Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)有哪些？

物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

Oracle的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與邏輯存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是分離的，因此你可以在不影響邏輯結(jié)構(gòu)訪問的情況下對(duì)物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理。Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)可以看作是持久化存儲(chǔ)上保存有數(shù)據(jù)的文件集合。當(dāng)你執(zhí)行 CREATE DATABASE 時(shí)，會(huì)生成以下數(shù)據(jù)庫(kù)文件：

數(shù)據(jù)文件和臨時(shí)文件：數(shù)據(jù)文件（data file）是Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)在持久化存儲(chǔ)中生成的物理文件，其中包含有表、索引等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。臨時(shí)文件（temp file）是屬于臨時(shí)表空間的數(shù)據(jù)文件。Oracle會(huì)以其他軟件無法讀取的專有格式向這些文件寫入數(shù)據(jù)。

控制文件（control file）：是追蹤數(shù)據(jù)庫(kù)物理組成的二進(jìn)制文件。沒有控制文件數(shù)據(jù)庫(kù)就無法啟動(dòng)。

在線重做日志（online redo log）：是記錄對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作的日志文件。

數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例（database instance）是管理數(shù)據(jù)庫(kù)文件的內(nèi)存結(jié)構(gòu)的集合。

數(shù)據(jù)庫(kù)文件的存儲(chǔ)機(jī)制

Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)常見的管理物理文件存儲(chǔ)的機(jī)制包括：

Oracle自動(dòng)存儲(chǔ)管理（Automatic Storage Management, ASM）：Oracle ASM 是專門為 Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的一種文件系統(tǒng)。

操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)（Operating system file system）：大多數(shù) Oracle 數(shù)據(jù)將文件存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)中。所有的操作系統(tǒng)都有在文件系統(tǒng)中給文件分配和釋放磁盤空間的文件管理器。文件系統(tǒng)通常建立在邏輯卷管理器（Logical volume manager, LVM）創(chuàng)建的邏輯卷上。

集群文件系統(tǒng)（Cluster file system）：集群文件系統(tǒng)是一個(gè)分布式的文件系統(tǒng)，通常用于對(duì)客戶提供高性能服務(wù)的服務(wù)器集群。集群中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)失敗不會(huì)使整個(gè)文件系統(tǒng)不可用。

在實(shí)際應(yīng)用中，Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)可以組合使用以上存儲(chǔ)機(jī)制。比如，可以將控制文件和在線 redo 日志存儲(chǔ)在傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，用戶的某些數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)在裸分區(qū)（raw partitions）中，其他的數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)在 ASM 中，而歸檔的 redo 日志文件存儲(chǔ)到集群文件系統(tǒng)中。

Oracle ASM

自動(dòng)存儲(chǔ)管理是一個(gè)高性能、易于管理的 Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)文件存儲(chǔ)解決方案。Oracle ASM 也是一個(gè)專門為 Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)提供文件系統(tǒng)的卷管理器（volume manager）。相對(duì)于傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)和存儲(chǔ)管理器，ASM 具有如下優(yōu)點(diǎn)：

簡(jiǎn)化了存儲(chǔ)相關(guān)的任務(wù)，例如創(chuàng)建和布局（lay out）數(shù)據(jù)庫(kù)、管理磁盤空間；

在物理磁盤上分布數(shù)據(jù)，解決了熱點(diǎn)（hot spots）問題，同時(shí)提供了一致的性能；

在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后自動(dòng)再平衡（rebalance）數(shù)據(jù)。

要使用Oracle ASM，你需要為Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)分配已分區(qū)的磁盤，并具有條帶化（Striping）和鏡像（Mirroring）的首選項(xiàng)。Oracle ASM 管理磁盤空間，在所有可用資源之間分配 I/O 負(fù)載，以優(yōu)化性能，同時(shí)消除了手動(dòng) I/O 調(diào)整的需要。

ASM 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

Oracle 可以將數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)為 ASM 磁盤組（ASM disk group）中的一個(gè) ASM 文件（也可以存儲(chǔ)其他類型的數(shù)據(jù)庫(kù)文件）。

以下重要概念：

ASM磁盤：是分配給 ASM 磁盤組的存儲(chǔ)設(shè)備。ASM 磁盤可以是一個(gè)物理磁盤，也可以是一個(gè)分區(qū)、存儲(chǔ)陣列（storage array）中的一個(gè)邏輯單元號(hào)（Logical unit number, LUN）、一個(gè)邏輯卷、或者一個(gè)網(wǎng)絡(luò)附屬文件（network-attached file）。

