ORACLE数据库基础知识及技术

一、oracle的体系oracle的体系很庞大，要学习它，首先要了解oracle的框架。在这里，简要的讲一下oracle的架构，让初学者对oracle有一个整体的认识。1、物理结构（由控制文件、数据文件、重做日志文件、参数文件、归档文件、密码文件组成）控制文件：包含维护和验证数据库完整性的必要信息、例如，控制文件用于识别数据文件和重做日志文件，一个数据库至少需要一个控制文件数据文件：存储数据的文件重做日志文件：含对数据库所做的更改记录，这样万一出现故障可以启用数据恢复。一个数据库至少需要两个重做日志文件参数文件：定义Oracle例程的特性，例如它包含调整SGA中一些内存结构大小的参数归档文件：是重做日志文件的脱机副本，这些副本可能对于从介质失败中进行恢复很必要。密码文件：认证哪些用户有权限启动和关闭Oracle例程2、逻辑结构（表空间、段、区、块）表空间：是数据库中的基本逻辑结构，一系列数据文件的集合。段：是对象在数据库中占用的空间区：是为数据一次性预留的一个较大的存储空间块：ORACLE最基本的存储单位，在建立数据库的时候指定3、内存分配（SGA和PGA）SGA：是用于存储数据库信息的内存区，该信息为数据库进程所共享。它包含Oracle服务器的数据和控制信息,它是在Oracle服务器所驻留的计算机的实际内存中得以分配，如果实际内存不够再往虚拟内存中写。PGA：包含单个服务器进程或单个后台进程的数据和控制信息，与几个进程共享的SGA正相反PGA是只被一个进程使用的区域，PGA在创建进程时分配在终止进程时回收4、后台进程（数据写进程、日志写进程、系统监控、进程监控、检查点进程、归档进程、服务进程、用户进程）数据写进程：负责将更改的数据从数据库缓冲区高速缓存写入数据文件日志写进程：将重做日志缓冲区中的更改写入在线重做日志文件系统监控：检查数据库的一致性如有必要还会在数据库打开时启动数据库的恢复进程监控：负责在一个Oracle进程失败时清理资源检查点进程：负责在每当缓冲区高速缓存中的更改永久地记录在数据库中时,更新控制文件和数据文件中的数据库状态信息。归档进程：在每次日志切换时把已满的日志组进行备份或归档服务进程：用户进程服务。用户进程：在客户端，负责将用户的SQL语句传递给服务进程，并从服务器段拿回查询数据。5、oracle例程：Oracle例程由SGA内存结构和用于管理数据库的后台进程组成。例程一次只能打开和使用一个数据库。6、SCN(SystemChangeNumber)：系统改变号，一个由系统内部维护的序列号。当系统需要更新的时候自动增加，他是系统中维持数据的一致性和顺序恢复的重要标志。二、ORACLE数据库性能优化概述实际上，为了保证ORACLE数据库运行在最佳的性能状态下，在信息系统开发之前就应该考虑数据库的优化策略。优化策略一般包括服务器操作系统参数调整、ORACLE数据库参数调整、网络性能调整、应用程序SQL语句分析及设计等几个方面，其中应用程序的分析与设计是在信息系统开发之前完成的。分析评价ORACLE数据库性能主要有数据库吞吐量、数据库用户响应时间两项指标。数据库吞吐量是指单位时间内数据库完成的SQL语句数目；数据库用户响应时间是指用户从提交SQL语句开始到获得结果的那一段时间。数据库用户响应时间又可以分为系统服务时间和用户等待时间两项，即：数据库用户响应时间＝系统服务时间＋用户等待时间上述公式告诉我们，获得满意的用户响应时间有两个途径：一是减少系统服务时间，即提高数据库的吞吐量；二是减少用户等待时间，即减少用户访问同一数据库资源的冲突率。数据库性能优化包括如下几个部分：1、调整数据结构的设计。这一部分在开发信息系统之前完成，程序员需要考虑是否使用ORACLE数据库的分区功能，对于经常访问的数据库表是否需要建立索引等。2、调整应用程序结构设计。