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第一章 ORACLE 数据库概述
§1.1 数据库基本概念
一、数据库(Data Base,简称 DB)
数据库,顾名思义,是存放数据的仓库,只不过这个仓库是在计算机存储设备上,而且
数据是按一定的格式存放的。
人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后,应将其保存起来以供进一步加工处
理,进一步抽取有用信息。在科学技术飞速发展的今天,人们的视野越来越广,数据量急剧增
加。过去人们把数据存放在文件柜里,现在人们借助计算机和数据库技术科学地保存和管理大
量的复杂的数据,以便能方便而充分地利用这些宝贵的信息资源。
所谓数据库是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存,具有较小的冗余度、较高的数据独
立性和易扩展性,并可为各种用户共享。
二、数据库管理系统(Data Base Management System,简称 DBMS)
数据库管理系统就是科学地组织和存储数据,高效地获取和维护数据库中的数据的系统
软件,是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。它的主要功能包括以下几个方面:
1.数据定义功能
DBMS 提供数据定义语言(Data Definition Language,简称 DDL),用户通过它可以方便地
对数据库中的数据对象进行定义。
2.数据操纵功能
DBMS 还提供数据操纵语言(Data Manipulation Language,简称 DML),数据库用户可以使
用 DML 操纵数据实现对数据库的基本操作,如查询、插入、删除和修改等。
3.数据库的运行管理
数据库在建立、运行和维护时由数据库管理系统统一管理、统一控制,以保证数据的安全
性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。
4.数据库的建立和维护功能
它包括数据库初始数据的输入、转换功能,数据库的转储、恢复功能’,数据库的重组织
功能和性能监视、分析功能等。这些功能通常是由一些实用程序完成的。
数据库管理系统是数据库系统的一个重要组成部分。
三、数据库系统(DataBase System,简称 DBS)
数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统,一般由数据库,数据库管理系统
(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员和用户构成。应当指出的是,数据库的建立、使
用和维护等工作只靠一个 DBMS 远远不够,还要有专门的人员来完成,这些人被称为数据库
管理员(DataBase Administrator,简称 DBA)。数据库系统在整个计算机系统中的地位如图:
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用户 用户
用户
应 用 系 统
itong
应用开发工具
数据库管理系统
操作系统
数据库
数据库管理员
四、数据库系统的特点
1. 数据结构化
2. 数据的共享性高,冗余度低,易扩充。
3. 数据的独立性高
4. 数据由 DBMS 统一管理
DBMS 提供以下几方面的数据控制功能:
数据安全性保护
数据完整性检查
并发控制
数据库恢复
五、数据库的分类
按数据模型分:层次数据库、网状数据库、关系数据库、面向对象数据库、对象——关系数据
库(支持面向对象数据库数据模型,支持关系数据库系统的所有有特征)
按管理方法分:集中式数据库管理系统、分布式数据库管理系统,并行数据库管理系统
§1.2 ORACLE 数据库的发展与现状
坐落在美国加州的 ORACLE 公司在 70 年代仅仅是一个小型的关系数据库公司,而现在的
ORACLE 公司则领导着世界数据库技术发展的新潮流,为全球电子信息业提供软件产品和服
务。截止 1998 年 5 月,ORACLE 公司在 1998 年的收入超过 71 亿美元,业务遍布世界 90 个国
家,其软件在 100 多种不同的计算机上运行。
Oracle 自从 20 世纪 70 年代推出以后,一直领导着数据库发展的新潮流,它融汇先进的技术并
预见性地领导了全球数据库技术的发展。在 1997 推出 Oracle 的最新版本 Oracle8。利用
Oracle8 这一最新产品,系统设计和开发可以建立适合于当今技术潮流的应用程序。 从支持成
千上万用户的分布式在线事务处理系统到拥有数万亿字节的决策支持数据仓库,从 Client/
Server 结构到基于 WWW 的应用,从分布、交互信息环境的企业级的应用到通过直观的方法和
可视化工具访问和处理终端用户的应用。Oracle8 的强有力的功能是用户在开发数据库应用系
统方面步入了一个新的天地。
一.Oracle 8 的新特点
1. 联机事务处理(Online transaction processing,OLTP)
2. 决策支持(Decision support,DSS)应用出于数据分析的目的,从数据库查询目标信息的应用。
3. 数据仓库(Data warehousing)应用存取为快速获取(即使最隐秘的)信息而优化过的海量、只读
数据库的应用。
4. Oracle 8 与高端数据库环境
高端应用测试了数据库管理系统的上限,并且能够以一个或多个属性为特征。例如,
具有如下特性的数据库应用可认为是高端系统:
管理一个海量数据库的数据库系统,数据库中或许有几百 GB 或上 TB 信息量。
