《ORACLE体系结构》课件

体系结构ORACLE本课件将深入探讨数据库的核心体系结构帮助您全面理解数ORACLE,ORACLE据库的架构设计与工作机制D byD数据库简介ORACLE数据库是一种广泛使用的关系型数据库管理系统它以其高ORACLE RDBMS性能、可扩展性和安全性而闻名于世数据库提供了丰富的功能包括ORACLE,数据管理、事务处理、高可用性和集群部署等广泛应用于各行各业,数据库支持多种操作系统和硬件平台可以处理大量的数据提供可靠ORACLE,,的数据存储和快速查询此外还提供了丰富的开发工具和管理界面,ORACLE,简化了数据库的部署和维护软件架构ORACLE内核架构可扩展性数据库核心由集中式的的软件架构支持水平和ORACLE ORACLE服务器进程和共享内存组成提供垂直扩展能够适应从小型到大型,,了高效的内存管理和进程控制机的部署场景制高可用性安全性通过冗余机制和自愈功能提供了全面的安全措施ORACLE,的软件架构确保了数据包括访问控制、加密、审计等确,ORACLE,库的高可用性和可靠性保数据的安全性实例和数据库数据库概念数据库是一个有组织的数据集合用于存储和管理信息它提供了访问、处理和维护数据的标,准化方式数据库实例每个数据库都有一个数据库实例它包含一组后台进程和内存结构用于管理数据库的运行,,用户和权限数据库实例允许不同的用户访问和操作数据并根据用户角色分配相应的权限,数据库物理存储数据文件1存储数据表和索引的主要媒介联机重做日志2记录所有数据库操作的变更日志控制文件3保存数据库元数据和配置信息数据库的物理存储主要由三个部分组成数据文件、联机重做日志和控制文件数据文件存储着数据表和索引联机重做日志记录ORACLE:,所有数据库操作的变更情况控制文件则保存着数据库的元数据和配置信息这三者缺一不可共同构成了数据库的物理存储基础,,ORACLE数据文件作用结构特点管理数据文件是数据库中每个数据文件由若干个数据块可以分散存储在不同磁盘需要合理规划和管理数Oracle•DBA最基本的存储单元用于存储组成每个数据块的大小由初上提高性能据文件确保数据安全性和可,,,I/O,表、索引、分区等对象的实际始化参数靠性包括数据文件的创建、DB_BLOCK_SIZE支持热备份和在线扩展•数据是数据库最重要的组成决定数据块是数据库最小的扩展、迁移等操作可以采用自动扩展机制无•,部分逻辑存储单元需手动扩展联机重做日志实时事务记录加速故障恢复12联机重做日志会实时记录所有在数据库发生故障时重做日志,数据库事务的变化确保数据的可用于快速恢复数据到故障前,完整性和一致性的状态支持事务性提高可用性34联机重做日志确保了数据库的通过重做日志数据库可以快速,特性保证事务的原子性从故障中恢复从而提高整体的ACID,,、一致性、隔离性和持久性可用性控制文件控制文件概述控制文件功能控制文件位置控制文件是数据库中关键的系统文控制文件确保了数据库的完整性和一致性控制文件通常位于数据库创建时指定的位置Oracle,件之一用于存储关于数据库的关键元数据并在数据库启动、关闭以及备份和恢复过程并可根据需要进行镜像或复制以提高可靠,,,如数据文件、日志文件和参数文件的位置等中发挥关键作用性信息参数文件参数文件结构参数设置参数文件位置参数文件描述了数据库实例的各种参数可以在初始化时设置也可以动参数文件通常位于数据库主目录下可以通Oracle Oracle,,运行参数包括内存分配、日志记录、安全态修改合理的参数配置对数据库性能和稳过初始化参数或来指定其位,SPFILE PFILE性等设置它是数据库启动和运行的核心配定性至关重要置参数文件可以是二进制的或纯SPFILE置文件文本的PFILE字典视图概述类型数据库中的字典视图提字典视图分为用户视图和系统视ORACLE供了关于数据库内部对象的详细图涵盖了表、索引、序列、触发,信息为数据库管理员和开发人员器等各种数据库对象,提供了必要的元数据使用重要性通过查询字典视图可以获取对象字典视图是数据库自我,ORACLE的定义、属性、权限等关键信息描述的重要组成部分为数据库提,,帮助更好地理解和管理数据库供了丰富的元数据支持数据缓存数据库缓存缓冲池管理磁盘缓存数据库将经常访问的数据保存在内存中提通过复杂的页面替换算法优化缓冲操作系统及硬件也都有自己的缓存机制与,Oracle,,高查询效率池的使用数据库缓存互相协作内存管理内存分配1会根据需求自动分配和管理内存资源确保数据缓存ORACLE,、后台进程等各个组件有充足的内存使用内存动态调整2可根据工作负载的变化动态调整内存分配提高内存ORACLE,利用效率内存池管理3将内存划分为不同的内存池如共享池、缓冲区缓存ORACLE,池等各池之间可以灵活调配,进程管理背景进程1持续运行的后台进程用户进程2由用户直接启动的前台进程系统进程3由内核启动的内部进程Oracle调度管理

