Oracle 进程结构

后台进程

主要后台进程

系统监控进程（System Monitor, SMON）

• 功能：执行实例恢复、清理临时段、合并空闲空间等系统级维护任务
• 职责：
  • 实例启动时执行实例恢复
  • 清理不再使用的临时段
  • 合并数据文件中的相邻空闲空间
  • 维护数据字典的一致性
• 重要性：SMON是Oracle数据库最重要的后台进程之一，负责数据库的基本维护

进程监控进程（Process Monitor, PMON）

• 功能：监控和清理异常终止的数据库进程
• 职责：
  • 清理异常终止的服务器进程
  • 释放异常终止进程占用的资源
  • 回滚未提交的事务
  • 释放锁资源
  • 向监听进程注册数据库服务
• 重要性：PMON确保数据库进程的健康运行，防止资源泄漏

数据库写入进程（Database Writer, DBWn）

• 功能：将数据库缓冲区高速缓存中的脏数据写入数据文件
• 职责：
  • 当缓冲区达到脏数据阈值时写入
  • 当发生检查点时写入
  • 当需要新缓冲区且没有可用缓冲区时写入
  • 当表空间变为只读或离线时写入
• 数量：Oracle 10g及以上版本支持多个DBWn进程（DBW0-DBW9, DBWa-DBWj）
• 重要性：DBWn直接影响数据库的I/O性能

日志写入进程（Log Writer, LGWR）

• 功能：将重做日志缓冲区中的重做记录写入重做日志文件
• 职责：
  • 当事务提交时写入
  • 当日志缓冲区达到1/3满或包含1MB重做数据时写入
  • 每3秒写入一次
  • 当DBWn需要写入脏缓冲区且这些缓冲区的重做记录尚未写入时写入
• 重要性：LGWR确保事务的持久性，是Oracle事务处理的关键进程

检查点进程（Checkpoint, CKPT）

• 功能：在数据库发生检查点时更新控制文件和数据文件头
• 职责：
  • 更新控制文件中的检查点信息
  • 更新数据文件头中的检查点信息
  • 通知DBWn将脏缓冲区写入数据文件
• 重要性：CKPT确保数据库的一致性，加速实例恢复过程

恢复进程（Recoverer, RECO）

• 功能：处理分布式事务的恢复
• 职责：
  • 自动恢复失败的分布式事务
  • 解决分布式事务中的悬而未决事务
• 重要性：RECO确保分布式事务的完整性

归档进程（Archiver, ARCn）

• 功能：在归档模式下，将重做日志文件归档到归档日志文件
• 职责：
  • 当重做日志文件切换时，将旧的重做日志文件复制到归档目录
  • 生成归档日志文件
  • 维护归档日志文件的完整性
• 数量：支持多个ARCn进程（ARC0-ARC9）
• 重要性：ARCn确保数据库可以进行完全恢复，是备份恢复策略的关键组成部分

作业队列进程（Job Queue Processes, Jnnn）

• 功能：执行数据库作业和调度任务
• 职责：
  • 执行DBMS_JOB提交的作业
  • 执行Oracle Scheduler调度的任务
• 数量：由JOB_QUEUE_PROCESSES参数控制
• 重要性：Jnnn负责数据库自动化任务的执行

快照刷新进程（Snapshot Refresh Processes, Qmnn）

• 功能：刷新物化视图
• 职责：
  • 执行物化视图的刷新操作
  • 管理物化视图的刷新队列
• 数量：由AQ_TM_PROCESSES参数控制
• 重要性：Qmnn确保物化视图数据的及时性

内存管理器进程（Memory Manager, MMAN）

• 功能：在自动内存管理（AMM）模式下管理内存分配
• 职责：
  • 监控内存使用情况
  • 根据需要调整SGA和PGA的大小
  • 确保内存资源的合理分配
• 重要性：MMAN是Oracle 11g引入的进程，负责自动内存管理