这一部分也是在开发信息系统之前完成，程序员在这一步需要考虑应用程序使用什么样的体系结构，是使用传统的Client/Server两层体系结构，还是使用Browser/Web/Database的三层体系结构。不同的应用程序体系结构要求的数据库资源是不同的。3、调整数据库SQL语句。应用程序的执行最终将归结为数据库中的SQL语句执行，因此SQL语句的执行效率最终决定了ORACLE数据库的性能。ORACLE公司推荐使用ORACLE语句优化器（OracleOptimizer）和行锁管理器（row-levelmanager）来调整优化SQL语句。4、调整服务器内存分配。内存分配是在信息系统运行过程中优化配置的，数据库管理员可以根据数据库运行状况调整数据库系统全局区（SGA区）的数据缓冲区、日志缓冲区和共享池的大小；还可以调整程序全局区（PGA区）的大小。需要注意的是，SGA区不是越大越好，SGA区过大会占用操作系统使用的内存而引起虚拟内存的页面交换，这样反而会降低系统。5、调整硬盘I/O，这一步是在信息系统开发之前完成的。数据库管理员可以将组成同一个表空间的数据文件放在不同的硬盘上，做到硬盘之间I/O负载均衡。6、调整操作系统参数，例如：运行在UNIX操作系统上的ORACLE数据库，可以调整UNIX数据缓冲池的大小，每个进程所能使用的内存大小等参数。实际上，上述数据库优化措施之间是相互联系的。ORACLE数据库性能恶化表现基本上都是用户响应时间比较长，需要用户长时间的等待。但性能恶化的原因却是多种多样的，有时是多个因素共同造成了性能恶化的结果，这就需要数据库管理员有比较全面的计算机知识，能够敏感地察觉到影响数据库性能的主要原因所在。另外，良好的数据库管理工具对于优化数据库性能也是很重要的。三、ORACLE数据库性能优化工具常用的数据库性能优化工具有：1、ORACLE数据库在线数据字典，ORACLE在线数据字典能够反映出ORACLE动态运行情况，对于调整数据库性能是很有帮助的。2、操作系统工具，例如UNIX操作系统的vmstat，iostat等命令可以查看到系统系统级内存和硬盘I/O的使用情况，这些工具对于管理员弄清出系统瓶颈出现在什么地方有时候很有用。3、SQL语言跟踪工具（SQLTRACEFACILITY），SQL语言跟踪工具可以记录SQL语句的执行情况，管理员可以使用虚拟表来调整实例，使用SQL语句跟踪文件调整应用程序性能。SQL语言跟踪工具将结果输出成一个操作系统的文件，管理员可以使用TKPROF工具查看这些文件。4、ORACLEEnterpriseManager（OEM），这是一个图形的用户管理界面，用户可以使用它方便地进行数据库管理而不必记住复杂的ORACLE数据库管理的命令。5、EXPLAINPLAN――SQL语言优化命令，使用这个命令可以帮助程序员写出高效的SQL语言。四、深入浅出oracle锁---原理篇在现代的多用户多任务系统中，必然会出现多个用户同时访问共享的某个对象，这个对象可能是表，行，或者内存结构，为了解决多个用户并发性访问带来的数据的安全性，完整性及一致性问题，必须要有一种机制，来使对这些共享资源的并发性访问串行化，oracle中的锁就可以提供这样的功能，当事务在对某个对象进行操作前，先向系统发出请求，对其加相应的锁，加锁后该事务就对该数据对象有了一定的控制权限，在该事务释放锁之前，其他的事务不能对此数据对象进行更新操作（可以做select动作，但select利用的是undo中的前镜像数据了）.Oracle锁的分类Oracle锁基本上可以分为二类a：共享锁（sharelocks）也称读锁，s锁b：排它锁(exclusivelocks)也称写锁，x锁在数据库中有两种基本的锁类型：排它锁（ExclusiveLocks，即X锁）和共享锁（ShareLocks，即S锁）。当数据对象被加上排它锁时，其他的事务不能对它读取和修改。加了共享锁的数据对象可以被其他事务读取，但不能修改。数据库利用这两种基本的锁类型来对数据库的事务进行并发控制。