Oracle数据库基础理论

1. Oracle数据库体系结构

1.1 实例(Instance)与数据库(Database)的区别

• 实例：一组内存结构和后台进程，用于访问数据库
• 数据库：存储在磁盘上的物理文件集合

1.2 Oracle内存结构

• SGA (System Global Area)：

  • 共享池(Shared Pool)：存储SQL解析树和执行计划
  • 数据库缓冲区高速缓存(Database Buffer Cache)：缓存数据块
  • 重做日志缓冲区(Redo Log Buffer)：记录所有更改
  • 大型池(Large Pool)：用于备份恢复等操作
  • Java池(Java Pool)：支持Java代码执行
  • 流池(Streams Pool)：支持Oracle流功能

• PGA (Program Global Area)：

  • 每个服务器进程私有的内存区域
  • 包含排序区、会话信息、游标状态等

1.3 Oracle进程结构

• 用户进程：客户端应用程序
• 服务器进程：处理用户进程请求
• 后台进程：
  • DBWn (Database Writer)：将脏缓冲区写入数据文件
  • LGWR (Log Writer)：将重做日志缓冲区写入重做日志文件
  • CKPT (Checkpoint)：更新控制文件和数据文件头
  • SMON (System Monitor)：执行实例恢复和清理临时段
  • PMON (Process Monitor)：监视用户进程失败
  • ARCn (Archiver)：归档重做日志文件

2. Oracle存储结构

2.1 逻辑存储结构

• 表空间(Tablespace)：数据库的逻辑划分
• 段(Segment)：特定数据库对象(如表、索引)的存储空间
• 区(Extent)：一组连续的Oracle块
• Oracle块(Block)：最小的I/O单位(通常8KB)

2.2 物理存储结构

• 数据文件(Datafiles)：存储实际数据
• 控制文件(Control files)：记录数据库物理结构
• 重做日志文件(Redo log files)：记录所有数据更改
• 参数文件(Parameter file)：定义实例启动时的配置
• 归档日志文件(Archived log files)：重做日志的历史备份

3. Oracle数据库对象

3.1 基本对象

• 表(Table)：存储数据的基本结构
• 视图(View)：基于一个或多个表的虚拟表
• 索引(Index)：提高数据检索速度
• 序列(Sequence)：生成唯一数字
• 同义词(Synonym)：对象的别名
• 存储过程/函数/触发器：PL/SQL代码单元

3.2 特殊对象

• 分区表(Partitioned Table)：将大表分成小部分
• 物化视图(Materialized View)：存储查询结果的视图
• 外部表(External Table)：访问非Oracle数据文件
• 临时表(Temporary Table)：会话或事务专用的表

4. Oracle事务管理

4.1 ACID特性

• 原子性(Atomicity)：事务是不可分割的工作单位
• 一致性(Consistency)：事务使数据库从一个一致状态变到另一个一致状态
• 隔离性(Isolation)：事务执行不受其他事务干扰
• 持久性(Durability)：事务一旦提交，其结果就是永久性的

4.2 事务控制语句

• COMMIT：提交事务
• ROLLBACK：回滚事务
• SAVEPOINT：在事务中设置保存点
• SET TRANSACTION：设置事务属性

4.3 并发控制

• 锁机制：
  • 行级锁(Row Lock)
  • 表级锁(Table Lock)
  • 死锁检测与解决
• 多版本并发控制(MVCC)：
  • 读一致性(Read Consistency)
  • 快照隔离(Snapshot Isolation)

5. Oracle备份与恢复

5.1 备份类型

• 物理备份：复制数据库文件
• 逻辑备份：使用导出工具(如Data Pump)导出数据

5.2 恢复类型

• 完全恢复：恢复到故障点
• 不完全恢复：恢复到特定时间点
• 闪回技术(Flashback)：
  • 闪回查询(Flashback Query)
  • 闪回表(Flashback Table)
  • 闪回删除(Flashback Drop)
  • 闪回数据库(Flashback Database)

6. Oracle性能优化

6.1 SQL优化

• 执行计划(Execution Plan)分析
• 索引优化策略
• 统计信息收集
• SQL调优顾问(SQL Tuning Advisor)

6.2 内存优化

• 自动共享内存管理(ASMM)
• 自动内存管理(AMM)

6.3 I/O优化

• 表空间和数据文件布局
• ASM (Automatic Storage Management)

7. Oracle高可用性

7.1 RAC (Real Application Clusters)

• 多节点共享存储架构
• 负载均衡与故障转移

7.2 Data Guard

• 主备数据库配置
• 物理备用数据库
• 逻辑备用数据库

7.3 GoldenGate

• 异构数据库间的实时数据复制

8. Oracle安全特性

8.1 用户与权限

• 用户账户管理
• 系统权限与对象权限
• 角色(Role)管理

8.2 数据安全

• 透明数据加密(TDE)
• 虚拟私有数据库(VPD)
• 数据脱敏(Data Redaction)

8.3 审计

• 标准审计
• 精细审计(Fine-Grained Auditing)
• 统一审计(Unified Auditing)

以上是Oracle数据库的基础理论框架，每个部分都可以进一步深入展开。Oracle数据库是一个功能丰富、结构复杂的系统，掌握这些基础理论对于有效使用和管理Oracle数据库至关重要。