一、Oracle 实例、表空间、用户、表之间关系

1、数据库

数据库是数据集合。Oracle是一种数据库管理系统，是一种关系型的数据库管理系统。 通常情况称的“数据库”，并不仅指物理的数据集合，他包含物理数据、数据库管理系统。也即物理数据、内存、操作系统进程的组合体；
在安装Oracle数据库时，会让我们选择安装启动数据库（即默认的全局数据库）；

全局数据库名：就是一个数据库的标识，在安装时就要想好，以后一般不修改，修改起来也麻烦，因为数据库一旦安装，数据库名就写进了控制文件，数据库表，很多地方都会用到这个数据库名。
启动数据库：也叫全局数据库，是数据库系统的入口，它会内置一些高级权限的用户如SYS，SYSTEM等。我们用这些高级权限账号登陆就可以在数据库实例中创建表空间，用户，表了。

2、数据库实例

Oracle官方描述：实例是访问Oracle数据库所需的一部分计算机内存和辅助处理后台进程，是由进程和这些进程所使用的内存(SGA)所构成一个集合。
其实就是用来访问和使用数据库的一块进程，它只存在于内存中。就像C#中new出来的实例对象一样。
我们访问Oracle都是访问一个实例，但这个实例如果关联了数据库文件，就是可以访问的，如果没有，就会得到实例不可用的错误。
实例名指的是用于响应某个数据库操作的数据库管理系统的名称。他同时也叫SID。实例名是由参数instance_name决定的。
数据库实例名(instance_name)用于对外部连接。在操作系统中要取得与数据库的联系，必须使用数据库实例名。比如作开发，要连接数据库，就得连接数据库实例名；

一个数据库可以有多个实例，在作数据库服务集群的时候可以用到。

3、表空间

Oracle数据库是通过表空间来存储物理表的，一个数据库实例可以有N个表空间，一个表空间下可以有N张表。

有了数据库，就可以创建表空间。

表空间(tablespace)是数据库的逻辑划分，每个数据库至少有一个表空间（称作SYSTEM表空间）。为了便于管理和提高运行效率，可以使用一些附加表空间来划分用户和应用程序。例如：USER表空间供一般用户使用，RBS表空间供回滚段使用。一个表空间只能属于一个数据库。

4、用户：

创建用户必须为其指定表空间，如果没有显性指定默认表空间，则指定为users表空间；创建用户后，可以在用户上创建表、存储过程等等其他数据库对象。

二、Oracle用户进程和后台进程详解

oracle进程

Oracle进程是Oracle实例中主要的组成部分，是Oracle系统管理数据库必不可少的一部分，Oracle进程可以分为用户进程、Oracle进程两大部分。它们主要是维护数据库的稳定，相当于一个企业中的管理者，负责全局统筹的作用。

用户进程

用户进程指的是用户在运行程序或者Oracle工具时，需要通过建立用户进程和Oracle实例进行通信。

我们常说的connection(连接)就是用户进程和Oracle实例间建立的一个通信通道。Oracle的connection连接是允许一个用户可以同时多次连接到同一个数据库实例的。

还有，常说的session（会话）是用户在和Oracle服务器连接成功后，并通过了Oracle的身份验证后，用户会和Oracle服务器之间建立一个会话。同时同一个用户可以并发的和数据库建立多个会话。

Oracle进程

Oracle进程又分为服务器进程（server process）和后台进程（background process）

服务器进程：用于处理连接到该实例的用户进程的请求。当应用程序和ORACLE运行在同一主机时，用户进程和相应的服务器进程可组合到单个进程，以减少系统开销；当应用程序和ORACLE运行在不同的主机时，用户进程将通过一个单独的服务器进程与ORACLE联系。

服务器进程主要用来分析和执行SQL语句、所需的数据不在SGA内存中时，从磁盘数据文件复制到SGA的共享数据缓冲区等工作。

后台进程：是在Oracle实例启动时建立的，用于优化性能和协调多用户连接通信的工作。常用的Oracle后台进程，可以通过数据字典V$bgprocess查询，如下：

这里，介绍一下一些常见的后台进程：

1、数据库写入（DBRn）进程：按照最近最少使用（LRU）算法，以批量（多块）方式，将“脏的”缓冲区的内容写入数据文件，保持缓冲区的“清洁”和数量。

2、日志写（LGWR）进程：将重做日志缓冲区中自上次写以来已经拷贝到缓冲区中的所有重做条目写入重做日志文件。重做日志缓冲区是一个循环缓冲区，LGWR正常写的速度很快。

