Oracle数据库理论知识

数据库基础知识

Oracle数据库端口号：1521

MySQL数据库端口号：3306

设计流程

需求分析，概念结构设计，逻辑结构设计，物理设计，数据库实施，数据库运行和维护。

事务：原子性，一致性，隔离性，持久性。

隔离级别：未提交读，提交读，可重复读，可串行化。

Oracle数据库

物理存储结构

Oracle 数据库系统结构由数据库实例和物理存储结构组成。

在Oracle数据库的存储结构包括物理存储结构和逻辑存储结构。

Oracle数据库物理存储结构

数据文件：用于存储数据库中的所有数据；

控制文件：用于记录和描述数据库的物理存储结构信息；

重做日志文件：用于记录外部程序（用户）对数据库的改变操作；

归档文件：用于保存已经写满的重做日志文件；

初始化参数文件：用于设置数据库启动时的参数初始值；

跟踪文件：用于记录用户进程、数据库后台进程等的运行情况；

口令文件：用于保存具有SYSDBA，SYSOPER权限的用户名和SYS用户口令；

警告文件：用于记录数据库的重要活动以及发生的错误；

备份文件：用于存放数据库备份所产生的文件。

数据文件

用于保存数据库中所有数据的文件。

数据文件与表空间的关系 :

1. 一个表空间可以包含几个数据文件

2. 一个数据文件只能从属于一个表空间

逻辑存储结构

逻辑存储结构是从逻辑的角度来分析数据库的构成的，是数据库创建后利用逻辑概念来描述Oracle数据库内部数据的组织和管理形式。p逻辑结构单元类型

数据块：BLOCK

区：EXTENT

段：SEGMENT

表空间：ABLESPACE

表空间

Oracle数据库在逻辑上可以划分为一系列的逻辑空间，每一个逻辑空间就可以称为一个表空间。

数据库、表空间、数据文件、数据库对象之间的关系 ：

1. 一个数据库由有一个或多个表空间构成，不同表空间用于存放不同应用的数据，表空间大小决定了数据库的大小。

2. 一个表空间对应一个或多个数据文件，数据文件大小决定了表空间的大小。一个数据文件只能从属于一个表空间。

块

• 最小的 I/O单元

• 在数据库创建时设置，不可更改

• 分为p标准块和非标准块

数据库块结构

p块头部包括标题、表目录、行目录三部分。

标题包含块的一般属性信息，如块的物理地址、块所属段的类型等；

表目录包含数据块中保存的表的信息；

行目录包含数据块中的行地址等信息。

存储区包括行数据区和空闲区两部分。

行数据区是已经使用的空间，保存数据库的对象数据；

空闲区是尚未使用的存储空间，用于存放新的行或用来更新已存在的行。

区

区是由一系列连续的数据块构成的逻辑存储单元，是存储空间分配与回收的最小单位。

当创建一个数据库对象时，Oracle为对象分配若干个区，以构成一个段来为对象提供初始的存储空间。

当段中已分配的区都写满后，Oracle会为段分配一个新区，以容纳更多的数据。

段

段是由一个或多个扩展区组成的逻辑存储单元。

数据库模式对象在逻辑上是以段来占据表空间的大小。

段代表特定数据类型的数据存储结构。

段的类型：

数据段：用来存储表或簇的数据，可以细分为表数据段、索引表数据段、分区表数据段及簇数据段四种。

索引段：用来存放索引信息，主要包括存储ROWID和索引键。

临时段：当用户进行排序查询时，如果在指定的内存无法完成排序，Oracle将自动从用户默认的临时表空间中指派临时段进行排序。会话结束，数据将从临时段中自动删除。

回滚段：回滚段用于保存数据库的回滚信息，包含当前未提交事务所修改的数据的原始版本。

数据库实例

数据库管理系统是处于用户与物理数据库之间的Oracle数据库主要由放在磁盘中的物理数据库和对物理数据库进行管理的数据库管理系统。一个中间层软件，又称为实例，由一系列内存结构和后台进程组成。

数据库与实例的关系

单实例数据库系统

多实例数据库系统

实例组成

内存结构：系统全局区（SGA）和程序全局区（PGA）

后台进程组成

SGA是由Oracle分配的共享内存结构，包含一个数据库实例共享的数据和控制信息。当多个用户同时连接同一个实例时，SGA数据可供多个用户共享，SGA又称为共享全局区（Shared Global Area）。用户对数据库的各种操作主要在SGA中进行。该内存区随数据库实例的创建而分配，随实例的终止而释放。

