《ORACLE系统架构》课件

《系统架构》课件介ORACLE绍本课件将深入探讨ORACLE数据库系统的架构，包括其核心组件、体系结构以及关键技术数据库发展简史ORACLE1970s1系统R开发1980s2ORACLE

1.0发布1990s3网络数据库兴起2000s4云数据库时代ORACLE的发展历程，从最初的系统R，到第一个版本的发布，再到互联网时代的崛起，以及云计算的兴起，ORACLE始终与时代同步，不断创新，成为全球领先的数据库管理系统系统架构概述ORACLEORACLE数据库系统架构包括实例Instance和数据库Database两部分实例是一个内存中的进程集合，负责管理数据库，数据库则是存储在磁盘上的数据集合核心组件实例:InstanceOracle实例实例结构Oracle实例是运行Oracle数据库所需的内存和进程的集合实例包括系统全局区SGA、用户全局区UGA以及一系列后台进程实例与数据库的关系逻辑概念数据库是存储数据的逻辑集合,包含数据结构、数据类型、完整性约束等物理实现实例是数据库的物理实现,包括内存、进程、文件等,是运行数据库的具体环境相互依存实例是数据库运行的平台,数据库是实例管理的对象,两者互相依存,缺一不可实例中的重要进程数据库写入进程DBWn日志写入进程LGWR检查点进程CKPT系统监控进程SMON将内存缓冲区中的脏块写入将重做日志缓冲区写入日志将内存中的数据写入磁盘，负责实例的启动、关闭和恢数据文件文件确保数据一致性复等操作内存结构系统全局区:SGA系统全局区SGA是Oracle实例的核心内存区域它是共享内存池，用于存储数据库操作所需的重要数据结构和信息数据库缓冲区高速缓存存储最近访问的数据块，减少磁盘I/O次数日志缓冲区存储事务日志记录，确保事务一致性共享池存储已解析的SQL语句、共享库等，提高执行效率内存结构用户全局区:UGA用户全局区UGA是每个用户私有的内存区域，用于存储用户的会话信息和数据每个用户连接到Oracle数据库时，系统会为其分配一个UGA区域UGA包含用户当前会话的上下文信息，比如用户连接信息、当前SQL语句、PL/SQL代码、游标信息等等UGA还包含用于存储用户数据操作过程中产生的临时数据，比如排序数据、查询结果等当用户断开连接时，其UGA区域会被释放内存结构固定区域:固定区域用于存储一些固定的系统数据，例如版本信息，错误信息等，它是ORACLE数据库内存结构中的一个重要部分128KB版本信息用于标识数据库版本和系统版本16KB错误信息用于记录错误信息32KB系统参数用于记录系统参数存储结构数据文件:

1.数据存储核心

2.物理文件12数据文件是Oracle数据库存数据文件是操作系统上的物储数据的核心，包含所有用理文件，由操作系统进行管户创建的对象，如表、索引理，每个数据文件对应数据、视图等库中的一个或多个表空间

