Данная статья - это обзор концепций и структур, относящихся к ядру СУБД Oracle Database. Разобравшись в архитектуре сервера Oracle, вы заложите фундамент для понимания остальных обширных средств, предоставляемых базой данных Oracle. СУБД Oracle Database состоит из физических и логических компонентов.
Базы данных и экземпляры Oracle
Многие пользователи Oracle Database употребляют термины экземпляр и база данных как синонимы. На самом деле это разные (хотя и взаимосвязанные) вещи. Различие существенно, так как проливает свет на архитектуру Oracle.
В Oracle термином база данных описывается физическое хранилище информации, а термином экземпляр – программное обеспечение, работающее на сервере и предоставляющее доступ к информации в базе данных Oracle Database. Экземпляр исполняется на конкретном компьютере или сервере; база данных хранится на дисках, подключенных к этому серверу. Эта взаимосвязь изображена на рисунке 1 ниже:
Рис. 1. Экземпляр и база данных
База данных Oracle Database – физическая сущность: она состоит из файлов, хранящихся на дисках. Экземпляр – сущность логическая: он состоит из структур в оперативной памяти и процессов, работающих на сервере.
Например, Oracle использует область разделяемой памяти System Global Area (SGA, системная глобальная область) и области памяти в каждом процессе – Program Global Area (PGA, программная глобальная область). Экземпляр может быть частью одной и только одной базы данных. Напротив, с одной базой данных может быть ассоциировано несколько экземпляров. Время жизни экземпляров ограничено, тогда как база данных при должном обслуживании может существовать вечно.
Пользователи не имеют прямого доступа к информации, хранящейся в базе данных Oracle; они должны запрашивать информацию у экземпляра Oracle.
В реальном мире есть хорошая аналогия экземплярам и базам данных. Можно считать экземпляр мостом к базе данных, а саму ее – островом. Транспорт попадает на остров и уходит с него по мосту. Если мост перекрыт, то остров на месте, но транспорту туда не попасть. В терминологии Oracle, если экземпляр запущен, то данные могут попадать в базу и уходить из нее. Физическое состояние базы данных при этом изменяется. Если же экземпляр остановлен, то пользователи не могут обращаться к базе данных, пусть даже физически она никуда не делась. База данных в этом случае статична, никаких изменений в ней не происходит. Экземпляр снова запущен – и данные тут как тут.
Структура базы данных Oracle Database
База данных состоит из табличных пространств, управляющих файлов, журналов, архивных журналов, файлов трассировки изменения блоков, ретроспективных журналов и файлов резервных копий (RMAN). В этом разделе мы познакомимся со многими из этих структур, а также с другими компонентами, составляющими в совокупности базу данных.
Табличные пространства
Любые данные, хранящиеся в базе Oracle, должны находиться в каком-то табличном пространстве. Табличное пространство (tablespace) – это логическая структура; нельзя попросить операционную систему показать вам табличное пространство. Каждое табличное пространство состоит из физических структур, называемых файлами данных (data files). В одном табличном пространстве может быть один или несколько файлов данных, тогда как каждый файл данных принадлежит ровно одному табличному пространству. При создании таблицы можно указать, в какое табличное пространство ее поместить. Тогда Oracle найдет для нее место в одном из файлов данных, составляющих указанное табличное пространство.
На рисунке 2 показано соотношение между табличными пространствами и файлами данных. Здесь мы видим два табличных пространства в базе данных Oracle.
При создании новой таблицы ее можно поместить в табличное пространство DATA1 или DATA2. Физически таблица окажется в одном из файлов данных, составляющих указанное табличное пространство.
Начиная с версии Oracle Database 10g Release 2 для всех типов таблиц по умолчанию подразумеваются локально управляемые табличные пространства. В таком табличном пространстве можно создавать большие файлы, то есть при работе в 64-разрядных системах задействуется возможность создавать сверхбольшие файлы.
Рис. 2. Табличные пространства и файлы данных Oracle
В Oracle9i появился механизм файлов, управляемых Oracle (Oracle Managed Files, OMF), позволяющий автоматически создавать, именовать и, если понадобится, удалять все файлы, составляющие базу данных. OMF упрощает обслуживание базы данных, поскольку не нужно помнить имена всех составляющих ее файлов. К тому же не возникают проблемы из-за ошибок человека, ответственного за именование файлов. Начиная с версии Oracle Database 10g сочетание OMF и табличных пространств с большими файлами делает работу с файлами данных совершенно прозрачной.
Максимальное количество файлов данных в базе Oracle - 64 000. Поскольку табличное пространство с большими файлами может содержать файл, который в 1024 раза больше файла в табличном пространстве с малыми файлами, а размер блока в табличном пространстве с большими файлами для 64-разрядных операционных систем составляет 32 Кбайт, общий размер базы данных Oracle может достигать 8 экзабайт (1 экзабайт = 1 000 000 терабайт). Табличные пространства с большими файлами предназначены для использования совместно с подсистемой автоматического управления хранением Automatic Storage Management (ASM), иными менеджерами логических томов, поддерживающими расслоение, и RAID-массивами.
