Oracle 逻辑存储结构

Oracle 逻辑存储结构逻辑存储结构是Oracle 数据库存储结构的核心内容，对Oracle 数据库的所有操作都会涉及到其逻辑存储结构。

数据库的逻辑结构是从逻辑的角度分析数据库的构成，即创建数据库后形成的逻辑概念之间的关系。

在逻辑上，Oracle 将保存的数据划分为一个个小单元来进行存储和维护，高一级的存储单元由一个或多个低一级的存储单元组成。

Oracle 的逻辑存储单元从小到大依次为：数据块（DA TA BLOCKS ）、盘区（EXTENT ）、段（SEGMENTS ）和表空间（TABLE SPACES ），图2-2显示了各逻辑单位之间的关系。

数据库...表空间表空间段段盘区数据块盘区数据块段段数据库...表空间表空间段段盘区数据块盘区数据块段段图2-2 数据库的逻辑存储组成由图2-2可知，Oracle 数据库由多个表空间组成，而表空间又由许多段组成，段由多个盘区组成，盘区又由多个数据块组成。

1 数据块数据块是Oracle 用来管理存储空间的最小单元，也是执行数据库输入输出操作时的最小单位。

相对应地，操作系统执行输入输出操作的最小单位为一个操作系统块的大小。

在操作系统中，执行I/O 操作是以操作系统块为单位，而在Oracle 中，执行的I/O 操作以Oracle 数据块为单位。

Oracle 块的大小是操作系统块大小的整数倍。

以Windows NT 操作系统为例，NTFS 格式的磁盘分区一般为4KB 大小，因此Oracle 块的大小为8KB 等。

数据块的标准大小由初始化参数DB_BLOCK_SIZE 确定，具有标准大小的块被称为标准块。

Oracle 支持在同一个数据库中使用多种大小的块，与标准块大小不同的块称为非标准块。

可以通过查询V$PARAMETER 数据字典，可以获得参数DB_BLACK_SIZE 的值，该参数值同时也是数据块的尺寸大小。

例如：SQL> select name,value2 from v$parameter where name ='db_block_size';NAME V ALUE--------------------------- --------------------------db_block_size 8192在数据块中可以存储各种类型的数据，如表数据、索引数据、簇数据等。

无论数据块中存放何种类型的数据，块都具有相同的结构，图2-3列出一个Oracle 块的基本结构。

块头部表目录行目录空闲空间行空间图2-3 数据块的结构数据块的各组成部分分别介绍如下：●块头部块头部包含块中一般的属性信息，如块的物理地址、块所属的段的类型（如数据段、索引段、回退段等）。

●表目录如果块中存储的数据是表数据（表中一行或多行记录），则表目录中存储关于该表的相关信息。

●行目录如果块中存储的数据为表数据（表中的一行或多记录），则在行目录中保存这些记录的相关信息。

●空闲空间空闲空间是块中尚未使用的存储空间。

当向数据块中添加新数据时，将减小空闲空间。

●行空间行空间是块中已经使用的存储空间，在行空间中存储了数据库对象的数据。

例如，表中的一行或多行记录。

块头部、表目录和行目录共同组成块的头部信息区。

块的头部信息区中并不存放实际的数据库数据，它只起到引导系统读取数据的作用。

因此，如果头部信息区被损坏，则整个数据块将失效，数据块中存储的数据将丢失。

而空闲空间和行空间则共同构成块的存储区，空闲空间和行空间的总和即是块的总容量。

2 盘区盘区是由一系列物理上连续存放的数据块所构成的Oracle存储结构，由一个或多个数据块组成一个盘区，而一个或多个盘区组成一个段。

当一个段中的所有空间被使用完后，系统将自动为该段分配一个新的盘区。

盘区是Oracle存储分配的最小单位。

在Oracle中创建带有实际存储结构的数据库对象时，Oracle将为对象分配相应的盘区，以构成一个段来提供存储空间。

当段中已经分配的区写满后，Oracle将为段分配一个新的区，以便容纳更多的数据库。

3 段段是由一系列区组成的，它也不再是存储空间的分配单位，而是一个独立的逻辑存储结构。

对于具有独立存储结构的对象，它的数据全部存储在保存它的段中。

一个段只属于一个特定的数据库对象，每当创建一个具有独立段的数据库对象时，Oracle将为它创建一个段。

例如，在Oracle中创建表时会为它分配若干个区，以组成表的数据段。

在Oracle中，不同类型的数据库对象拥有不同类型的段。

根据段中存放的数据库对象类型，可以将段分为几种类型：数据段、索引段、临时段、回退段和LOB段。

1．数据段在数据段中保存的是表中的记录。

当用户创建表的同时，Oracle系统将为表创建数据段。

Oracle中所有未分区的表都使用一个段来保存数据。

当表中的数据增加时，数据段也将变大，数据段的增大过程是通过添加新盘区实现的。

在表空间中创建了多少个表，相应地在该表空间就有同量的数据段，并且数据段的名称与它对应的表名相同。

2．索引段在索引段中保存的是索引中的索引信息。

在使用CREATE INDEX语句创建索引，或者在定义约束是自动创建索引的同时，Oracle将为索引创建它的索引段。

3．临时段当用户执行查询等操作时，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。

Oracle会自动在专门用于存储临时数据的表空间为操作分配临时段。

在执行如下几种类型的SQL语句时，Oracle都会在临时表空间中为语句操作分配一个临时段：●CREATE INDEX●SELECT …ORDER BY●SELECT DISTINCT●SELECT ... GROUP BY●SELECT … UNION●SELECT … INTERSECT●SELECT … MINUS如果经常需要执行上面类型的语句，最好调整SORT_AREA_SIZE初始化参数来增大排序区，使排序操作尽量能够在内存中完成，以获得更好的性能。

