【Oracle数据库指南】第17篇：Oracle逻辑与物理存储结构——表空间、段、区、数据块全解析

上一篇【第16篇】Oracle连接模式与内存管理——专用服务器、共享服务器与AMM下一篇【第18篇】Oracle数据库规划与前期准备——创建数据库前的系统工作摘要本文系统讲解Oracle数据库的存储结构体系包括逻辑存储数据库→表空间→段→区→数据块与物理存储数据文件、控制文件、重做日志文件的对应关系以及各层级的管理方法。理解存储结构是数据库规划、容量管理和性能优化的基础。一、Oracle存储结构层次Oracle的存储结构分为两个视角逻辑结构DBA视角 数据库Database └── 表空间Tablespace └── 段Segment └── 区Extent └── 数据块Data Block 物理结构操作系统视角 数据文件Data Files ← 存储表、索引等数据 控制文件Control Files ← 存储数据库结构元数据 重做日志文件Redo Log Files ← 存储变更记录 归档日志文件Archive Log Files← 已轮转的重做日志 参数文件Parameter Files ← 实例启动参数二、逻辑存储结构2.1 表空间Tablespace表空间是Oracle逻辑存储的最高层次每个数据库对象表、索引等都属于某个表空间。-- 查看所有表空间SELECTtablespace_name,status,block_size,contents,-- PERMANENT/TEMPORARY/UNDOextent_management,-- LOCAL/DICTIONARYsegment_space_management-- AUTO/MANUALFROMdba_tablespacesORDERBYtablespace_name;-- 查看表空间大小和使用情况SELECTts.tablespace_name,ROUND(ts.total_mb,2)AStotal_mb,ROUND(ts.used_mb,2)ASused_mb,ROUND(ts.free_mb,2)ASfree_mb,ROUND(ts.used_mb/ts.total_mb*100,2)ASused_pctFROM(SELECTdf.tablespace_name,SUM(df.bytes)/1024/1024AStotal_mb,SUM(df.bytes)/1024/1024-SUM(fs.bytes)/1024/1024ASused_mb,SUM(fs.bytes)/1024/1024ASfree_mbFROMdba_data_files dfLEFTJOIN(SELECTtablespace_name,SUM(bytes)ASbytesFROMdba_free_spaceGROUPBYtablespace_name)fsONdf.tablespace_namefs.tablespace_nameGROUPBYdf.tablespace_name)tsORDERBYused_pctDESC;Oracle默认表空间SYSTEM数据字典核心元数据不应存放用户数据SYSAUX辅助系统表空间AWR、SQLTUNE等Oracle特性使用USERS默认用户数据表空间TEMP临时表空间排序、哈希操作UNDOTBS1UNDO表空间用于事务回滚和一致性读2.2 段Segment段是数据库对象在表空间中占用的存储空间的总和。每个数据库对象对应一个或多个段。-- 查看各类型段的数量和大小SELECTsegment_type,COUNT(*)AScnt,ROUND(SUM(bytes)/1024/1024,2)AStotal_mbFROMdba_segmentsGROUPBYsegment_typeORDERBYtotal_mbDESC;-- 查看最大的10个段SELECTowner,segment_name,segment_type,ROUND(bytes/1024/1024,2)ASmb,extentsFROMdba_segmentsORDERBYbytesDESCFETCHFIRST10ROWSONLY;-- 段类型包括-- TABLE表段普通堆表-- TABLE PARTITION分区表的分区段-- INDEX索引段-- INDEX PARTITION分区索引段-- LOBSEGMENTLOB数据段-- LOBINDEXLOB索引段-- CLUSTER簇段-- TEMPORARY临时段-- UNDO回滚段撤销段2.3 区Extent区是段中连续数据块的集合是Oracle分配存储空间的最小单位。-- 查看某段的区信息SELECTsegment_name,extent_id,blocks,bytes/1024ASkbFROMdba_extentsWHEREownerHRANDsegment_nameEMPLOYEESORDERBYextent_id;-- 查看表空间的区管理方式SELECTtablespace_name,extent_management,allocation_typeFROMdba_tablespaces;-- extent_managementLOCAL本地管理推荐或DICTIONARY字典管理已废弃-- allocation_typeSYSTEMOracle自动决定大小或UNIFORM固定大小2.4 数据块Data Block数据块是Oracle I/O的最小单位大小由DB_BLOCK_SIZE参数决定通常8KB。