ASM磁盤組：是 ASM 作為一個(gè)邏輯單元來管理的一個(gè) ASM 磁盤的集合。在磁盤組內(nèi)，Oracle ASM 會(huì)為數(shù)據(jù)庫(kù)文件暴露一個(gè)文件系統(tǒng)接口。磁盤組內(nèi)存儲(chǔ)的文件內(nèi)容是均勻分布或者條帶化的，以解決熱點(diǎn)問題并提供一致的性能。

ASM文件：是存儲(chǔ)在磁盤組中的文件。可以將 Oracle 中的數(shù)據(jù)文件、控制文件、在線重做日志等其它類型的文件存儲(chǔ)為 ASM 文件。ASM 文件名以加號(hào)和ASM 磁盤組文件名開頭，例如 +DISKGROUP/DB_INSTANCE/DATAFILE/tablepsace.256.167523。

ASM區(qū)（ASM extents）：是 ASM 文件的一部分。一個(gè) ASM 文件由一個(gè)或多個(gè) ASM 區(qū)組成。每個(gè) ASM 區(qū)由一個(gè)磁盤上的一個(gè)或多個(gè)分配單元組成。（注意：這里的ASM 區(qū)與邏輯存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中的區(qū)不一樣。）

ASM分配單元（allocation units）：是 ASM 磁盤組內(nèi)的基本分配單元。分配單元是 Oracle ASM 分配的最小的鄰近的磁盤空間。一個(gè)或多個(gè)分配單元組成一個(gè) ASM區(qū)。

ASM 實(shí)例

ASM 實(shí)例是僅用于管理 ASM 磁盤的特殊 Oracle 實(shí)例。Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例和 ASM 實(shí)例都需要共享訪問 ASM磁盤組中的磁盤。ASM 實(shí)例管理磁盤組的元數(shù)據(jù)，并向數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例提供文件布局信息。數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例不需要經(jīng)過 ASM 實(shí)例就能直接向 ASM 磁盤進(jìn)行 I/O 操作。

Oracle 使用相同的技術(shù)建立 ASM 實(shí)例與數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例。例如，與數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例類似，ASM 實(shí)例也有一個(gè)系統(tǒng)全局區(qū)（System global area, SGA）和后臺(tái)進(jìn)程。但是，ASM 實(shí)例不能掛載數(shù)據(jù)庫(kù)，功能也比數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例少很多。

Oracle管理的文件 vs 用戶管理的文件

Oracle 管理的文件（Oracle managed files）是一個(gè)允許你使用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象（而不是文件名）來說明操作的文件命名策略。例如，你可以創(chuàng)建一個(gè)表空間而無需注明它的數(shù)據(jù)文件。Oracle 管理的文件使得數(shù)據(jù)庫(kù)管理員無需直接管理數(shù)據(jù)庫(kù)中的操作系統(tǒng)文件。Oracle ASM 需要使用 Oracle 管理的文件。

另一方面，通過用戶管理的文件（user-managed files），你可以直接管理數(shù)據(jù)庫(kù)中的操作系統(tǒng)文件。你需要自主決定文件結(jié)構(gòu)和命名。比如，創(chuàng)建一個(gè)表空間時(shí)指定其他名字和其中數(shù)據(jù)文件的路徑。

數(shù)據(jù)文件（data files）

在操作系統(tǒng)層面，Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)文件中。Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)必須至少有一個(gè)數(shù)據(jù)文件。

數(shù)據(jù)文件的用途

每個(gè)未分區(qū)的 schema 對(duì)象（比如表、索引）、對(duì)象的每個(gè)分區(qū)都存儲(chǔ)在自己的段（segment）中。每個(gè)段都只屬于一個(gè)表空間（tablespace）。表空間和數(shù)據(jù)文件存在以下重要區(qū)別：

每個(gè)表空間由一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)文件組成；

一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)表空間的數(shù)據(jù)文件中；

一個(gè)段可以跨越一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)文件，但是不能跨越多個(gè)表空間；

一個(gè)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)必須有 SYSTEM 和 SYSAUX 這兩個(gè)表空間。在數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建時(shí)，Oracle 會(huì)自動(dòng)為 SYSTEM 表空間分配第一批數(shù)據(jù)文件。SYSTEM 表空間中存有數(shù)據(jù)字典（data dictionary），即包含數(shù)據(jù)庫(kù)元數(shù)據(jù)的表的一個(gè)集合。通常，Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)還會(huì)有一個(gè) undo 表空間和一個(gè)臨時(shí)表空間（一般命名為 TEMP）。