3、检查点（CKPT）进程：发生检查点时，修改所有数据文件的标题和记录该检查点的细节。通常由LGWR完成，但有多个数据文件，而使用LGWR又明显降低系统性能时才使用CKPT。

4、系统监控（SMON）进程：在实例启动时执行实例恢复，整理不再使用的临时段，合并邻近的空闲空间获得更大的空闲可用块。

5、进程监控（PMON）进程：恢复出故障的用户进程，整理缓冲区的高速缓存和释放用户进程使用的资源。定期检查调度进程和服务器进程状态，重新启动非正常终止的进程。

6、存档（ARCH）进程：联机重做日志填满时，将日志内容拷贝到指定的存储设备中。

7、恢复（RECO）进程：在分布式数据库环境中自动解决分布式事务中的故障。

8、锁（LCKn）进程：在并行服务器系统中提供实例间的封锁。

9、作业队列（SNPn）进程：在分布式数据库环境中自动刷新表快照，还执行DBMS_JOB包创建的作业请求。

10、队列监控（QMn）进程：监控消息队列的ORACLE高级（AQ）队列。

11、调度（Dnnn）进程：通过允许用户进程共享限定数量的服务器进程来支持多线程配置。

12、共享服务器（Snnn）进程：在多线程配置模式下，每个服务器进程服务于多个客户请求。

总结：

通过一个关系图可以全面了解Oracle各个后台进程之间的联系和作用：

三、oracle内存结构详解

Oracle内存结构

Oracle内存结构是Oracle数据库重要组成部分，是 oracle 数据库重要的信息缓存和共享区域，和Oracle后台进程一起组成Oracle实例。Oracle用户的所有操作都会在内存当中进行一系列操作，然后再交给数据库后台进程，最后把数据持久化到相应的物理文件中进行保存。

Oracle内存是在数据库启动，或者是实例启动时进行分配的。Oracle内存的管理是由Oracle数据库本身进行管理的。我们常见的一些数据库性能有一大部分是由于随着数据库业务的发展，之前配置的Oracle内存不够合理或者太少，从而导致的数据库的性能下降。

Oracle内存结构主要有软件代码区（SCA）、系统全局区（SGA）、程序全局区（PGA）组成。

软件代码区（SCA）

Oracle软件代码区（SCA）主要是用于保存正在执行的和需要执行的代码，Oracle代码区是所有Oracle用户和实例都可以共享使用的。它的大小一般在数据库安装部署后SCA的内存大小就不会变化，并且SCA代码区只能进行读。

系统全局区（SGA）

系统全局区是共享内存结构，它是由Oracle系统进行分配的，主要包含Oracle实例和控制相关信息，用于提供查询性能，允许大量并发的数据库活动。当Oracle启动时，会分配制定的SGA。SGA中的数据供所有的服务器进程和后台进程共享，因此SGA 又常称为共享全局区。

SGA主要分为数据库缓冲区高速缓存、重做日志缓冲区、共享池、数据字典高速缓存和其它信息区。

数据库高速缓存：指的是从最近从数据文件中检索出来的数据，供所有用户共享使用。类似保存数据文件的一个副本，减少用户直接读取数据和操作数据文件的次数。提高读取和操作的速度。当用户要操作数据库中的数据时，Oracle使用高效的LRU算法，先由服务器进程将数据从磁盘的数据文件中读取到数据高速缓冲区中，然后进行处理。最后用户在缓冲区中处理的结果，最终会由数据库写入进程DBWR写到对应的数据文件中进行持久化。

重做日志缓冲区：指的是用于记录用户对数据库的修改操作生成的操作记录。通过重做日志的概念我们可以了解到数据修改的记录并不是直接写入到重做日志文件中，而是先被写入到重做日志缓冲区，在特定条件下，才通过LGWR日志写入进程写到重做日志当中。

共享池：共享池主要是保存最近执行过的SQL语句、PL/SQL程序或数据字典缓存信息。主要用于提高SQL语句的解析效率，不需要每次执行过的语句或者程序块需要重新解析、编译再执行。

数据字典高速缓存：指的是保存数据库的对象信息、数据库结构信息等，当用户访问数据库时，可以快速的从数据字典缓存区中获取到常用的数据字典的信息，比如对象是否存在，用户对应的相关权限信息等等。

SGA是占用Oracle内存最大的一个区域，同时也是最影响Oracle性能的主要因素。我们可以通过数据字典v$sga查询数据库中SGA内存的相关信息，如下：

程序全局区（PGA）

PGA顾名思义程序全局区，就是Oracle进程生成的同时会为它分配一个相应的内存区，该内存区就叫做PGA。因此PGA是一个私有的内存区，不能进行共享。所有的后台进程都会分配到自己的PGA区。它是随着后台进程的启动而分配，随着进程的终止而释放。