自动诊断仓库进程（Automatic Diagnostic Repository, AD00）

• 功能：管理自动诊断仓库（ADR）
• 职责：
  • 收集和处理诊断数据
  • 生成事件打包文件
  • 管理ADR的空间使用
• 重要性：AD00是Oracle 11g引入的进程，负责数据库的自我诊断

空间管理协调进程（Space Management Coordinator, SMCO）

• 功能：协调空间管理任务
• 职责：
  • 管理段的空间分配
  • 执行空间回收操作
  • 协调空间管理相关的后台任务
• 重要性：SMCO是Oracle 11g引入的进程，负责自动空间管理

可选后台进程

并行查询协调进程（Parallel Query Coordinator, PQ Coordinator）

• 功能：协调并行查询操作
• 职责：
  • 将查询分解为子任务
  • 分配子任务给并行执行服务器
  • 收集和汇总查询结果
• 重要性：PQ Coordinator提高大型查询的性能

并行执行服务器进程（Parallel Execution Servers, Pnnn）

• 功能：执行并行查询的子任务
• 职责：
  • 执行分配的子查询任务
  • 向并行查询协调进程返回结果
• 数量：由PARALLEL_MAX_SERVERS参数控制
• 重要性：Pnnn是并行查询的实际执行者

高级队列进程（Advanced Queueing Processes, AQnn）

• 功能：管理高级队列
• 职责：
  • 处理队列消息
  • 管理队列订阅
  • 执行队列监控任务
• 重要性：AQnn支持Oracle的消息传递功能

数据 guard 进程（Data Guard Processes）

• 功能：支持Data Guard功能
• 职责：
  • 日志传输进程（Log Transport Process）：将重做日志传输到备用数据库
  • 日志应用进程（Log Apply Process）：将重做日志应用到备用数据库
  • 故障转移协调进程（Failover Coordinator）：协调故障转移操作
• 重要性：Data Guard进程确保备用数据库的同步和可用性

服务器进程

服务器进程类型

专用服务器进程（Dedicated Server Process）

• 功能：为每个用户会话创建一个专用的服务器进程
• 特点：
  • 一个用户会话对应一个服务器进程
  • 服务器进程与用户进程一一对应
  • 资源隔离性好，但资源利用率低
• 适用场景：连接数较少的环境，对安全性和隔离性要求高的场景

共享服务器进程（Shared Server Process）

• 功能：多个用户会话共享一个服务器进程
• 特点：
  • 多个用户会话共享有限的服务器进程
  • 减少服务器进程的数量，提高资源利用率
  • 需要调度器进程（Dispatcher）协调
• 适用场景：连接数较多的环境，如Web应用

服务器进程功能

• 解析SQL语句：将用户提交的SQL语句解析为执行计划
• 执行SQL语句：执行解析后的SQL语句
• 返回结果：将查询结果返回给用户进程
• 管理会话内存：为用户会话分配和管理PGA内存
• 处理事务：执行用户提交的事务，确保事务的ACID特性

服务器进程管理

专用服务器模式管理

• 参数：DEDICATED_SERVERS 参数控制专用服务器进程的最大数量
• 监控：通过 V$PROCESS 视图监控专用服务器进程
• 调整：根据用户连接数和服务器资源调整专用服务器进程的数量

共享服务器模式管理

• 参数：
  • SHARED_SERVERS：共享服务器进程的最小数量
  • MAX_SHARED_SERVERS：共享服务器进程的最大数量
  • DISPATCHERS：调度器进程的配置
• 监控：通过 V$SHARED_SERVER 和 V$DISPATCHER 视图监控
• 调整：根据用户连接数和服务器资源调整共享服务器进程的数量

用户进程

用户进程类型

客户端应用进程

• 功能：用户直接运行的客户端应用程序
• 例子：
  • SQL*Plus命令行工具
  • Oracle SQL Developer图形界面工具
  • 自定义的客户端应用程序
• 特点：直接与用户交互，生成SQL语句并发送给服务器进程

