBWR的3秒传导而来）
     
ckpt：生成检查点， 通知或督促dbwr写脏块

完全检查点：保证数据一致性。增量检查点：不断更新控制文件中的检查点位置，当发生实例崩溃时，可以尽量缩短实例恢复的时间。

arcn：归档模式下，发生日志切换时，把当前日志组中的内容写入归档日志，作为备份历史日志。

考点：lgwr负责对联机日志文件写操作，arcn负责读取联机日志文件。其他进程与日志文件不接触。

11g里又强调了其他几个后台进程，它们都和数据库性能有关，有关内容将在053课程介绍：

MMON: Oracle自我监视和自我调整的支持进程(与AWR有关)

MMNL：MMON的辅助进程(与ASH有关)

MMAN：内存自动管理，10g时推出，11g得到加强，在11g里这个进程负责Oracle内存结构（SGA+PGA）的自动调整。

CJQN: 与job队列有关

5、PGA

属于oracle内存结构，存放用户游标、变量、控制、数据排序、存放hash值。与SGA不同，PGA是独立的，非共享。

6、用户与Oracle服务器的连接方式

6.1 专用连接模式(dedicated server process)：(PPT-I-218)
对于客户端的每个user process，服务器端都会出现一个server process，会话与专用服务器之间存在一对一的映射。

对专用连接来说，用户在客户端启动了一个应用程序，例如sql*plus，就是在客户端启动一个用户进程；与oracle服务器端连接成功后，会在服务器端生成一个服务器进程，该服务器进程作为用户进程的代理进程，代替客户端执行各种命令并把结果返回给客户端。用户进程一旦中止，与之对应的服务器进程立刻中止。

专用连接的PGA的管理方式是私有的。Oracle缺省采用专用连接模式。

6.2 共享连接模式(shared server process)：(PPT-I-219-222)

多个user process共享一个server process。它通过调度进程（dispatcher)与共享服务器连接,共享服务器实际上就是一种连接池机制（connectionpooling）,连接池可以重用已有的超时连接，服务于其它活动会话。但容易产生锁等待。此种连接方式现在已经很少见了，但在OCP11g考试中有几个考点与其有关:(具体配置方法见第十五章Oracle 网络）。

*考点：
1）所有调度进程(dispatcher)共享一个公共的请求队列(resquest queue)，但是每个调度进程都有与自己响应的队列(response queue)。
2）在共享服务器中会话是在SGA中的（UGA）存储信息，而不像专用连接那样在PGA中存储信息，这时的PGA的存储结构为堆栈空间。

6.3 驻留连接池模式（database resident connection pooling，简称DRCP）：
适用于必须维持数据库的永久连接。结合了专用服务器模式和共享服务器模式的特点，它提供了服务器连接池，但是放入连接池的是专用服务器。它使用连接代理（而不是专用服务器）连接客户机到数据库，优点是可以用很少的内存处理大量并发连接（11g新特性，特别适用于Apache的PHP应用环境）。