这里就会常用到的几个程序全局区，比如：

1、在进行复杂数据关联排序时，会用到排序区来存放排序操作所产生的临时数据。

2、PL/SQL程序块中使用到游标时，会用到游标信息区来存放游标中的数据集。

3、用户登录后，会利用会话信息区来保存用户对应的会话所具有的权限或相关性能统计信息。

4、堆栈区：在PL/SQL程序块中，我们会经常使用到变量或者会话变量，这些会话中的变量信息会保存在堆栈区中。

四、Oracle RAC结构

Oracle RAC结构

Oracle真正集群的出现是在Oracle公司收购Rdb并吸收了相关技术优势后，才正在推出了属于自己的RAC集群解决方案。RAC和集群分类章节提到的集群系统有很多相似之处，从下图我们大概了解一下RAC集群的层次结构和所需的软硬件环境。

从上图可以看出，RAC集群是由若干个物理计算机组成( 每个叫作一个节点)，这些节点间通过网线(心跳线)连接。每个节点上都运行一个Oracle实例(Instance)， 这些实例通过一个集群管理软件(Clusterware, 集群件)的协助，共同操作一个数据库。从用户（使用者）的视角来看，他们看到的只是一个数据库。

我们从逻辑上可以把RAC集群分为存储层、网络层、集群件层、应用层4层结构，下面我们逐一讲解一下各分层的概念。

存储层

Oracle RAC其实是一个多实例、单数据库的系统。其中数据文件、联机日志、控制文件等文件在集群中只有一份。集群当中不管有多少个节点，这些节点都平等地使用着同样的数据文件，每个节点服务器通过光纤线连接到存储上。虽然RAC中有多个实例，但是只有一个数据库，这个数据库就保存在共享存储的磁盘上。

在Oracle中，实例和数据库这两个概念是不同的。实例特指由SGA内存结构和后台进程组成的运行时环境，因此Oracle实例是一个动态的概念，而数据库指的是数据文件、控制文件、日志文件这些保存在存储上的永久文件，是一个静态的概念。

因此，Oracle的实例和数据库是多对一的关系，在单实例环境中，二者是一对一的关系，所以二者经常会混淆使用，会被认为是同一个概念。但是在RAC集群环境中，可以有多个实例，但是数据库就只有一个，所以区分这两个概念有重要意义。

网络层

通过上图的RAC的结构图，我们可以发现在整个RAC集群环境中，是有3个网络存在的。一个是访问者访问数据库时，提供的一个公共网络，主要用于提供数据库查询和操作等服务；另一个是由私有网卡组成的私有网络，用于RAC集群各个节点间的互联，既是心跳线；第三个是各个节点和存储设备进行连接的存储网络。

集群键层

Oracle在单机环境下是运行在OS操作系统的内核之上的，操作系统负责和硬件设备进行交互，并通过访问接口。Oracle系统是不会直接操作硬件的，而是有操作系统替代完成的。

但是，到了RAC集群环境下，虽然会有多个实例（节点或计算机），但是Oracle的存储设备是共享的。这个时候如果还依赖OS操作系统，只能控制单机上的多个进程间的访问，无法实现多个节点间的协调工作。因此，Oracle RAC引进额外的控制机制，这个机制就是位于Oracle和OS操作系统之间的多了一集群管理软件（Clusterware），它会在OS操作系统之前截获请求，然后和其他节上的Clusterware协商，最终完上层的请求。

应用层

Oracle RAC应用层，必须要提到一个软件CRS，CRS是Oracle Cluster Ready Service（Oracle集群就绪服务）。CRS是Oracle 10gR2开始的，用以提供标准的群集服务接口，用来搭建一般应用程序的高可用集群。之后从Oracle 10.2版本开始把CRS改名为上面的Oracle Clusterware。并且这个产品不局限于搭建Oracle数据库的集群，其它软件可以借助其API搭建集群功能。

集群环境之所以能够提供高可用性，是因为集群软件(CRS)对运行于其上的应用进行监视，并在发生异常时进行重启、切换等干预手段，这些被CRS监控的对象就叫作CRS Resource。可以简单的理解，CRS Resource通常是一个进程或者有一组进程组成的服务。通过这些服务提供应用。

其中，RAC集群的CRS Resource主要有GSD ( Global Service Daemon)、ONS (Oracle Notification Service Daemon)、VIP、 Database、 Instance、 Listener 和Service。