应用服务器进程

• 功能：中间层应用服务器创建的进程
• 例子：
  • Web应用服务器进程
  • 应用服务器连接池进程
• 特点：通过连接池管理数据库连接，提高连接效率

用户进程与服务器进程的通信

本地连接

• 通信方式：通过操作系统的进程间通信机制
• 特点：通信速度快，适用于客户端和数据库在同一台机器上的场景

网络连接

• 通信方式：通过网络协议（如TCP/IP）
• 特点：支持远程连接，适用于客户端和数据库在不同机器上的场景
• 组件：需要Oracle Net Services（SQL*Net）支持

进程间通信

进程间通信方式

共享内存通信

• 方式：通过SGA中的共享内存结构通信
• 特点：速度快，效率高
• 应用：后台进程之间通过SGA共享信息

信号通信

• 方式：通过操作系统信号通信
• 特点：简单，用于通知事件
• 应用：进程间发送通知，如进程终止信号

管道通信

• 方式：通过操作系统管道通信
• 特点：用于进程间的数据传输
• 应用：服务器进程与用户进程之间的通信

网络通信

• 方式：通过网络协议通信
• 特点：支持远程通信
• 应用：分布式数据库环境中的进程通信

进程间通信机制

闩锁（Latches）

• 功能：保护SGA中共享数据结构的互斥访问
• 特点：轻量级锁，用于短期持有
• 应用：保护缓冲区缓存、共享池等共享资源

锁（Locks）

• 功能：保护数据库对象的并发访问
• 特点：重量级锁，用于长期持有
• 应用：保护表、行等数据库对象

信号量（Semaphores）

• 功能：协调进程对共享资源的访问
• 特点：操作系统级别的同步机制
• 应用：控制进程对SGA的访问

进程管理

进程创建

后台进程创建

• 时机：数据库实例启动时
• 方式：由Oracle实例自动创建
• 控制：根据数据库配置和版本自动决定创建哪些后台进程

服务器进程创建

• 时机：用户连接到数据库时
• 方式：
  • 专用服务器模式：为每个连接创建一个服务器进程
  • 共享服务器模式：根据需要创建服务器进程，最多不超过MAX_SHARED_SERVERS

用户进程创建

• 时机：用户启动客户端应用程序时
• 方式：由用户应用程序创建
• 控制：由用户或应用程序控制

进程终止

后台进程终止

• 正常终止：数据库实例关闭时
• 异常终止：进程崩溃或被操作系统终止
• 影响：后台进程异常终止可能导致数据库实例崩溃

服务器进程终止

• 正常终止：用户会话结束时
• 异常终止：进程崩溃或被操作系统终止
• 影响：服务器进程异常终止会导致用户会话中断，PMON会清理相关资源

用户进程终止

• 正常终止：用户关闭客户端应用程序时
• 异常终止：进程崩溃或被操作系统终止
• 影响：用户进程异常终止会导致服务器进程成为僵尸进程，PMON会清理相关资源

进程参数配置

后台进程参数

参数	描述	默认值	建议值
PROCESSES	数据库最大进程数	300	根据实际连接数设置
SESSIONS	数据库最大会话数	自动计算	通常为PROCESSES的1.1倍
TRANSACTIONS	数据库最大事务数	自动计算	通常为SESSIONS的1.1倍
JOB_QUEUE_PROCESSES	作业队列进程数	1000	根据作业数量设置
PARALLEL_MAX_SERVERS	最大并行执行服务器进程数	自动计算	根据CPU核心数设置
DB_WRITER_PROCESSES	数据库写入进程数	自动计算	根据CPU核心数和I/O子系统设置
LOG_ARCHIVE_MAX_PROCESSES	最大归档进程数	4	根据归档需求设置

服务器进程参数

参数	描述	默认值	建议值
SHARED_SERVERS	共享服务器进程的最小数量	0	根据共享服务器模式的连接数设置
MAX_SHARED_SERVERS	共享服务器进程的最大数量	0	根据共享服务器模式的最大连接数设置
DISPATCHERS	调度器进程配置	(PROTOCOL=TCP)	根据网络协议和连接数设置
MAX_DISPATCHERS	最大调度器进程数	5	根据连接数设置