4、等核心进程调度PMON SMON数据库中包含多种不同类型的进程用于执行各种关键任务背景进程持续运行为数据库提供基础支持用户进程由用户直接启动负责执行语句和Oracle,,;,SQL程序系统进程由内核自动启动负责数据库的内部管理与维护的进程调度管理确保各类进程的高效协调运行PL/SQL;Oracle,Oracle资源管理资源分配资源监控12高效合理地分配系统资源包括实时监控系统资源的使用情况,,、内存、磁盘等确保各任及时发现并处理资源瓶颈CPU,务可以获得所需资源资源调度资源隔离34根据系统负载动态调度资源提通过资源隔离确保各用户或应,,高资源利用率和系统性能用程序获取公平的资源份额锁机制锁的作用锁的类型锁的机制死锁处理锁用于管理并发访问数据库的提供了多种锁类型当某个事务访问数据时如果多个事务相互等待对方持ORACLE,多个操作防止数据不一致或包括行锁、表锁、页锁等根会自动获取相应的有的锁就会造成死锁,,ORACLE,丢失它确保每个事务都能独据事务的读写需求锁当其他事务需要访问同一可以自动检测和解,ORACLE ORACLE立地访问和修改数据不受其会自动选择合适的锁类型数据时会根据锁的决死锁并报告给用户,,ORACLE,他事务的干扰兼容性进行管理事务管理定义事务是数据库系统的基本单元由一系列有关操作组成具有特性,,ACID特性ACID原子性、一致性、隔离性、持久性Atomicity ConsistencyIsolationDurability事务控制语句、、用于管理事务的状态和边界COMMIT ROLLBACKSAVEPOINT锁机制行级锁、表级锁、语句级锁等确保事务并发时数据的一致性并发控制事务隔离1确保并发访问不会相互影响锁机制2对数据资源进行保护和控制死锁检测3及时发现并解决死锁问题并发控制策略4优化并发访问以提高效率提供了完善的并发控制机制确保并发访问数据的一致性和完整性通过事务隔离、锁机制、死锁检测等手段有效避免了并发操作带来的问Oracle,,题同时还制定了多种并发控制策略根据具体应用场景进行优化提高数据库的整体性能Oracle,,日志机制事务日志归档日志数据库使用联机重做日志记重做日志会定期归档用于数据库恢复ORACLE,录所有事务变更确保事务的特、物理备份等操作,ACID性警报日志审计日志记录数据库运行过程中的各种警告、可记录数据库访问、变更等操作用于,错误等信息可用于问题诊断安全审计和合规性管理,备份与恢复备份数据定期对数据库进行全量备份确保数据安全备份内容包括数据文件、重做日,志和控制文件恢复数据发生数据丢失或损坏时利用备份文件进行恢复可以选择全量恢复或增量恢,复故障诊断分析错误原因确定恢复策略可以利用重做日志等工具进行故障诊断,测试恢复在测试环境中进行恢复测试确保恢复过程无误为生产环境提供最佳实践,,高可用性系统高可用性自动故障切换12提供了多种高可用性借助技术ORACLE Data Guard技术来确保数据库系统在发生可以在主库宕机时,ORACLE故障时可以快速恢复提供可靠自动将备库切换为新的主库确,,稳定的服务保业务连续性应用程序透明性灾备能力34高可用性技术对应用程序是透通过异地灾备确保,ORACLE明的应用程序无需修改即可继了数据的安全性即使在发生重,,续运行提高系统可靠性大灾难时也可快速恢复,Data Guard灾难恢复高可用性灵活性性能优化可以为通过主备模式支持多种复制模通过压缩传输日Data GuardOracle Data