PGA是在用户进程连接数据库、创建一个会话时，由Oracle为用户分配的内存区域，保存当前用户私有的数据和控制信息，因此该区又称为私有全局区（Private Global Area）。每个服务器进程只能访问自己的PGA，所有服务器进程的PGA总和即为实例的PGA的大小。

SGA 包含的内存结构有：数据高速缓冲区、共享池、重做日志缓冲区、大型池、Java流池、其他结构。

数据高速缓存区工作过程

缓冲块的类型

脏缓存块（Dirty Buffers）

脏缓存块中保存的是已经被修改过的数据。当一条SQL语句对某个缓存块中的数据进行修改后，这个缓存块就被标记为脏缓存块。它们最终将由DBWR进程写入数据文件，以永久性地保存修改结

空闲缓存块（Free Buffers）

空闲缓存块中不包含任何数据，它们等待后台进程或服务器进程向其中写入数据。当Oracle从数据文件中读取数据时，将会寻找空闲缓存块，以便将数据写入其中

命中缓存块（Pinned Buffers）

正被使用，或者被显式地声明为保留的缓存块。这些缓存块始终保留在数据高速缓冲区中，不会被换出内存。

模式对象

模式

是指一系列逻辑数据结构或对象的集合。

模式与用户相对应，一个模式只能被一个数据库用户所拥有，并且模式的名称与这个用户的名称相同。

如果用户以NORMAL身份登录，则进入同名模式；

若以SYSDBA身份登录，则进入SYS模式；

如果以SYSOPER身份登录，则进入PUBLIC模式。

表约束

在表中定义的用于维护数据库完整性的一些规则。通过对表中列定义约束，可以防止在执行DML操作时，将不符合要求的数据插入到表中。

在Oracle数据库中对列的约束包括主键约束、惟一性约束、检查约束、外键约束和空/非空约束等5种，定义方法有表级约束和列级约束2种。

索引

索引是为了加速对表中元组的检索而创建的一种分散存储结构。

是对表而建立的，由除存放表的数据页面以外的索引页面组成，独立于被索引的表。

通过使用索引加速行的检索，但减慢更新的速度。

快速定位数据，减少磁盘 I/O。

Oracle自动使用、维护索引。

索引使用原则：

1. 导入数据后再创建索引。

2. 在适当的表和字段上创建索引。

3. 合理设置复合索引中的字段顺序。

4. 限制表中索引的数目。

5. 为索引设置合适的PCTFREE参数。

6. 选择存储索引的表空间。

分区表

分区原则：

1. 表的大小超过2GB

2. 要对一个表进行并行DML操作，必须分区

3. 为了平衡硬盘的I/O操作，将一个表分散存储在不同的表空间中，必须对它进行分区

4. 如果需要将表一部分设置为只读，另一部分为可更新的，必须对表进行分区

范围分区：

范围分区是按照分区列值的范围来对表进行分区的。

通过PARTITION BY RANGE子句说明根据范围进行分区，其后括号中列出分区列，可以进行多列分区。每个分区以PARTITION关键字开头，其后是分区名。VALUES LESS THAN子句用于设置分区中分区列值的范围。可以对每个分区的存储进行设置，也可以对所有分区采用默认的存储设置。

列表分区：

如果分区列的值并不能划分范围（非数值类型或日期类型），同时分区列的取值范围只是一个包含少数值的集合，则可以对表进行列表分区（LIST），如按地区、性别等分区。

与范围分区不同，列表分区不支持多列分区，只能根据一个单独的列来进行分区。创建列表分区时需要指定分区列和分区描述。

通过PARTITION BY LIST子句说明根据列表进行分区，其后括号中列出分区列。每个分区以PARTITION关键字开头，其后是分区名。VALUES子句用于设置分区所对应的分区列取值。

散列分区：

在进行范围分区或列表分区时，由于无法对各个分区中可能具有的记录数量进行预测，可能导致数据在各个分区中分布不均衡，某个分区中数据很多，而某个分区中数据很少。此时可以采用散列分区（HASH）方法，在指定数量的分区中均等地分配数据。

为了创建散列分区，需要指定分区列、分区数量或单独的分区描述。

通过PARTITION BY HASH指定分区方法，其后的括号指定分区列。使用PARTITION子句指定每个分区名称和其存储空间。或者使用PARTITIONS子句指定分区数量，用STORE IN子句指定分区存储空间。

