Oracle 存储结构-技术圈

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作者 | 夜光兔

来源 | urlify.cn/uEnEJn

数据库是存储数据的容器，它的主要功能是保存和共享数据。

oracle数据库的存储结构可以分为逻辑存储结构和物理存储结构,对于这两种存储结构，oracle是分别进行管理的。

逻辑存储结构：oracle内部组织和管理数据的方式。
物理存储结构：oracle外部（操作系统）组织和管理数据的方式。

接下来我们对上面的两种结构进行详细的介绍。

1.逻辑存储结构

图 1 Oracle 逻辑存储结构

图 2 Oracle 逻辑存储结构

如图 1和图 2 所示，oracle在逻辑上将保存的数据划分为一个个小单元来进行存储和维护，更高一级的逻辑存储结构都是由这些基本的小单元组成的。

逻辑结构类型按照尺寸从小到大分可分为：块(block)-->区(extent)-->段(segment)-->表空间(tablespace)

块（Block）

Oracle用来管理存储的最小单元，也是最小的逻辑存储结构。Oracle数据库在进行输入输出时，都是以块为单位进行读写操作的。我们建议数据块的尺寸为操作系统块尺寸的整数倍（1、2、4等）。另外，块的大小是在创建数据库的时候决定的，之后不能修改。当然,oracle同时也支持不同的表空间拥有不同的数据块尺寸。下面，我们对块的结构进行一些介绍。

块的头部信息区：

块头：包含块的一般属性信息如块的物理地址、块所属的段的类型。
表目录：如果块中存储的数据是表数据，则在表目录中保存块中所包含的表的相关信息。
行目录：行记录的相关信息如ROWID。
块的存储区：主要包含空闲空间和已经使用的空间。Oracle主要是通过下面的两个参数对这部分空间进行管理的：
* PCTFREE参数：指定块中必须保留的最小空闲空间比例。当块中的空闲存储空间减少到PCTFREE所设置的比例后，Oracle将块标记为不可用状态，新的数据行将不能被加入到这个块。
* PCTUSED参数：制定一个百分比，当块中已经使用的存储空间降低到这个百分比以下时，这个块才被重新标记为可用状态。

注意：以上两个参数既可以在表空间级别进行设置，也可以在段级别进行设置。段级别的设置优先级更高。

区（Extent）

比块高一级的逻辑存储结构，由连续的块组成，它是oracle在进行存储空间的分配和回收的最小单位。在创建具有独立段结构的数据库对象时，例如表、索引等，Oracle会为数据库对象创建一个数据段，并为数据段分配一个‘初始区’。

后续区的分配方式，则根据表的空间管理办法不同，而采用不同的分配方式，例如autoextent，uniform size 或者在创建表或表空间时设置default storage 子句。

另外，用户还能够通过执行下面的命令来回收表、索引等对象中未使用的区：

SQL>alter table table_name deallocate unused;

段（Segment）

由多个区组成，这些区可以是连续的，也可以是不连续的。当用户在数据库中创建各种具有实际存储结构的对象时（保存有数据的对象），比如表、索引等，Oracle将为这些对象创建“段”。一般一个对象只拥有一个段。

在创建段时，可以为它指定PCTFREE、PCTUSED等参数来控制其中的块的存储空间管理方式，也可以为它指定INITIAL、NEXT、PCTINCREASE等存储参数，以指定其中区的分配方式。如果没有为段指定这些参数，段将自动继承表空间的相应参数。

不同类型的数据库对象拥有不同类型的段：

数据段：保存表中的记录。
索引段：索引中的索引条目。
临时段：在执行查询等操作时，Oracle可能会需要使用到一些临时存储空间，用于临时保存解析过的查询语句以及在排序过程中产生的临时数据。
回滚段：保存回滚数据。

表空间（Tablespace）

最高级的逻辑存储结构，数据库是由多个表空间组成的。在创建数据库时会自动创建一些默认的表空间，例如 SYSTEM表空间，SYSAUX表空间等。通过使用表空间，Oracle将所有相关的逻辑结构和对象组合在一起。我们可以在表空间级别指定存储参数，也可以在段级别指定。

下面我们列出常见的表空间，和它们所存储的信息：

数据表空间：用于存储用户数据的普通表空间。
系统表空间：默认的表空间，用于保存数据字典（一组保存数据库自身信息的内部系统表和视图，及用于Oracle内部使用的其他一些对象），保存所有的PL/SQL程序的源代码和解析代码，包括存储过程和函数、包、数据库触发器等，保存数据库对象（表、视图、序列）的定义。
回滚表空间：用于存放回滚段,每个实例最多只能使用一个回滚表空间。
临时表空间：存储SQL执行过程中产生的临时数据。

最后，我们可以用下面的比喻来描述逻辑结构关系：
块（一张张白纸） ---> 区（白纸组成的本子）---> 段（多个本子放到一个文件袋中）---> 表空间（存放多个文件袋的文件柜）

2.物理存储结构

Oracle数据库逻辑上由一个或多个表空间组成，每个表空间在物理上由一个或多个数据文件组成，而每个数据文件是由数据块构成的。所以，逻辑上数据存放在表空间中，而物理上存储在表空间所对应的数据文件中。我们可以用下图来描述数据文件和表空间的关系。

图 3 Oracle 逻辑存储结构和物理存储结构对应关系