逻辑结构：从用户视角的数据组织
逻辑结构是用户（包括应用程序和数据库管理员）与数据库交互时所看到的数据组织方式，它是一种对物理存储的抽象，旨在简化数据的管理、访问和控制，其层次结构由大到小依次为：
表空间
表空间是Oracle数据库中最高层级的逻辑存储结构，它是一个逻辑容器，用于组织和管理其他逻辑对象，如表、索引等，一个数据库由一个或多个表空间构成，每个表空间在物理上对应一个或多个数据文件。
常见的表空间包括：
- SYSTEM：存储数据字典的核心部分，是数据库运行必需的。
- SYSAUX：作为SYSTEM表空间的辅助，存储各种数据库组件（如AWR、OEM）的数据，减轻SYSTEM的负担。
- USERS：通常用于存储用户创建的表和索引等应用数据。
- UNDO：专门用于存储事务回滚段，支持读一致性、事务回滚和实例恢复。
- TEMP：临时表空间，用于存储排序、哈希聚合等操作过程中产生的临时数据。
段
段是为特定数据库对象（如表、索引、簇等）分配的一系列区的集合，当创建一个对象时，Oracle会为其创建一个段，一个段对应一个数据库对象，段存在于表空间之内，其存储空间来自该表空间所关联的数据文件。
区
区是磁盘空间分配的最小单位，当一个段（如表）需要空间时，Oracle会以“区”为单位为其分配空间，一个区由一组连续的数据块组成，区的引入使得空间管理更为高效，避免了为每次数据增长都进行小块分配的开销。
数据块
数据块是Oracle数据库中最小的数据存储和I/O单位，它是数据库进行数据读写的“原子”单元，数据从磁盘读入内存，或从内存写回磁盘，都是以数据块为基本单位，Oracle数据块通常默认大小为8KB，其内部包含了块头、表目录、行目录和自由空间等部分，用于存储实际的表数据行和索引条目。
为了更清晰地展示这种层次关系,可以参考下表：
| 逻辑层级 | 说明 | 对应关系 |
|---|---|---|
| 表空间 | 最大的逻辑存储单元，一个或多个数据文件的逻辑容器。 | USERS 表空间 -> users01.dbf, users02.dbf |
| 段 | 特定数据库对象（如一张表）所占用的空间集合。 | EMPLOYEES 表 -> 一个段 |
| 区 | 分配给段的连续数据块集合，是空间分配的单位。 | EMPLOYEES 表的段 -> 包含多个区 |
| 数据块 | 最小的I/O单位，存储实际的数据行。 | 每个区 -> 包含多个数据块 |
物理结构：磁盘上的实体文件
物理结构是Oracle数据库在操作系统层面实际存在的文件集合,这些文件构成了数据库的实体，存储了所有的数据、元数据和日志信息，逻辑结构最终都映射到这些物理文件上。
数据文件
数据文件是数据库的核心，存储着所有的用户数据和系统数据（如数据字典），数据文件属于特定的表空间，一个表空间可以包含一个或多个数据文件，反之，一个数据文件只能属于一个表空间，数据库的所有数据最终都落地在这些文件中。
控制文件
控制文件是一个体积虽小但至关重要的二进制文件，它堪称数据库的“地址簿”或“导航图”，记录了数据库的物理结构信息，一个数据库启动时，实例首先需要读取控制文件以获取以下关键信息：
- 数据库名称和标识符（DBID）
- 数据文件和重做日志文件的名称与位置
- 数据库创建的时间戳
- 当前的日志序列号和检查点信息
- 备份信息等
由于其极端重要性，Oracle强烈建议为控制文件创建多个一模一样的副本（镜像），并存储在不同的物理磁盘上，以防止单点故障。
重做日志文件
重做日志文件记录了对数据库所做的所有更改（DML、DDL等），以日志条目的形式存在，它的主要目的是在发生故障（如实例崩溃、断电）时进行实例恢复，当数据库运行在非归档模式下，重做日志文件以循环方式被覆盖；而在归档模式下，当一个重做日志文件组写满后，其内容会被归档为“归档日志文件”，从而可以实现介质恢复（如磁盘损坏恢复）。
参数文件
参数文件包含了配置Oracle实例和数据库行为的各种初始化参数，如内存大小（SGA/PGA）、进程数量、控制文件位置等，它分为两种类型：文本格式的PFILE（可手动编辑）和服务器端的二进制格式SPFILE（更安全，支持在线修改）。
其他文件
除了上述核心文件，Oracle数据库还包含密码文件（用于特权用户认证）、警告日志文件（记录数据库运行中的重大事件和错误）、跟踪文件（记录进程的详细诊断信息）等。
实例与数据库：内存与进程的交响
在讨论结构时,必须区分“数据库”和“实例”这两个概念。
- 数据库：指上述物理文件的集合，是静态的、持久化的数据仓库。
- 实例：指一组后台进程（如SMON, PMON, DBWn, LGWR等）和一块共享内存区域（系统全局区SGA）的组合，它是动态的，负责访问和控制数据库文件。
用户通过实例来访问数据库,当一个实例启动并“挂载”一个数据库后，才能进行“打开”操作，使用户能够访问其中的数据，在Oracle RAC（实时应用集群）环境中，多个实例可以同时挂载并打开同一个数据库，实现高可用性和负载均衡。
相关问答FAQs
问题1：一个表空间只能对应一个数据文件吗？
解答： 不是的，一个表空间可以包含一个或多个数据文件，这种设计提供了极大的灵活性，当一个数据文件所在的磁盘空间不足时，可以通过向该表空间添加一个新的、位于不同磁盘的数据文件来扩展存储空间，而无需修改任何应用程序对象，将多个数据文件分布在不同的物理磁盘上，还可以有效分散I/O压力，提升数据库性能。
问题2：如果控制文件意外损坏了，数据库还能启动吗？
解答： 通常情况下，数据库实例无法成功启动，实例在启动的“挂载”阶段必须读取控制文件以获取数据库的物理布局信息，如果所有控制文件副本都损坏或无法访问，实例将无法挂载数据库，数据库自然也就无法打开，这正是Oracle推荐对控制文件进行多重镜像（至少2-3个副本）并将它们存放在不同物理磁盘上的根本原因，以避免控制文件成为单点故障，从而保障数据库的健壮性。
【版权声明】：本站所有内容均来自网络，若无意侵犯到您的权利，请及时与我们联系将尽快删除相关内容!
发表回复