印刻数据库

外观

Oracle 物理架构 ​

数据文件 ​

数据文件类型 ​

  • 永久数据文件：存储永久数据，如用户表和索引
  • 临时数据文件：存储临时数据，如排序操作的中间结果
  • UNDO数据文件：存储回滚数据，用于事务回滚和一致性读取

数据文件特性 ​

  • 自动扩展：数据文件可以设置为自动扩展
  • 最大大小：每个数据文件有最大大小限制
  • Bigfile：单个数据文件最大可达128TB
  • Smallfile：传统数据文件，大小较小

数据文件管理 ​

  • 创建数据文件：使用 ALTER TABLESPACE ADD DATAFILE 语句
  • 修改数据文件：使用 ALTER DATABASE DATAFILE 语句
  • 删除数据文件：使用 ALTER TABLESPACE DROP DATAFILE 语句
  • 数据文件状态：ONLINE、OFFLINE、READ ONLY、READ WRITE

数据文件监控 ​

  • 空间使用：监控数据文件的空间使用情况
  • I/O性能：监控数据文件的I/O性能
  • 数据文件信息：通过 V$DATAFILE 和 DBA_DATA_FILES 视图查看

控制文件 ​

控制文件内容 ​

  • 数据库名称和ID：唯一标识数据库
  • 数据文件和重做日志文件信息：位置和状态
  • 检查点信息：数据一致性检查点
  • 归档日志信息：归档日志文件位置
  • 备份信息：RMAN备份信息
  • 数据库创建时间：数据库创建的时间戳

控制文件管理 ​

  • 创建控制文件：使用 CREATE CONTROLFILE 语句
  • 备份控制文件：使用 ALTER DATABASE BACKUP CONTROLFILE 语句
  • 多路复用控制文件：在 init.ora 或 spfile 中配置多个控制文件
  • 控制文件恢复：当控制文件丢失时的恢复方法

控制文件监控 ​

  • 控制文件状态：通过 V$CONTROLFILE 视图查看
  • 控制文件大小：监控控制文件大小变化
  • 控制文件备份：确保控制文件有定期备份

重做日志文件 ​

重做日志功能 ​

  • 事务恢复：在实例崩溃后恢复未提交的事务
  • 介质恢复：在数据文件损坏时恢复数据
  • 数据复制：Data Guard和GoldenGate使用重做日志进行数据复制

重做日志管理 ​

  • 创建重做日志组：使用 ALTER DATABASE ADD LOGFILE GROUP 语句
  • 添加重做日志成员：使用 ALTER DATABASE ADD LOGFILE MEMBER 语句
  • 删除重做日志：使用 ALTER DATABASE DROP LOGFILE 语句
  • 清空重做日志：使用 ALTER DATABASE CLEAR LOGFILE 语句

重做日志状态 ​

  • CURRENT：当前正在使用的重做日志组
  • ACTIVE：包含未 checkpoint 的重做信息
  • INACTIVE：所有重做信息已 checkpoint 到数据文件
  • UNUSED：尚未使用的重做日志组

重做日志监控 ​

  • 重做日志切换：监控重做日志切换频率
  • 归档等待：监控是否有归档等待
  • 重做日志信息：通过 V$LOG 和 V$LOGFILE 视图查看

归档日志文件 ​

归档日志功能 ​

  • 介质恢复：用于数据文件损坏时的恢复
  • 数据库复制：用于Data Guard和GoldenGate的数据复制
  • 时间点恢复：恢复到特定时间点
  • 闪回数据库：用于数据库闪回操作

归档日志管理 ​

  • 启用归档模式：使用 ALTER DATABASE ARCHIVELOG 语句
  • 禁用归档模式：使用 ALTER DATABASE NOARCHIVELOG 语句
  • 归档日志目标：配置归档日志的存储位置
  • 归档日志保留：配置归档日志的保留策略

归档日志监控 ​

  • 归档日志空间：监控归档日志目录的空间使用
  • 归档日志生成率：监控归档日志的生成速率
  • 归档日志信息：通过 V$ARCHIVED_LOG 视图查看

参数文件 ​

服务器参数文件 ​

  • SPFILE：二进制参数文件，支持动态修改参数
  • 自动备份：参数修改时自动备份
  • 默认位置：默认存储在数据库目录中
  • 修改参数：使用 ALTER SYSTEM 语句修改参数