Guard,DataGuardDataGuard数据库提供实时的灾难恢复能实现了主库和备库之间的同步式包括同步复制、异步复制志、优化网络带宽等方式能,,力它通过创建主库的物理备复制确保数据的一致性即等可根据具体业务需求灵活够大幅提高数据复制的效率,,,份来实现在主库出现故障时使在主库出现故障时也能快选择同时还提供了可维护性确保主备之间的低延迟和高吞,,能快速切换到备库最大限度速切换到备库提高系统的可强的管理工具简化了运维操吐量,,,保护数据安全用性作集群RAC高可用性负载均衡集群利用多个独立的数据库集群可以在多个节点之间自RAC RAC实例在多台服务器上运行，提高动分配工作负载，提高整体性能系统可用性和可靠性和响应速度故障转移无缝扩展如果某个节点发生故障，其他节集群可以根据需求动态增加RAC点可自动接管业务流程，确保无或减少节点数量，满足业务不断缝运行变化的需求分区表灵活的数据访问高效的数据管理优化索引性能分区表将大型表拆分为更小的部分可以针分区表支持各种分区方式如范围分区、列对于大型表分区表可以更好地支持索引管,,,对特定分区进行数据访问和管理从而提高表分区和哈希分区等帮助数据库管理员根理提高索引的查询和维护效率从而显著提,,,,查询性能和可维护性据业务需求灵活地对数据进行管理和存储升数据库的整体性能索引管理索引优势索引维护索引可以大幅提高数据库查询速度对定期维护索引可以保证查询效率避免,,大型数据库尤其重要索引膨胀占用大量存储空间索引种类索引监控支持、位图、函数对索引使用情况进行定期监控及时发ORACLE B-tree,等多种类型的索引需要根据实际需求现并优化低效索引很重要,选用优化SQL规范编写分析执行计划SQL SQL12编写可读性强、无冗余语句的通过分析语句的执行计划SQL,是优化的基础合理使用可以发现潜在的性能瓶颈并针SQL,索引和表连接能有效改善查询对性优化性能优化索引策略优化数据库参数34合理设计索引结构定期维护索调节数据库内存、缓存等参数,,引可以大幅提升数据查询效率可以针对性地提高数据库的整,体性能编程PL/SQL存储过程触发器通过定义和调用存储过程，实现利用触发器实现特定事件的自动程序逻辑封装和复用存储过程化操作如数据验证、审计、同步,可以包含语句、控制结构和等功能触发器可以在插入、更SQL异常处理新、删除时自动执行游标异常处理使用游标遍历查询结果集一行行通过异常处理机制捕获并处理程,地处理数据游标可用于复杂的序运行时可能出现的各种错误保,数据处理逻辑如批量操作证程序的健壮性和可靠性,数据仓库数据仓库架构过程分析ETL OLAP数据仓库采用分层设计包含数据源层、数数据仓库通过抽取、转换数据仓库支持在线分析处理可以进,Extract OLAP,据集成层、数据仓库层和数据应用层为企和加载三个步骤将源行复杂的数据分析和报表生成为企业决策,Transform Load,,业提供一站式的数据分析和决策支持数据整合到一个统一的数据存储中提供强大的支持数据挖掘定义及目标主要技术应用领域商业价值数据挖掘是从大量数据中发现聚类分析数据挖掘广泛应用于市场营销有效的数据挖掘可帮助企业发•有价值的信息和模式的过程、金融、医疗、零售、制造等现新的商机优化业务流程提关联规则挖掘,,•其目标是识别隐藏的关系、模众多行业帮助企业洞察客户高盈利能力增强核心竞争力,,决策树分析•式和趋势为决策提供支持需求提升决策效率,,神经网络•支持向量机•数据安全数据加密访问控制采用先进的加密算法和密钥管理确保数据在传输和存储过程中的安建立完善的用户身份认证和授权机制限制对敏感数据的非法访问,,全性审计跟踪安全防护记录用户访问和操作情况便于事后分析和问责配备完备的防火墙、入侵检测和病毒防御系统阻挡非法入侵和恶意,,攻击监控ORACLE数据库的监控是确保系统高效运行、快速发现并解决问ORACLE题的关键通过监控各种数据库指标如、内存、利用率、CPU I/O连接数、缓存命中率等，可以及时发现系统瓶颈调整资源配置优,,化数据库性能同时监控审计日志也能够发现异常操作保护数据,安全除了常规的数据库指标监控还可以建立自定义监控指标监控关键,,业务指标辅助管理者做出及时决策,总结与展望通过全面深入的学习我们对数据库的体系结构有了更加全面的理解,Oracle从软件架构到内存管理从物理存储到备份恢复凭借其强大的功能和稳,,Oracle定性成为了行业中的标杆展望未来随着云计算、大数据等新兴技术的发展,必将继续创新为数据库管理带来更多便利让我们期待在未,Oracle,Oracle来为我们带来更多惊喜和突破。