Oracle数据结构

Oracle的数据存储结构

  • 表空间(tablespace)–Oracle中最大的逻辑存储单位
  • 数据文件(data file)–表空间物理存储载体
  • 段(segment)–Oracle中所有占用空间的对象的总称
  • extend–段的组成单位
  • 数据块(data block)–extend的组成单位,是Oracle存储和数据操作的最小单位。

数据块

数据块是Oracle存储和数据操作的最小单位,但不一定和操作系统的os块相同,一个数据块可能有多个os块构成。

数据块的存储属性

PCTFREE (percent free)

为一个块保留的空间百分比,表示数据块在什么情况下可以被insert,默认是10,表示当数据块的可用空间低于10%后,就不可以被insert了,只能被用于update;即:当使用一个block时,在达到pctfree之前,该block是一直可以被插入的,这个时候处在上升期。

PCTUSED (percent used)

当数据块的剩余空间达到PCTFREE之后就不可以insert了,但是进行的delete操作和update操作会释放数据块的空间,如果数据块的空间释放到了PCTUSED之后就可以开始insert数据了。

行链接和行迁移

行迁移——update操作引起的

当一条记录被更新时,数据库引擎首先会尝试在它保存的数据块中寻找足够的空闲空间,如果没有足够的空闲空间可用,这条记录将被拆分为两个部分,第一个部分包括指向第二个部分的rowid,该部分任然保留在原来的数据块中,第二个部分包含所有的具体数据,将保存到另外一个新的数据块中,这个就成为行迁移。

为什么不将整行都放到新的数据块中?
原因是这样会导致该行数据rowid发生变化,而rowid被存储在索引中,也有可能被客户端临时保存在内存中,rowid的变化可能导致查询错误。该行不仅存了本行id还有新行的id。相当于存入了指针,并且保留了头指针。

行链接——insert操作或者update操作引起的

行链接和行迁移不同,行链接是当一条记录太大,在一个数据块中无法存入,这时会被拆分为2个或以上的部分,存储在多个块中,这多个块之间会构造一个链

行链接的原因则可能为:

  • 直接插入大的记录;
  • 更新记录导致记录大于一个数据块,在这时,这样记录可能会同时变为行迁移和行链接。

行迁移和行链接的参考资料:

http://www.2cto.com/database/201410/344139.html

数据块空闲空间

  • 可以手工对数据块进行空闲空间合并,数据会被再次使用
    • 当一个插入或者更新操作哦的行在一个数据块中有足够的空闲空间
    • 并且这个空闲空间是碎片状态,无法满足一行数据的使用
  • oracle不总是自动整碎片的原因是,这会导致一定的系统资源开销

索引数据块的整理

Alter index coalesce——合并同一个branch的数据块(coalesce,合并,聚合)

Alter index REBUILD——重构整个索引段

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SQL> create table t1(id int,score int);

表已创建。

SQL> create index idx_st on t1(id);

索引已创建。

SQL> alter index idx_st coalesce;

索引已更改。

SQL> alter index idx_st rebuild;

索引已更改。

Oracle的读操作

①逻辑读:从内存中读取数据块

②物理读:从磁盘读取数据块到内存

单块读:每次从磁盘读取一个数据块

多块读:每次从磁盘读取多个数据块

Extent-区间

是由一组连续的数据块组成,多个extent构成一个段(segment)。

Oracle11g中创建表之后并不会立刻就分配extent,只有在插入一个数据之后才会分配extent。

关于extent的具体实验效果可以参见如下资料:

http://blog.itpub.net/12798004/viewspace-1250248/

Segment-段

什么是段?

在Oracle表中,凡是分配了空间的对象,都称之为段。

  • 表,表分区
  • 索引,索引分区
  • 大对象(LOB,large object)

段的分类

  • 数据段
  • 临时段
  • 回滚段

临时段

也成为临时表空间。存在临时表空间中的数据成为临时段。

  • 排序,hash,merge…(需要一个中间数据处理区域)
  • 只有在内存空不足时,Oracle才会在临时表空间上创建临时段。
  • 临时段上的操作并不记录redo log

临时表

临时表的概念

临时表就是用来暂时保存临时数据(亦或叫中间数据)的一个数据库对象。

  • Oracle的临时表只存在于某个会话或者事务的生命周期里,此时临时表中的数据只对这个会话可见。
  • 临时表经常被用于存放一个操作的中间数据(数据处理的中间环节)
  • 临时表由于不产生redo,能够提高数据操作的性能。

临时表的分类

根据on commit的设定,可以将临时表分为两类,会话级的临时表和事务级的临时表。

  • on commit delete rows

临时表的默认参数,表示临时表中的数据仅在事务(transaction)过程中有效,当事务提交(commit),临时表的临时段将被自动截断(truncate),但是临时表的结构以及元数据还存在用户的数据字典中,如果临时表完成使命之后,最好删除临时表,否则数据库会残留很多临时表的表结构和元数据。