文本参数文件 ​

  • INIT.ORA：文本格式的参数文件
  • 手动修改：需要手动编辑修改参数
  • 静态参数：所有参数都是静态的，需要重启数据库

参数文件管理 ​

  • 创建参数文件：从模板创建参数文件
  • 修改参数：修改参数文件中的参数
  • 备份参数文件：定期备份参数文件
  • 参数文件信息：通过 V$PARAMETER 视图查看

密码文件 ​

密码文件管理 ​

  • 创建密码文件：使用 ORAPWD 工具创建
  • 修改密码文件：使用 ALTER USER 语句修改用户密码
  • 删除密码文件：删除密码文件后需要重新创建
  • 密码文件权限：控制密码文件的访问权限

密码文件监控 ​

  • 密码文件状态：监控密码文件的存在性和完整性
  • 特权用户：监控具有特权的用户

告警日志和跟踪文件 ​

告警日志 ​

  • 告警日志：记录数据库的重要事件和错误信息
  • 位置：默认存储在 ADR（自动诊断仓库）中
  • 内容：数据库启动和关闭信息、错误信息、DDL操作等
  • 监控：定期检查告警日志，及时发现问题

跟踪文件 ​

  • 跟踪文件：记录数据库进程的详细信息
  • 类型：后台进程跟踪文件和用户进程跟踪文件
  • 位置：默认存储在 ADR 中
  • 内容：进程执行的详细信息，用于故障诊断

自动诊断仓库 ​

  • ADR：自动诊断仓库，存储数据库诊断信息
  • 结构：按数据库和实例组织的目录结构
  • 文件：包含告警日志、跟踪文件、健康检查报告等
  • 工具：使用 ADRCI 工具管理 ADR

物理存储结构 ​

存储层次 ​

  • 数据库：由多个表空间组成
  • 表空间：由多个数据文件组成
  • 段：由多个区组成
  • 区：由多个数据块组成
  • 数据块：Oracle最小的存储单位

数据块 ​

  • 数据块大小：默认8KB，可在创建数据库时指定
  • 块结构：数据块包含头部、数据区和空闲区
  • 块格式化：数据块需要格式化后才能使用
  • 块复用：数据删除后，块空间可以复用

区 ​

  • 区大小：由表空间的存储参数决定
  • 区分配：当段需要空间时，分配新的区
  • 区管理：本地管理表空间使用位图管理区分配

段 ​

  • 段类型：表段、索引段、临时段、回滚段等
  • 段存储参数：控制段的存储行为
  • 段空间管理：自动段空间管理使用位图管理段内空间

存储管理 ​

文件系统存储 ​

  • 本地文件系统：使用操作系统的文件系统
  • 网络文件系统：使用NFS等网络文件系统
  • 优缺点：易于管理，但性能可能不如裸设备

裸设备存储 ​

  • 裸设备：直接使用磁盘分区，不经过文件系统
  • 优缺点：性能较好，但管理复杂
  • 使用场景：适用于对性能要求高的数据库

自动存储管理 ​

  • ASM：Oracle自动存储管理，专门为Oracle数据库设计的存储管理解决方案
  • 优点：简化存储管理，提高性能和可靠性
  • 组件：ASM实例、ASM磁盘组、ASM磁盘
  • 特性：条带化、镜像、自动平衡

存储最佳实践 ​

  • 分离存储：将数据文件、重做日志文件和归档日志文件存储在不同的存储设备上
  • I/O均衡：均匀分布I/O负载
  • 冗余：使用RAID等技术提供存储冗余
  • 性能：选择适合数据库工作负载的存储设备

备份和恢复 ​

备份类型 ​

  • 完全备份：备份整个数据库
  • 增量备份：只备份更改的数据
  • 差异备份：备份自上次完全备份以来更改的数据
  • 累积备份：备份自上次累积备份以来更改的数据
  • 归档日志备份：备份归档日志文件

恢复类型 ​

  • 实例恢复：实例崩溃后的自动恢复
  • 介质恢复：数据文件损坏后的恢复
  • 完全恢复：恢复到最新状态
  • 不完全恢复：恢复到特定时间点或SCN
  • 表级恢复：只恢复特定表

备份恢复工具 ​

  • RMAN：Oracle恢复管理器，推荐的备份恢复工具
  • 用户管理的备份：使用操作系统命令进行备份
  • 数据泵：用于逻辑备份和恢复

备份恢复策略 ​

  • 备份频率：根据数据重要性和变更率确定备份频率
  • 备份保留：根据业务需求确定备份保留时间
  • 恢复测试：定期测试备份的可恢复性
  • 灾难恢复：制定灾难恢复计划

