• Oracle 存储结构一


    了解块中表行数据的存储

    Oracle数据存储模型

    逻辑结构在左,物理结构在右

     有一个关系使用虚线绘制,表示段与数据文件的多对多关系。之所以使用虚线表示关系,是因为这种多对多关系不应存在。

    表空间实体消除了段与数据文件之间的多对多关系。一个表空间可以包含多个段,而且可以由多个数据文件组成。这意味着,一个段可以分布在多个数据文件中,而任一数据文件可以包含多个段的全部或一部分。

    “段”实体表示存储数据从而需要表空间中的空间的任何数据库对象。典型的段是表,但也存在其他段类型,主要是索引段和撤销段。任何一个段可以仅存在于一个表空间中。

    Oracle块是数据库的基本I/O单元。数据文件设置为连续编号的oracle块。对于表空间而言,Oracle块的大小固定不变(一般而言,数据库中多有表空间的块大小都是相同的),默认大小是8KB。行可能只有数百个字节,因此,一个块中可能有多个行,但在会话需要行时,将从磁盘将整个块读入到数据库缓冲区缓存中。同样,如果数据库缓冲区缓存中的一行中的一列发生了变化,DBWn最终也将整个块协会到源数据文件中,从而覆盖以前的版本。块大小由DB_BLOCK_SIZE参数控制。在创建数据库后,DB_BLOCK_SIZE用于设置构成SYSTEM表空间的数据文件的格式,所以固定不变。如果后来发现块大小不合适,唯一办法是新建一个数据库,并将所有数据传输到其中。块由数据文件中的编号唯一标识,仅块号是不够的。

    如果在管理空间时,每次仅管理一个块,那么将是一项棘手的任务,为此,又将块组合成了区间。区间是一个数据文件中一组连续编号的Oracle块。这些区间可能位于构成表空间的任何或所有数据文件中。可以根据段的维度(区间根据每个段连续编号,从零开始)或数据文件的维度(每个区间在一个文件中,从某个Oracle块编号开头)确定。

    段、区间、块和行

    数据存储在段中。数据字典视图DBA_SEGMENTS描述了数据库中的每个段。

    SYS@ prod>select segment_type,count(1) from dba_segments group by segment_type order by segment_type;
    
    SEGMENT_TYPE         COUNT(1)
    ------------------ ----------
    CLUSTER                    10
    INDEX                    2379
    INDEX PARTITION           300
    LOB PARTITION               1
    LOBINDEX                  724
    LOBSEGMENT                724
    NESTED TABLE               33
    ROLLBACK                    1
    TABLE                    1625
    TABLE PARTITION           144
    TYPE2 UNDO                 10
    
    11 rows selected.
    
    SYS@ prod>

    段类型:

    • TABLE 这些是堆结构的表,其中包含以随机顺序存储的变长度的数据行。虽然典型的段是表段,但要注意,不能说表就是段,还有更复杂的表组织使用其他段类型。
    • INDEX 索引是键值的有序列表,相应的指针ROWID指向每行的物理位置。ROWID指定行位于哪个数据文件的那个Oracle块中,并指定行在块中的编号。
    • TYPE2 UNDO 这些是撤销段(不能讲它们称为“type2 undo”段),存储数据的更改前版本,为了提供完整性(回滚,读取一致性和隔离),这些是必需的。
    • TABLE PARTITION 可以将表分成多个区。如果这样的话,分区将称为一个个的段,而表本身完全不是段:仅以分区综合的形式存在。堆表的每个表分区在本身的表段中,成为堆表结构。这些段可能使用不同的表空间,这意味着,可以将一个表分布到多个表空间中。
    • INDEX PARTITION 默认方式下,一个索引在一个段中,但是,也可以对索引进行分区。如果对表进行分区,通常也会对这些表上的索引进行分区。
    • LOBSEGMENT、LOBINDEX、LOB PARTITION如果将列定义为大对象数据类型,那么,仅在表本身存储一个指针,此指针指向列数据实际所在的不同段中的条目。LOB可以拥有在此基础上构建的索引以便快速访问对象中的数据,另外,可以对LOB进行分区。
    • CLUSTER Cluster段包含多个表。分区将一个表分布在多个段中,而Cluster与此相反,允许将多个表反规范化(denormalize)为一个段。
    • NESTED TABLE 如果将一个表列定义为本身就具有列的用户定义的对象类型,那么,列可以作为嵌套表,存储在自身的段中。
    • ROLLBACK 