进程监控

进程监控视图

进程监控视图

• V$PROCESS：显示数据库中所有进程的信息
• V$BGPROCESS：显示后台进程的信息
• V$SESSION：显示用户会话的信息
• V$SHARED_SERVER：显示共享服务器进程的信息
• V$DISPATCHER：显示调度器进程的信息
• V$PX_PROCESS：显示并行执行服务器进程的信息

进程性能视图

• V$SYSSTAT：显示系统级别的性能统计信息
• V$SESSTAT：显示会话级别的性能统计信息
• V$PROCESS_MEMORY：显示进程的内存使用情况
• V$LATCH：显示闩锁的使用情况
• V$LOCK：显示锁的使用情况

进程监控工具

Oracle Enterprise Manager

• 功能：图形化界面监控数据库进程
• 优势：直观，易于使用，提供实时监控
• 组件：进程仪表板，进程性能图表

SQL*Plus和SQL Developer

• 功能：通过查询动态性能视图监控进程
• 优势：灵活，可定制监控内容
• 命令：使用SQL语句查询V$PROCESS等视图

OS级监控工具

• 功能：监控操作系统级别的进程
• 工具：
  • Windows：任务管理器，性能监视器
  • Linux/Unix：top，ps，vmstat
• 优势：可以监控进程的系统资源使用情况

进程监控指标

进程数量

• 后台进程数：根据数据库版本和配置不同而不同
• 服务器进程数：根据连接数和服务器模式不同而不同
• 最大进程数：不应超过PROCESSES参数的限制

进程资源使用

• CPU使用率：每个进程的CPU使用率
• 内存使用率：每个进程的内存使用情况
• I/O使用率：每个进程的I/O操作情况
• 会话数：每个服务器进程处理的会话数

进程等待事件

• latch waits：闩锁等待事件
• enqueue waits：锁等待事件
• buffer waits：缓冲区等待事件
• I/O waits：I/O等待事件

进程故障处理

后台进程故障

后台进程崩溃

• 症状：数据库实例可能崩溃，警报日志中出现错误信息
• 处理：
  • 检查警报日志，确定崩溃原因
  • 重启数据库实例
  • 分析根本原因，防止再次发生

后台进程挂起

• 症状：数据库性能下降，相关操作无法完成
• 处理：
  • 检查进程状态和等待事件
  • 尝试终止并重启挂起的进程
  • 如果无法解决，重启数据库实例

服务器进程故障

服务器进程崩溃

• 症状：用户会话中断，PMON会清理相关资源
• 处理：
  • 用户重新连接数据库
  • 检查崩溃原因，防止再次发生

服务器进程资源耗尽

• 症状：进程CPU或内存使用率过高，影响其他进程
• 处理：
  • 识别资源耗尽的进程
  • 分析原因，可能是SQL语句问题或会话泄漏
  • 终止异常进程，优化相关SQL语句

用户进程故障

用户进程崩溃

• 症状：用户会话中断，服务器进程成为僵尸进程
• 处理：
  • PMON会自动清理僵尸进程
  • 用户重新启动应用程序

用户进程连接泄漏

• 症状：数据库连接数持续增长，最终达到PROCESSES限制
• 处理：
  • 识别泄漏连接的应用程序
  • 修复应用程序，确保正确关闭连接
  • 使用连接池管理数据库连接

不同版本的进程结构差异

Oracle 9i

• 进程结构：基本的后台进程，如SMON、PMON、DBWn、LGWR、CKPT等
• 新增进程：引入了并行执行服务器进程
• 限制：支持的后台进程数量较少

Oracle 10g

• 进程结构：增强了后台进程功能
• 新增进程：
  • 支持多个DBWn进程
  • 引入了自动工作负载仓库进程
• 改进：共享服务器模式的性能和可靠性提升

Oracle 11g

• 进程结构：进一步增强了后台进程功能
• 新增进程：
  • 内存管理器进程（MMAN）
  • 自动诊断仓库进程（AD00）
  • 空间管理协调进程（SMCO）
• 改进：进程管理更加自动化和智能化