为许多并发用户提供数据库存取机制的数据库系统,这些并发用户的数量可达成千上
万用户数。
该数据库系统必须为首要任务应用提供数据库连续的可用性能力,无论任何情况下,
每天 24 小时,每周 7 天,每年 52、个星期(24×7×52),数据库都必须可用。
5. 分区表与索引
管理海量数据有许多管理工作,也是对数据库性能的挑战。Oracle 8 的数据分区特性最小化
了这个问题,特别是对极其巨大的表与索引而言。例如,考虑以下由于表的大小与存储特性原
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因,巨型表和索引可能会引发或放大的问题情形:
一个查询要求 Oracle 完成对一个巨型表的全表扫描。当 Oracle 读取相关表的大量数据块时,
应用和系统的性能受到严重影响。一个首要任务应用,主要依赖于一个巨型表。即使表中只有
一个数据块,由于磁盘故障而不可读取,整个表也成为不可用的。数据库管理员(DBA)不得不
恢复包含这个表的整个表空间,然后才能将首要任务应用恢复联机状态。 数据分区允许
Oracle 服务器将一个巨型表(及其索引)存储为小巧玲珑的、更易于管理的分区(片),而不是一
整块数据。分区表有许多好处,如下所示:
高性能性 一个大型分区表可以显著提高应用性能,因为 Oracle 可以并行存取它的多个
不同分区。另外,Oracle 的优化程序是“分区执行”,所以它可以自动跳过不符合特定的
SQL 查询条件的分区搜索。
高可用性 即使磁盘故障导致一个或多个独立分区中的数据成为不可用的,该表完整无
缺的分区对于应用仍是可用的。
可管理性 由于表的分区是独立的存储区域,DBA 可以自主地管理独立的分区,以进
行更有针对性与更有效的管理操作,备份和恢复可以在分区级进行。
6. 增加了新的面向对象的大对象的数据类型:
Oracle8 通过创建若干新的数据类型改善了它对如下大对象(LOBs)的支持:
BLOB,CLOB 和 NCLOB 数据类型。这些类型在单独一个实例中可存储多达 4GB 的
数据。三种类型的每一个均有特殊的用途。图像,音频,长文本文件和包含外语字符
的文件被存入这些数据文件。数据实际上被存在数据库内。
BFILE 数据类型。这种类型也可在单独一个列实例中存储多达 4G 的数据,但数据被
存在数据库外指定的文件里。可以用这种方法存放视频,以使它们能被应用程序访问
(如视频编辑器)而无需在数据库自身中检索或存储数据。
二、Oracle 在数据库市场上的占有率
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第二章 Oracle 体系结构
§2.1 Oracle 数据库结构
Oracle 数据库是一个协同工作系统,他由 Oracle RDBMS 及硬件和软件支持环境共同构成。
其构成如下图所示:
§2.2 Oracle 实例
一. 基本概念
1. 实例——与一个数据库相联系,它是存取和控制数据库的软件机制。(RDBMS)
2. 实例的组成——实例由 SGA(系统全局区)和 Oracle 进程两部分构成。
3. 进程——是操作系统中的一种机制,它是实现资源共享和调度控制的单元。
4. SGA——是一内存区域,存放数据库实例的数据和控制信息。
5. 进程的分类
进程的分类
用户进程——用户的一个应用程序。
服 务 器 进 程 — — 对 SQL 进 行 语 法 分 析 和 执 行 , 将 数 据 读 入 缓 冲 区 ,
将结果返回用户。
后台进程——它不属于任何用户进程,其职责为协调所有用户使用 Oracle
资源。实例启动时随之启动。
6. 实例的分类
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数据字典
数据库
Oracle 核心
主语言接口
SQL 语言生成工具
应用程序开发工具
用户进程
服务器进程
Oracle 进
程
后台进程
单进程实例
多进程实例
二. Oracle 进程结构
三. 各进程的功能
1. DBWR(数据库写)采用最近最少使用算法,将缓冲区写入数据库文件。
当一个服务器进程将一个缓冲区移入弄脏表时,该表达到临界长度时,该服务器进程通
知 DBWR 工作。
当服务器进程需要从磁盘上读入数据块到缓冲区而无法找到未用的缓冲区时。
出现检查点时(在线后备、离线后备、关闭、提交)。
超时(3 秒)。
2. LGWR(日志写)将日志缓冲区的日志项写入日志文件。
当用户进程提交一事务时写一提交纪录。
每 3 秒写一次。
日志缓冲区的 1/3 已满时
当 DBWR 将修改缓冲区写入磁盘时。
3. CKPT(检查电) 在检查点出现时,负责对全部数据文件头进行修改。
4. SMON(系统监控)负责实例的启动与恢复,负责清理不再使用的临时段及合并相邻的自
由块。
5. PMON(进程监控)在用户进程出现故障时,执行恢复,清理内存区和释放该进程使用的
资源。
6. RECO(恢复进程)只在分布式事务处理中工作,当不能与远程服务器连接时,每隔一段时
间后再进行连接。
7. ARCH(归档进程)当在线日志已满时,则将其拷贝到指定设备上。
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SGA
共享池 数据缓冲区
日志缓冲区
用户进程
服务器进程
进程
调度进程
数据文件
日志文件
控制文件
DBWR
LGWR
ARCH
CKPT
响应队列
请求队列
RECO PMON SMON
ORACLE 的进程结构
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