按锁保护的内容分类oracle提供多粒度封锁机制，按保护对象来分，据此又可以分为a：dml锁，datalocks数据锁，用来保护数据的完整性和一致性b：ddl锁，dictionarylocks字典锁，用来保护数据对象的结构，如table，index的定义c：内部锁和闩internallocksandlatchs用来保护数据库内部结构，如sga内存结构dml锁DML锁主要包括TM锁和TX锁，其中TM锁称为表级锁，TM锁的种类有S,X,SR,SX,SRX五种，TX锁称为事务锁或行级锁。当Oracle执行delete,update,insert,selectforupdateDML语句时，oracle首先自动在所要操作的表上申请TM类型的锁。当TM锁获得后，再自动申请TX类型的锁，并将实际锁定的数据行的锁标志位(lb即lockbytes)进行置位。在记录被某一会话锁定后，其他需要访问被锁定对象的会话会按先进先出的方式等待锁的释放，对于select操作而言，并不需要任何锁，所以即使记录被锁定，select语句依然可以执行，实际上，在此情况下，oracle是用到undo的内容进行一致性读来实现的。在Oracle数据库中，当一个事务首次发起一个DML语句时就获得一个TX锁，该锁保持到事务被提交或回滚。在数据行上只有X锁（排他锁），就是说TX锁只能是排他锁，在记录行上设置共享锁没有意义。当两个或多个会话在表的同一条记录上执行DML语句时，第一个会话在该条记录上加锁，其他的会话处于等待状态。当第一个会话提交后，TX锁被释放，其他会话才可以加锁。在数据表上，oracle默认是共享锁，在执行dml语句的时候，oracle会先申请对象上的共享锁，防止其他会话在这个对象上做ddl语句，成功申请表上的共享锁后，再在受影响的记录上加排它所，防止其他会话对这些做修改动作。这样在事务加锁前检查TX锁相容性时就不用再逐行检查锁标志，而只需检查TM锁模式的相容性即可，大大提高了系统的效率。TM锁包括了SS、SX、S、X等多种模式，在数据库中用0－6来表示。不同的SQL操作产生不同类型的TM锁。如表1所示。和锁相关的性能视图介绍v$lockSID会话的sid，可以和v$session关联TYPE区分该锁保护对象的类型，如tm，tx，rt，mr等ID1锁表示1，详细见下说明ID2锁表示2，详细见下说明LMODE锁模式，见下面说明REQUEST申请的锁模式，同lmodeCTIME已持有或者等待锁的时间BLOCK是否阻塞其他会话锁申请1:阻塞0:不阻塞LMODE取值0,1,2,3,4,5,6,数字越大锁级别越高,影响的操作越多。1级锁：Select，有时会在v$locked_object出现。2级锁即RS锁相应的sql有：Selectforupdate,LockxxxinRowSharemode，selectforupdate当对话使用forupdate子串打开一个游标时，所有返回集中的数据行都将处于行级(Row-X)独占式锁定，其他对象只能查询这些数据行，不能进行update、delete或selectforupdate操作。3级锁即RX锁相应的sql有：Insert,Update,Delete,LockxxxinRowExclusivemode，没有commit之前插入同样的一条记录会没有反应,因为后一个3的锁会一直等待上一个3的锁,我们必须释放掉上一个才能继续工作。4级锁即S锁相应的sql有：CreateIndex,LockxxxinSharemode5级锁即SRX锁相应的sql有：LockxxxinShareRowExclusivemode，当有主外键约束时update/delete...;可能会产生4,5的锁。6级锁即X锁相应的sql有：Altertable,Droptable,DropIndex,Truncatetable,LockxxxinExclusivemodeID1,ID2的取值含义根据type的取值而有所不同对于TM锁ID1表示被锁定表的o