Oracle 12c

• 进程结构：支持多租户架构的进程结构
• 新增进程：
  • 多租户相关进程
  • 数据优化进程
• 改进：进程管理更加灵活，支持容器数据库和可插拔数据库

Oracle 18c/19c

• 进程结构：进一步优化了进程结构
• 新增进程：
  • 自动化相关进程
  • 安全增强进程
• 改进：进程性能和可靠性进一步提升，支持更多的自动化功能

进程结构最佳实践

进程配置最佳实践

• 根据硬件资源配置：根据服务器的CPU核心数、内存大小和I/O能力配置进程参数
• 根据工作负载配置：根据数据库的工作负载类型和连接数配置进程参数
• 使用自动配置：对于大多数环境，建议使用Oracle的自动配置功能
• 监控和调整：定期监控进程使用情况，根据需要调整进程参数

不同环境的进程配置建议

开发环境

• 进程配置：进程参数可以相对较小
• 连接模式：建议使用专用服务器模式
• 参数设置：PROCESSES设置为100-200

测试环境

• 进程配置：进程参数应接近生产环境
• 连接模式：根据测试需求选择专用或共享服务器模式
• 参数设置：根据测试工作负载调整进程参数

生产环境

• 进程配置：进程参数应充足
• 连接模式：
  • 连接数较少：使用专用服务器模式
  • 连接数较多：使用共享服务器模式
• 参数设置：根据实际工作负载和硬件资源调整
• 监控：建立完善的进程监控机制

进程管理最佳实践

• 定期监控：定期监控进程状态和资源使用情况
• 优化SQL语句：减少长时间运行的SQL语句，避免进程资源耗尽
• 使用连接池：使用连接池管理数据库连接，减少服务器进程数量
• 设置合理的超时：设置会话超时，避免空闲连接占用资源
• 定期重启：对于长时间运行的数据库，定期重启以清理内存泄漏

进程结构与其他组件的关系

进程结构与内存结构的关系

• SGA：后台进程和服务器进程共享SGA内存
• PGA：每个服务器进程和用户进程有自己的PGA内存
• 内存分配：进程管理内存的分配和使用
• 内存监控：进程监控内存使用情况，避免内存泄漏

进程结构与物理结构的关系

• 数据文件：DBWn进程负责将数据写入数据文件
• 重做日志文件：LGWR进程负责将重做日志写入重做日志文件
• 控制文件：CKPT进程负责更新控制文件
• 归档日志文件：ARCn进程负责创建归档日志文件

进程结构与逻辑结构的关系

• 表空间：进程管理表空间的状态和操作
• 段：进程管理段的空间分配和回收
• 数据库对象：进程执行对数据库对象的操作
• 事务：进程管理事务的执行和提交

常见问题（FAQ）

Q1: Oracle数据库的进程结构主要包括哪些部分？

A1: Oracle数据库的进程结构主要包括三大部分：

• 后台进程：数据库实例启动时自动创建的进程，执行系统级维护任务
• 服务器进程：处理用户请求的进程，执行SQL语句和PL/SQL程序
• 用户进程：用户客户端应用程序创建的进程，与服务器进程通信

Q2: 什么是专用服务器模式和共享服务器模式？它们有什么区别？

A2: 专用服务器模式和共享服务器模式是Oracle数据库的两种连接模式：

• 专用服务器模式：为每个用户会话创建一个专用的服务器进程，资源隔离性好，但资源利用率低
• 共享服务器模式：多个用户会话共享一个服务器进程，资源利用率高，但隔离性较差
• 区别：专用服务器模式适合连接数较少的环境，共享服务器模式适合连接数较多的环境