复合分区：

复合分区包括：范围-列表复合分区，范围-散列复合分区。

范围-列表复合分区先对表进行范围分区，然后再对每个分区进行列表分区，即在一个范围分区中创建多个列表子分区。

范围-散列复合分区先对表进行范围分区，然后再对每个分区进行散列分区，即在一个范围分区中创建多个散列子分区。

分区索引：

本地分区索引是指为分区表中的各个分区单独建立索引分区，各个索引分区之间是相互独立的。

全局分区索引与表分区方法类似，索引分区方法也包括范围分区、列表分区、散列分区和复合分区4种。在指明分区方法时使用GLOBAL关键字标识全局分区索引。

全局非分区索引 为分区表创建全局非分区索引与为标准表创建索引一样。

视图

视图是从一个或多个表或视图中提取出来的数据的一种表现形式。在数据库中只有视图的定义，而没有实际对应“表”的存在，因此视图是一个“虚”表。当对视图进行操作时，系统根据视图定义临时生成数据。

通过视图的使用可以提高数据安全性、隐藏数据的复杂性、简化查询语句、分离应用程序与基础表、保存复杂查询等。

序列

序列用于产生惟一序号的数据库对象，用于为多个数据库用户依次生成不重复的连续整数。

同义词

同义词是数据库中表、索引、视图或其他模式对象的一个别名。利用同义词，一方面为数据库对象提供一定的安全性保证，例如可以隐藏对象的实际名称和所有者信息，或隐藏分布式数据库中远程对象的位置信息；另一个方面是简化对象访问。此外，当数据库对象改变时，只需要修改同义词而不需要修改应用程序。

同义词分为私有同义词和公有同义词两种。私有同义词只能被创建它的用户所拥有，该用户可以控制其他用户是否有权使用该同义词；公有同义词被用户组PUBLIC拥有，数据库所有用户都可以使用公有同义词。

数据库链接

数据库链接是在分布式数据库应用环境中的一个数据库与另一个数据库之间的通信途径，将远程数据库映射到本地。所有能够访问本地数据库链接的应用程序即可访问远程数据库中的模式对象。

当用户正在访问一个本地数据库同时，需要访问其他非本地数据库的数据时，就需要使用数据库链接。数据库链接分为私有和公有两种类型。

安全管理

数据库的安全性主要包括两个方面的含义：

1. 一方面是防止非法用户对数据库的访问，未授权的用户不能登录数据库；

2. 另一方面是每个数据库用户都有不同的操作权限，只能进行自己权限范围内的操作。

Oracle数据安全控制机制 ：用户管理、权限管理、角色管理 、表空间设置和配额用户资源限制、数据库审计。

Oracle数据库的安全可以分为两类：

1. 系统安全性是指在系统级控制数据库的存取和使用的机制，包括有效的用户名与口令的组合、用户是否被授权可连接数据库、用户创建数据库对象时可以使用的磁盘空间大小、用户的资源限制、是否启动了数据库审计功能，以及用户可进行哪些系统操作等。

2. 数据安全性是指在对象级控制数据库的存取和使用机制，包括用户可存取的模式对象和在该对象上允许进行的操作等。

用户

SYS：是数据库中具有最高权限的数据库管理员，可以启动、修改和关闭数据库，拥有数据字典；

SYSTEM：是一个辅助的数据库管理员，不能启动和关闭数据库，但可以进行其他一些管理工作，如创建用户、删除用户等。

SCOTT：是一个用于测试网络连接的用户，其口令为TIGER。

PUBLIC：实质上是一个用户组，数据库中任何一个用户都属于该组成员。要为数据库中每个用户都授予某个权限，只需把权限授予PUBLIC就可以了。

权限

权限就是执行特定类型SQL命令或访问其他用户的对象的权利。用户在数据库中可以执行什么样的操作，以及可以对哪些对象进行操作，完全取决于该用户所拥有的权限。

系统权限：系统权限是指在数据库级别执行某种操作的权限，或针对某一类对象执行某种操作的权限。例如，CREATE SESSION权限、CREATE ANY TABLE权限。

对象权限：对象权限是指对某个特定的数据库对象执行某种操作的权限。例如，对特定表的插入、删除、修改、查询的权限。

角色管理

所谓角色就是一系列相关权限的集合。