  • on commit preserve rows

它表示临时表的内容可以跨事物而存在,不过,当该会话结束时,临时表的暂时段将随着会话的结束而被丢弃,临时表中的数据自然也就随之丢弃。但是临时表的结构以及元数据还存储在用户的数据字典中。如果临时表完成它的使命后,最好删除临时表,否则数据库会残留很多临时表的表结构和元数据。

临时表-on commit delete rows

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SQL> create global temporary table t_temp on commit delete rows as select * from
dba_objects;

表已创建。

SQL> select count(*) from t_temp;

COUNT(*)
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0

SQL> insert into t_temp select * from dba_objects;

已创建72635行。

SQL> select count(*) from t_temp;

COUNT(*)
----------
72635

SQL> commit;

提交完成。

SQL> select count(*) from t_temp;

COUNT(*)
----------
0

解释:

创建临时表空的create语句属于DDL语句,虽然创建的时候有初始数据,但是创建之后就相当于进行了一次commit,所以t_temp中并没有数据。insert插入数据之后t_temp表中就有了72635条数据。经过commit操作,数据就直接truncate掉了,但是表还存在着。

临时表-on commit preserve rows

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SQL> create global temporary table t_temp on commit preserve rows as select * from dba_objects;

表已创建。

SQL> select count(*) from t_temp;

COUNT(*)
----------
72675

SQL> insert into t_temp select * from dba_objects;

已创建72675行。

SQL> select count(*) from t_temp;

COUNT(*)
----------
145350

SQL> quit;
从 Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.1.0 - 64bit Production
With the Partitioning, OLAP, Data Mining and Real Application Testing options 断


C:\Users\clg>sqlplus / as sysdba

SQL*Plus: Release 11.2.0.1.0 Production on 星期三 3月 16 20:34:08 2016

Copyright (c) 1982, 2010, Oracle. All rights reserved.


连接到:
Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.1.0 - 64bit Production
With the Partitioning, OLAP, Data Mining and Real Application Testing options

SQL> select count(*) from t_temp;

COUNT(*)
----------
0

SQL> drop table t_temp;

表已删除。

关于临时表的使用可以参见:

https://www.cnblogs.com/kerrycode/p/3285936.html

临时表-索引

临时表也是可以创建索引的,基本使用和表-索引差不多。

段的压缩

Oracle允许对段进行压缩。oracle的数据段压缩技术可以理解为”块级压缩”技术,也就是说是针对block级别的数据压缩。它是在block中引入记号表(symbol表),block中的重复数据在symbol中用一个项(指针)表示,即块中相同的row只存储一条,从而节约了空间。

优点:

  • 减少存储空间
  • 减少处理的数据块
    • 减少内存占用
    • 提高I/O效率
    • 提高查询效率

缺点:

  • 因为要额外对数据做处理,在数据插入时,会消耗更多的资源和时间。

创建压缩表

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create table t_comp compress;

或者是:下创建表,后激活压缩

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SQL> create table t1(id int);

表已创建。

SQL> alter table t1 compress;

表已更改。

段压缩的级别

  • 表空间级
  • 表级
  • 分区
  • 子分区

段的存储管理

MSSM–Manual Segment Space Management

  • 手工设定对象的存储参数:PCTFREE,PCTUSED……

ASSM–Automatic Segment Space Management

  • Oracle自动设定对象的存储参数:只可以手工设定PCTFREE参数,其他参数由Oracle自动设定。

Tablespace-表空间

大文件表空间:bigfile字段

普通的数据文件,收到数据块的限制

  • 每个数据文件最多只能包含2^22-1(4M)个数据块
    • 2k–8G
    • 4k–16G
    • 8k–32G

大数据文件,可以使用2^32(4G)个数据块

  • 2k–8T
  • 4k–16
  • …T

大数据表空间的优势:

  • 减少数据库的数据个数限制(每个数据库64k个数据文件)
  • 方便文件的管理,不需要人工干预表空间的文件大小。
  • 减少数据库对文件头同步的开销。

表空间的管理方式

字典管理表空间(Dictionary-managed tablespaces)

所有表空间存储在数据字典中,统一调配。现在基本不用

本地管理表空间(locally managed tablespace)

本地管理表空间不是在数据词典里存储表空间的,由自由区管理的表空间。用位图来自由的管理区间。一个区间对一个位,如果这个位是1表示已经被占用,0表示未被占用。

词典管理空间表示“中央集权治”,本地管理表空间表示“省市自治区”,一个databases表示中国,tablespaces表示一个省或直辖市。词典管理统一由中央调配。而本地管理表示有高度的自治权利,自已各种资源的分配不用上报中央。

表空间的存储属性

每一个级别的都有自己的管理方式。

数据管理方式

  • local
  • dictionary

段管理

  • ASSM
  • MSSM

extent管理

  • AutoAllocate(自动分配)
  • Uniform(统一大小分配)
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