Файлы базы данных Oracle
База данных Oracle состоит из физических файлов трех основных типов:
- управляющие файлы (control files);
- файлы данных (datafiles);
- журнальные файлы, или журналы (redo log files).
На рис. 3 показаны эти три типа файлов и отношения между ними.
В управляющем файле хранится информация о местонахождении других физических файлов, составляющих базу данных, - файлов данных и журналов. Там же хранится важнейшая информация о содержимом и состоянии базы данных:
- имя базы данных;
- время создания базы данных;
- имена и местонахождение файлов данных и журнальных файлов;
- информация о табличных пространствах;
- информация о файлах данных в автономном режиме;
- история журналов и информация о порядковом номере текущего журнала;
- информация об архивных журналах;
- информация о наборах и фрагментах резервных копий, файлах данных и журналах;
- информация о копиях файлов данных;
- информация о контрольных точках.
Рис. 3. Файлы, составляющие базу данных
Управляющие файлы не только содержат важную информацию, необходимую при запуске экземпляра, они полезны и при удалении базы данных. Начиная с версии Oracle Database 10g с помощью команды DROP DATABASE можно удалить все файлы, перечисленные в управляющем файле базы данных, а также сам управляющий файл.
Инициализация базы данных
При запуске экземпляра Oracle считываются параметры инициализации. Они определяют, как база данных должна использовать физическую инфраструктуру и иную конфигурационную информацию об экземпляре. Параметры инициализации хранятся в файле параметров инициализации экземпляра, который обычно называют просто INIT.ORA, или, начиная с версии Oracle9i, в репозитории, который называется файлом параметров сервера (или SPFILE). Количество обязательных параметров инициализации уменьшается с выходом каждой новой версии Oracle. В дистрибутиве Oracle есть пример файла инициализации, пригодный для запуска базы данных. Либо можно воспользоваться программой Database Configuration Assistant (DCA), которая подскажет обязательные значения (например, имя базы данных).
Вот обязательные параметры инициализации для версии Oracle Database 11g:
CONTROLFILES
Местонахождение управляющих файлов.
DB_NAME
Локальное имя базы данных.
DBDOMAIN
Имя домена базы данных (например, us.companyname.com).
LOGARCHIVEDEST
Местонахождение архивного журнала.
LOG_ARCHIVE_DEST_STATE
Параметр, включающий архивирование журналов.
DBRECOVERYFILEDEST
Местонахождение области быстрого восстановления (flash recovery area) (каталог, файловая система или группа дисков ASM).
DBRECOVERYFILEDESTSIZE
Максимальный размер области быстрого восстановления базы данных в байтах.
DBBLOCKSIZE
Размер блока базы данных в байтах (например, для 4 Кбайт указывается значение 4096).
PROCESSES
Максимальное число процессов операционной системы, обслуживающих одновременный доступ к базе данных.
SESSIONS
Максимальное число сеансов работы с базой данных.
OPEN_CURSORS
Максимальное число открытых в базе данных курсоров.
SHARED_SERVERS
Минимальное число разделяемых серверов базы данных.
REM O TE_LI S TENER
Имя удаленного прослушивателя.
COMPATIBLE
Версия базы данных, с которой должна поддерживаться совместимость, в тех случаях, когда то или иное средство затрагивает формат файла (например, 11.1.0, 10.0.0).
MEMORY_TARGET
Размер области памяти, автоматически выделяемой для SGA и PGA экземпляра.
DDLLOCKTIMEOUT
Для команд языка определения данных (DDL) - время (в секундах) ожидания возможности установить монопольную блокировку, прежде чем сообщить об ошибке.
NLS_LANGUAGE
Язык, определенный в подсистеме поддержки национальных языков (National Language Support, NLS) для базы данных.
NLS_TERRITORY
Территория, определенная в подсистеме поддержки национальных языков для базы данных.
В качестве признака взятого курса на автоматизацию отметим, что в версии Oracle Database 11g параметр UNDO_MANAGEMENT по умолчанию устанавливается в режим автоматического управления откатом (undo). Механизм отката применяется при откате транзакций, а также для восстановления базы данных, обеспечения согласованности по чтению и реализации ретроспекции. (Однако записи о повторном выполнении располагаются в физических журналах повтора, или наката, redo log; в них хранятся изменения, произведенные в сегментах данных и блоках сегментов отката, там же хранится таблица транзакций для сегментов отката.) Время хранения информации для отката Oracle теперь подбирает автоматически, исходя из того, как сконфигурировано табличное пространство отката.
Изучите поставляемую с вашей версией СУБД документацию в части дополнительных параметров инициализации, поскольку эта информация изменяется от версии к версии.