3.数据块

4.文件管理34数据文件由多个数据块组成Oracle通过数据字典管理数，每个数据块大小固定，默据文件，包括文件名、文件认大小为8KB，可以根据需大小、存储位置等信息求调整存储结构联机重做日志:在线重做日志的作用存储结构与特点联机重做日志用于记录数据库发生的更改操作，在数据库故联机重做日志文件通常存放在单独的磁盘上，以确保日志文障或数据丢失的情况下提供数据恢复的能力件不会因磁盘故障而丢失它是一个二进制文件，包含数据库事务的日志信息，用于回ORACLE数据库中，重做日志是以循环的方式记录到多个日滚和恢复操作志文件组中它能够保证数据一致性和完整性，并提供可靠的数据恢复保障存储结构控制文件:数据库核心文件数据库唯一标识控制文件保存着数据库实例的每个数据库只有一个控制文件关键信息，包括数据库名称、，控制文件是数据库正常运行数据文件列表、日志文件列表的必要条件，它是数据库恢复、表空间信息等过程的重要参考文件备份与恢复控制文件可以进行备份，在数据库出现故障时，可以利用备份的控制文件进行恢复操作启动流程解析ORACLE启动实例1实例启动后，创建SGA、PGA等内存结构，加载数据库文件，启动各种后台进程连接数据库2用户通过SQL*Plus、SQL Developer等工具建立数据库连接，并使用数据库服务数据库打开3系统会将数据库状态从关闭状态切换到打开状态，使数据库可供访问实例的几种状态ORACLE启动状态关闭状态挂起状态故障状态数据库实例已启动并处于可数据库实例已停止，不能执数据库实例处于挂起状态，数据库实例出现故障，无法访问状态，可以执行SQL语行任何操作，需要重新启动所有用户连接都将被断开，正常运行，需要进行故障排句但数据仍可访问查和修复用户连接方式及原理SQL*Plus1命令行工具SQL Developer2图形化工具第三方工具3Toad,PL/SQL DeveloperJDBC/ODBC4编程语言连接用户可以通过多种方式连接到Oracle数据库这些连接方式提供了不同的用户界面和连接功能，允许用户以不同的方式访问和操作数据库用户连接到数据库后，可以通过SQL语句或其他工具来执行操作，例如查询数据、更新数据或创建数据库对象执行流程详解SQL解析阶段1解析器将SQL语句转换为内部表示形式，并进行语法和语义检查，确保语句的正确性优化阶段2优化器会分析多种执行计划，选择最优方案，并生成执行计划，以提高执行效率执行阶段3执行引擎根据优化后的执行计划，访问数据文件，并进行数据操作，最终将结果返回给用户存储管理表空间与段:表空间段数据段索引段表空间是数据库中分配存储段是表空间内分配存储空间存储数据表、索引等数据库存储索引数据,索引段加快查空间的基本单元,是数据库物的逻辑单元,用于存放数据库对象的实际数据,用于存放实询速度理存储的基本结构对象的数据际数据存储管理数据文件与块:数据文件数据块12数据库数据存储在数据文件数据块是数据存储的基本单中，每个文件包含多个块位，通常为8KB或16KB块分配数据组织34ORACLE使用块分配算法数据块包含数据、行头信息，在数据文件中分配存储空、块头信息间存储管理联机重做日志组:日志组定义顺序写机制联机重做日志组由多个日志文日志记录以顺序方式写入日志件组成，每个日志文件包含特文件，确保事务的原子性和一定事务的日志记录致性循环使用故障恢复日志组中的日志文件会循环使日志组记录所有事务操作，便用，当一个文件写满后，会覆于在系统故障时快速恢复数据盖第一个文件，确保日志空间库到一致状态不会被耗尽存储管理控制文件:控制文件的作用控制文件特点控制文件记录了数据库结构信息，例控制文件是二进制文件，存储在服务如表空间、数据文件、日志文件等信器磁盘上，可被多个实例共享数据息控制文件类似于数据库的“身份证库实例启动时会读取控制文件，并根”据其信息来构建数据库环境备份方案热备份:在线备份数据完整性数据库无需关闭，进行备份操可确保数据完整性，即使备份作过程中出现故障，也不会丢失数据数据一致性备份效率数据库处于运行状态，可保证备份速度较快，适用于频繁备备份数据与数据库当前状态一份场景致备份方案冷备份:系统停机数据复制备份验证冷备份需要先停止数据库服务器，才能将数据文件复制到其他存储介质，例如备份完成后，需要进行验证，确保备份进行数据备份磁带、外置硬盘等数据完整有效恢复方案数据库恢复:数据库恢复是指将数据库恢复到某个一致性状态，例如某个时间点或特定版本ORACLE数据库提供强大的恢复机制，可以应对各种故障场景，包括硬件故障、软件错误、数据丢失等目标确定1明确恢复目标，例如恢复到某个时间点或版本恢复模式选择2选择合适的恢复模式，例如完全恢复、不完全恢复恢复操作执行3执行恢复操作，例如恢复控制文件、数据文件、日志文件验证与测试4验证恢复结果，进行测试以确保数据库正常运行恢复方案数据文件恢复:识别损坏文件使用SQL*Plus或其他工具检查数据库的控制文件，查看数据文件是否损坏备份恢复从备份中还原损坏的数据文件，确保版本一致性修复数据文件使用ORACLE提供的工具修复数据文件，确保数据完整性重启数据库重新启动数据库，验证数据文件恢复是否成功恢复方案日志文件恢复:步骤一:关闭数据库1停止数据库实例运行，以防止新的日志产生步骤二:恢复控制文件2将备份的控制文件复制到数据库目录中步骤三:恢复日志文件3将备份的日志文件恢复到数据库目录中步骤四:恢复数据库4使用恢复命令将数据库恢复到指定的恢复时间点优化设计建议

1.数据模型优化

2.索引设计12合理设计数据库表结构，减少冗余创建合适的索引，加速数据检索，，提高查询效率降低查询时间

3.查询优化

4.存储优化34使用高效的SQL语句，减少磁盘选择合适的存储设备，优化数据块I/O操作，提升查询性能大小，提高数据访问速度数据库安全防护访问控制数据加密审计日志备份与恢复用户和角色管理，授权访数据加密技术保护敏感信记录数据库操作，追踪用定期备份数据库，防止数问权限，限制非授权用户息，包括静态加密和动态户行为，识别潜在安全问据丢失，及时恢复受损数访问敏感数据.加密题.据例如，使用基于角色的访例如，使用AES或DES算法例如，记录用户登录、数例如，使用逻辑备份或物问控制RBAC实现权限管加密数据库中的敏感数据.据修改、数据库访问等操理备份，定期进行备份和理作恢复测试常见架构部署方式独立服务器云平台适用于高性能、高安全需求场景灵活可扩展，降低运维成本集群模式容器化部署提高可靠性和容错能力简化部署，提升资源利用率总结与展望云数据库ORACLE云数据库未来发展趋势，云化部署，弹性扩展，数据安全，高效管理人工智能结合人工智能技术，自动优化数据库性能，智能监控，预测问题，提高数据库效率分布式架构分布式数据库，满足海量数据存储和处理需求，提高性能和可靠性问答环节欢迎大家踊跃提问，我们将竭诚解答您对ORACLE系统架构的疑惑您可以就课程内容、实际应用场景、性能优化、安全防护等方面提出问题我们希望通过问答互动，帮助您更好地理解ORACLE系统架构，并将其应用于实际工作中。