Q3: 如何监控Oracle数据库的进程？

A3: 监控Oracle数据库进程的方法：

• 使用动态性能视图：查询V$PROCESS、V$BGPROCESS、V$SESSION等视图
• 使用Oracle Enterprise Manager：图形化界面监控进程状态和性能
• 使用操作系统工具：如Windows的任务管理器、Linux的top和ps命令
• 查看警报日志：了解进程的启动、终止和错误信息

Q4: 如何优化Oracle数据库的进程配置？

A4: 优化Oracle数据库进程配置的方法：

• 根据硬件资源：根据CPU核心数、内存大小和I/O能力配置进程参数
• 根据工作负载：根据数据库的工作负载类型和连接数配置进程参数
• 使用自动配置：对于大多数环境，建议使用Oracle的自动配置功能
• 监控和调整：定期监控进程使用情况，根据需要调整进程参数
• 使用连接池：使用连接池管理数据库连接，减少服务器进程数量

Q5: 后台进程异常终止会对数据库产生什么影响？

A5: 后台进程异常终止对数据库的影响：

• 核心后台进程：如SMON、PMON、DBWn、LGWR等异常终止会导致数据库实例崩溃
• 非核心后台进程：如ARCn、Jnnn等异常终止不会导致数据库实例崩溃，但会影响相关功能
• 处理方法：后台进程异常终止后，应检查警报日志，确定崩溃原因，重启数据库实例，并采取措施防止再次发生

Q6: 如何处理数据库连接数达到上限的问题？

A6: 处理数据库连接数达到上限的方法：

• 检查连接数：查询V$SESSION视图，了解当前连接数和连接来源
• 识别泄漏连接：找出长时间空闲的连接或泄漏的连接
• 调整参数：适当增加PROCESSES和SESSIONS参数的值
• 优化应用程序：修复应用程序，确保正确关闭连接
• 使用连接池：使用连接池管理数据库连接，减少连接数

Q7: 什么是Oracle的并行执行服务器进程？如何配置？

A7: Oracle的并行执行服务器进程是用于执行并行查询和DML操作的进程：

• 功能：将大型查询分解为子任务，并行执行，提高查询性能
• 配置：通过以下参数配置
  • PARALLEL_MAX_SERVERS：最大并行执行服务器进程数
  • PARALLEL_SERVERS_TARGET：目标并行执行服务器进程数
  • PARALLEL_DEGREE_POLICY：并行度策略
• 适用场景：大型数据仓库和OLAP环境，处理大型查询和批量操作

Q8: 如何识别和处理资源耗尽的进程？

A8: 识别和处理资源耗尽的进程的方法：

• 识别：
  • 使用操作系统工具监控进程的CPU和内存使用率
  • 查询V$PROCESS视图，了解进程的资源使用情况
  • 使用Oracle Enterprise Manager监控进程性能
• 处理：
  • 终止异常进程
  • 分析原因，可能是SQL语句问题或会话泄漏
  • 优化相关SQL语句，修复应用程序
  • 设置合理的资源限制，如CPU使用率上限

Q9: Oracle 11g及以上版本新增了哪些后台进程？

A9: Oracle 11g及以上版本新增的后台进程：

• MMAN：内存管理器进程，负责自动内存管理
• AD00：自动诊断仓库进程，负责管理自动诊断仓库
• SMCO：空间管理协调进程，负责协调空间管理任务
• Wnnn：工作进程，用于执行各种后台任务
• FBDA：闪回数据归档进程，负责闪回数据归档功能

Q10: 进程结构对Oracle数据库性能有什么影响？

A10: 进程结构对Oracle数据库性能的影响：

• 后台进程数量：适当的后台进程数量可以提高数据库性能，但过多会消耗系统资源
• 服务器进程模式：专用服务器模式适合连接数较少的环境，共享服务器模式适合连接数较多的环境
• 进程资源使用：进程CPU或内存使用率过高会影响其他进程的性能
• 进程间通信：高效的进程间通信可以提高数据库性能，减少等待时间
• 进程故障：进程故障会导致数据库性能下降或服务中断