高可用性 ​

冗余架构 ​

  • Real Application Clusters (RAC)：多个实例共享存储，提供节点级冗余
  • Data Guard：主备数据库架构，提供站点级冗余
  • GoldenGate：基于日志的复制，提供异构环境的冗余

故障检测和恢复 ​

  • 自动故障转移：在故障发生时自动切换到备用资源
  • 快速启动故障转移：Data Guard的自动故障转移功能
  • 透明应用故障转移：客户端自动重连到可用实例

存储高可用 ​

  • RAID：使用RAID技术提供存储冗余
  • ASM镜像：使用ASM的镜像功能提供存储冗余
  • 存储区域网络：使用SAN提供存储冗余和共享

性能优化 ​

I/O优化 ​

  • 存储选择：选择高性能的存储设备
  • I/O分布：均匀分布I/O负载
  • 存储参数：调整存储参数，如RAID级别
  • 数据文件布局：合理安排数据文件的布局

数据文件优化 ​

  • 表空间设计：为不同类型的数据创建专用表空间
  • 分区策略：为大型表使用分区，提高查询性能
  • 段存储参数：调整段的存储参数
  • 数据压缩：使用数据压缩减少存储空间和I/O

重做日志优化 ​

  • 重做日志大小：设置合适的重做日志大小，减少日志切换频率
  • 重做日志位置：将重做日志存储在高性能存储上
  • 重做日志组：创建足够的重做日志组

控制文件优化 ​

  • 多路复用：至少有2-3个控制文件副本
  • 控制文件位置：将控制文件副本存储在不同的存储设备上

物理架构最佳实践 ​

安装配置 ​

  • 存储规划：在安装前进行详细的存储规划
  • 文件布局：合理安排数据文件、重做日志文件和控制文件的布局
  • 参数配置：根据硬件和工作负载配置合适的参数
  • 备份策略：在数据库创建后立即制定备份策略

日常管理 ​

  • 监控：定期监控物理架构的状态
  • 维护：定期进行物理架构的维护，如空间回收
  • 备份：定期备份数据库和相关文件
  • 优化：根据性能监控结果优化物理架构

故障处理 ​

  • 备份验证：定期验证备份的可恢复性
  • 恢复测试：定期进行恢复测试
  • 故障演练：定期进行故障切换演练
  • 文档：维护详细的物理架构文档

性能调优 ​

  • I/O监控：监控I/O性能，识别I/O瓶颈
  • 存储优化：根据I/O监控结果优化存储
  • 参数调整：根据性能需求调整数据库参数
  • 最佳配置：根据Oracle最佳实践配置物理架构

物理架构与逻辑架构的关系 ​

映射关系 ​

  • 逻辑对象：表、索引等逻辑对象最终映射到物理存储上
  • 表空间：逻辑表空间对应一个或多个物理数据文件
  • 段：逻辑段对应物理存储中的段
  • 区：逻辑区对应物理存储中的区
  • 数据块：逻辑数据块对应物理存储中的数据块

设计考虑 ​

  • 逻辑设计：逻辑架构设计应考虑物理存储的限制
  • 物理设计：物理架构设计应支持逻辑架构的需求
  • 平衡：在逻辑设计和物理设计之间取得平衡
  • 性能：物理架构设计直接影响数据库性能

未来发展趋势 ​

云存储 ​

  • 云存储服务：越来越多的数据库使用云存储服务
  • 弹性存储：根据需求自动调整存储容量
  • 存储即服务：使用云提供商的存储服务

存储技术 ​

  • 闪存存储：越来越多的数据库使用闪存存储
  • 混合存储：结合闪存和传统存储的优势
  • 软件定义存储：使用软件定义存储技术

自动化管理 ​

  • 自动存储管理：ASM功能不断增强
  • 智能存储：存储系统更加智能化
  • 自优化：存储参数自动优化

安全性 ​

  • 存储加密：存储级别的数据加密
  • 安全审计：存储操作的审计
  • 访问控制：更精细的存储访问控制

常见问题（FAQ） ​

Q1: Oracle数据库的物理架构包括哪些组件？ ​

A1: Oracle数据库的物理架构包括以下组件：

  • 数据文件：存储数据库实际数据
  • 控制文件：存储数据库结构信息
  • 重做日志文件：记录数据库的所有变更操作
  • 归档日志文件：重做日志文件的归档副本
  • 参数文件：存储数据库配置参数
  • 密码文件：存储特权用户密码
  • 告警日志和跟踪文件：记录数据库事件和错误信息