    每个段都有一个或多个区间。创建段时,Oracle将在指定的任何表空间中为其分配区间。最后,随着数据的输入,区间将被填满。此后,Oracle将在同一表空间(但不一定在同一个数据文件中)分配第二个区间。如果知道段需要更多空间,则可以手动分配区间。如何精确地确定段的位置:

    SYS@ prod>create table scott.newtab(c1 date) segment creation immediate;
    
    Table created.
    
    SYS@ prod>select tablespace_name,file_id,extent_id,block_id,blocks,bytes
      2  from dba_extents where owner='SCOTT' and segment_name='NEWTAB';
    
    TABLESPACE_NAME                   FILE_ID  EXTENT_ID   BLOCK_ID     BLOCKS      BYTES
    ------------------------------ ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
    USERS                                   4          0        528          8      65536
    
    SYS@ prod>alter table scott.newtab allocate extent;
    
    Table altered.
    
    SYS@ prod>select tablespace_name,file_id,extent_id,block_id,blocks,bytes
      2  from dba_extents where owner='SCOTT' and segment_name='NEWTAB';
    
    TABLESPACE_NAME                   FILE_ID  EXTENT_ID   BLOCK_ID     BLOCKS      BYTES
    ------------------------------ ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
    USERS                                   4          0        528          8      65536
    USERS                                   4          1        536          8      65536
    SYS@ prod>select tablespace_name,file_name from dba_data_files where file_id=4;
    
    TABLESPACE_NAME
    ------------------------------
    FILE_NAME
    ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
    USERS
    /u01/oradata/prod/users01.dbf
    
    SYS@ prod>

     第一个命令完全依赖于存储的默认设置创建表SCOTT.NEWTAB。此后,针对DBA_EXTENTS的查询显示此段仅包含一个区间(区间编号0)。此区间位于文件编号4中,长度为8个块。在8个块中,第一个块的编号是528。区间大小是64KB,块大小是8KB。下一个命令强制Oracle在即使第一个区间不满的情况下将另一个区间分配给段。下一个查询显示,此区间编号为1,也在文件编号4中,正好从区间0之后开始。注意,无法从上面例子中清晰地判断表空间是否由多个数据文件组成,这是因为Oracle计算出在何处分配下一个区间的算法并不接着仅使用数据文件。如果表空间确实由多个数据文件组成,则可以使用下列语法重写Oralce的选择:

    ALTER TABLE tablename ALLOCATE EXTENT STORAGE (DATAFILE 'filename');

    最后一个查询继续查看DBA_FILES来确定区间分配到的文件的名称,以及数据文件所属的表空间的名称。为了确定表的表空间,也可以查询DBA_SEGMENTS视图。

    一个区间有一组连续编号的块组成。每个块都包含标题区域和数据区域。标题的大小可变,从块的顶部向下延伸。除了其他信息之外,行标题还包含行目录(列出每行在块中的开始位置)和行锁信息。数据区域按由下而上的方式填充。二者之间可能有空闲空间,也可能没有。

    可以导致块标题增长的事件包括插入和锁定行。数据区域一开始是空的,随着在其中插入行(对于索引段的块,将插入索引项),它将变满。随着行的插入、删除和更新(可能导致行大小的更改),空闲空间中会出现碎片,但这无关紧要,因为在将块复制到数据库缓冲区缓存中的缓冲区后,这些都在内存中发生。在必要时,会在DBWn将块写回数据文件之前,将空闲空间接合称一个连续区域。

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