当操作执行完毕后，为该操作分配的临时段将被释放。

当带有排序的操作十分频繁时，临时段的分配和释放也将十分频繁，因此为了提高性能，Oracle创建了一个独立的临时表空间，并在其中存放临时段，这样可以避免与其他表空间争用存储空间。

4．回退段回退段用于保存回退条目，Oracle将被用户修改前的值保存在回退条目中。

利用这些信息，用户可以撤销未提交的操作，Oracle则可以利用回退段来维护数据库的读写一致性，并能够从实例崩溃中时进行恢复。

在Oracle 11g中，回退也被称为撤销管理，并且不需要为数据库创建多个回退段，也不需要管理回退段，只需要创建一个撤销表空间。

对回退段的管理由Oracle自动完成，这就是自动撤销管理。

5．LOB段如果表中含有如CLOB和BLOB等大对象类型数据时，系统将创建LOB段以存储相应的大型对象数据。

LOB段独立于保存表中其他数据的数据段。

4 表空间表空间是在Oracle中用户可以使用的最大的逻辑存储结构，用户在数据库中建立的所有内容都被存储在表空间中。

Oracle使用表空间将相关的逻辑结构组合在一起，表空间在物理上与数据文件相对应，每一个表空间是由一个或多个数据文件组成的，一个数据文件只可以属于一个表空间，这是逻辑与物理的统一。

所以存储空间在物理上表现为数据文件，而在逻辑上表现为表空间。

数据库管理员可以创建若干个表空间，也可以为表空间增加或删除数据文件。

表空间通过数据文件来扩大，表空间大小等于构成该表空间的所有数据文件大小之和。

由于表空间物理上对应了操作系统的一个或多个数据文件，因此在表空间中创建的对象在物理上可以有如下两种存储方式：●若表空间只对应一个数据文件，该表空间中所有的对象都存储在这个数据文件中。

●若表空间对应于多个数据文件，Oracle可将一个对象存储在该表空间的任意一个数据文件中。

事实上，Oracle可以将同一个对象的数据分布在表空间的多个数据文件中。

在创建数据库时，Oracle会自动创建一些默认的表空间，其中除了用于存储用户数据的普通表空间外，在一个数据库中还会存在三种类型的表空间：SYSTEM表空间、撤销表空间和临时表空间。

这三种表空间的创建、维护与管理都与普通的用户表空间不同，在本节中将分别进行简单介绍。

1．SYSTEM表空间在每一个数据库中，都有一个名为SYSTEM的表空间，即系统表空间。

该表空间是在创建数据库时自动创建的，在SYSTEM表空间中保存有如下信息：●在SYSTEM表空间中存储数据库的数据字典和内部系统表基表。

数据字典是一组保存数据库自身信息的内部系统表和视图。

●在SYSTEM表空间中存储所有PL/SQL程序的源代码和解析代码，包括存储过程、函数、包和触发器等。

在需要保存大量PL/SQL程序的数据库中，应当设置足够大的SYSTEM表空间。

●在SYSTEM表空间中存储数据库对象（如视图、对象类型说明、同义词和序列）的定义。

当在数据库中创建一个新的对象时，对象的实际数据可以存储在其他表空间中，但对象的定义信息切保存在SYSTEM表空间中。

通过使用如下的语句，可以查看数据库中数据字典的信息：select * from dict查看内部系统表的SQL：select * from v$fixed_view_definition数据库管理员DBA对数据库系统中的数据字典必须有一个很深刻的了解，必须准备一些基础的SQL语句，通过这些SQL可以立即了解系统的状况和数据库的状态。

大量的读了操作、少量的写入操作是该表空间的一个显著的特点。

因此SYSTEM表空间对于Oracle数据库而言是至关重要的。

一般在SYSTEM表空间中只应该保存属于SYS模式的对象，即与Oracle自身相关的数据，而用户在对象和数据都应当保存在非SYSTEM表空间中。

另外，在10g和11g中，Oracle新增了表空间SYSAUX，以此作为SYSTEM表空间的辅助表空间，SYSAUX表空间一般不用于存储用户数据，并由Oracle系统内部自动维护。

2．撤销表空间撤销表空间是特殊的表空间，它专门用来在自动撤销管理方式下存储撤销信息，即回退信息。

当数据库进行更新、插入、删除等操作的时候，新的数据被更新到原来的数据文件中，而旧的数据就被放到撤销段中。

如果数据需要回滚，那么可以从撤销段将数据再复制到数据文件中，来完成数据的回退。

在系统恢复的时候，撤销段可以用来撤销没有被提交的数据，解决系统的一致性问题。

除了撤销段外，在撤销表空间中不能建立任何其他类型的段，即任何数据库用户，都不能在撤销表空间中创建数据库对象（如表、索引等）。

在撤销表空间中，存在大量的写入操作，而只有少量的读取操作。

数据库管理员可以为数据库创建多个撤销表空间，但是每个数据库实例最多只能使用一个撤销表空间。