Q2: 如何优化Oracle数据库的数据文件布局？ ​

A2: 优化Oracle数据库数据文件布局的方法：

  • 分离存储：将数据文件、重做日志文件和归档日志文件存储在不同的存储设备上
  • I/O均衡：均匀分布I/O负载
  • 表空间分离：为不同类型的数据创建专用表空间
  • 存储性能：将频繁访问的数据存储在高性能存储上
  • 文件大小：合理设置数据文件大小，避免过多的小数据文件

Q3: 控制文件在Oracle数据库中的作用是什么？ ​

A3: 控制文件在Oracle数据库中的作用：

  • 存储数据库结构信息：数据文件和重做日志文件的位置和状态
  • 检查点信息：数据一致性检查点
  • 归档日志信息：归档日志文件位置
  • 备份信息：RMAN备份信息
  • 数据库启动：数据库启动时需要读取控制文件
  • 数据库运行：数据库运行过程中需要访问控制文件

Q4: 如何管理Oracle数据库的重做日志文件？ ​

A4: 管理Oracle数据库重做日志文件的方法：

  • 创建足够的重做日志组：至少需要2个重做日志组
  • 设置合适的重做日志大小：减少日志切换频率
  • 多路复用重做日志：每个重做日志组有多个成员
  • 监控重做日志状态：通过 V$LOG 视图查看
  • 定期检查重做日志：确保重做日志正常工作

Q5: 什么是Oracle的归档模式？如何启用？ ​

A5: Oracle的归档模式和启用方法：

  • 归档模式：数据库运行在归档模式时，重做日志文件会被归档
  • 非归档模式：数据库运行在非归档模式时，重做日志文件不会被归档
  • 启用方法：
    1. 关闭数据库：SHUTDOWN IMMEDIATE
    2. 启动数据库到挂载状态：STARTUP MOUNT
    3. 启用归档模式：ALTER DATABASE ARCHIVELOG
    4. 打开数据库：ALTER DATABASE OPEN

Q6: 如何监控Oracle数据库的物理存储使用情况？ ​

A6: 监控Oracle数据库物理存储使用情况的方法：

  • 数据文件空间：通过 DBA_DATA_FILES 和 DBA_FREE_SPACE 视图查看
  • 表空间使用：通过 DBA_TABLESPACE_USAGE_METRICS 视图查看
  • I/O性能：通过 V$FILESTAT 视图查看
  • 存储监控工具：使用Oracle Enterprise Manager或第三方工具

Q7: Oracle的ASM是什么？它有什么优势？ ​

A7: Oracle的ASM和它的优势：

  • ASM：自动存储管理，是Oracle专门为数据库设计的存储管理解决方案
  • 优势：
    • 简化存储管理
    • 提高性能：自动条带化
    • 提高可靠性：自动镜像
    • 自动平衡：自动在磁盘间平衡数据
    • 易于扩展：可以动态添加磁盘

Q8: 如何备份Oracle数据库的物理文件？ ​

A8: 备份Oracle数据库物理文件的方法：

  • RMAN：使用Oracle恢复管理器备份数据库
  • 冷备份：在数据库关闭状态下备份物理文件
  • 热备份：在数据库打开状态下备份物理文件
  • 增量备份：只备份更改的数据
  • 归档日志备份：备份归档日志文件

Q9: 如何恢复丢失的数据文件？ ​

A9: 恢复丢失的数据文件的方法：

  • 如果有备份：
    1. 将数据文件标记为 offline：ALTER DATABASE DATAFILE '<文件路径>' OFFLINE
    2. 恢复数据文件：RMAN> RESTORE DATAFILE '<文件路径>'
    3. 恢复完成后，将数据文件标记为 online：ALTER DATABASE DATAFILE '<文件路径>' ONLINE
  • 如果没有备份：
    1. 如果是临时表空间的数据文件，只需删除并重建
    2. 如果是永久表空间的数据文件，可能需要从其他来源恢复数据

Q10: 未来Oracle数据库的物理架构会有哪些变化？ ​

A10: 未来Oracle数据库物理架构的可能变化：

  • 云存储：越来越多的数据库使用云存储服务
  • 闪存存储：闪存存储的使用越来越广泛
  • 自动化管理：物理架构管理更加自动化
  • 智能存储：存储系统更加智能化
  • 软件定义存储：软件定义存储的使用增加
  • 安全性：存储级别的安全性增强