-- 查看数据块大小SHOWPARAMETER db_block_size-- 数据块的内部结构-- 块头Block Header块类型、块地址、事务信息ITL条目-- 表目录Table Directory块中各表的信息-- 行目录Row Directory行的地址偏移量-- 空闲空间Free SpacePCTFREE预留区-- 行数据Row Data实际数据-- 查看段的存储参数PCTFREE等SELECTtable_name,pct_free,pct_used,ini_trans,max_trans,initial_extent/1024ASinitial_kb,next_extent/1024ASnext_kbFROMdba_tablesWHEREownerHRORDERBYtable_name;三、物理存储结构3.1 数据文件Data Files-- 查看所有数据文件SELECTfile#, name, bytes / 1024 / 1024 AS mb,status,online_status,autoextensibleFROMv$datafileORDERBYfile#;-- 等价的DBA视图SELECTfile_id,tablespace_name,file_name,bytes/1024/1024ASmb,autoextensible,maxbytes/1024/1024ASmax_mb,increment_by*8/1024ASincrement_mb-- 8KB * 块数 / 1024FROMdba_data_filesORDERBYtablespace_name,file_id;-- 添加数据文件到表空间ALTERTABLESPACEusersADDDATAFILE/u01/oradata/orcl/users02.dbfSIZE500M AUTOEXTENDONNEXT100M MAXSIZE2G;-- 调整数据文件大小ALTERDATABASEDATAFILE/u01/oradata/orcl/users01.dbfRESIZE1G;-- 数据文件自动扩展配置ALTERDATABASEDATAFILE/u01/oradata/orcl/users01.dbfAUTOEXTENDONNEXT128M MAXSIZE UNLIMITED;3.2 控制文件Control Files控制文件记录数据库的物理结构信息文件名、SCN、恢复信息等。控制文件丢失或损坏会导致数据库无法启动。-- 查看控制文件位置SHOWPARAMETER control_filesSELECTvalueFROMv$parameterWHEREnamecontrol_files;-- 查看控制文件中记录的数据库信息SELECTname,db_unique_name,created,log_mode,current_scn,checkpoint_change#FROMv$database;-- 多元镜像控制文件最佳实践至少3个控制文件放在不同磁盘-- 修改control_files参数需要物理复制文件后重启SHOWPARAMETER control_files-- 修改步骤-- 1. SHUTDOWN IMMEDIATE-- 2. 在OS层面复制控制文件到新位置-- 3. 修改SPFILE中的control_files参数-- 4. STARTUP3.3 重做日志文件Redo Log Files-- 查看重做日志文件组SELECTgroup#, status, archived,members,bytes/1024/1024ASmb,first_change#, next_change#FROMv$logORDERBYgroup#;-- 查看各组成员SELECTgroup#, member, statusFROMv$logfileORDERBYgroup#, member;-- 日志组状态说明-- CURRENT当前正在写入的日志组-- ACTIVE最近完成的检查点需要还不能被覆盖-- INACTIVE可以被覆盖覆盖前需归档如果在归档模式-- UNUSED新创建从未使用-- 添加日志组和成员ALTERDATABASEADDLOGFILEGROUP4(/u01/redo/redo04a.log,/u02/redo/redo04b.log)SIZE200M;ALTERDATABASEADDLOGFILE MEMBER/u03/redo/redo01c.logTOGROUP1;-- 删除日志组只能删除INACTIVE状态的组ALTERDATABASEDROPLOGFILEGROUP4;四、存储结构规划最佳实践-- 生产环境推荐的表空间布局-- SYSTEM, SYSAUX系统表空间单独磁盘-- UNDOTBS1UNDO表空间快速磁盘-- TEMP临时表空间中速磁盘-- DATA_TS用户数据表空间快速磁盘-- INDEX_TS用户索引表空间与数据表空间分离的磁盘-- LOB_TSLOB数据表空间大容量磁盘-- 创建数据表空间本地管理自动段管理CREATETABLESPACEdata_ts DATAFILE/u01/oradata/orcl/data_ts01.dbfSIZE1G AUTOEXTENDONNEXT256M MAXSIZE10G EXTENT MANAGEMENTLOCAL-- 本地管理推荐SEGMENT SPACE MANAGEMENT AUTO;-- 自动段管理推荐-- 创建索引表空间CREATETABLESPACEindex_ts DATAFILE/u02/oradata/orcl/index_ts01.dbfSIZE500M AUTOEXTENDONNEXT128M MAXSIZE5G EXTENT MANAGEMENTLOCALSEGMENT SPACE MANAGEMENT AUTO;五、总结Oracle存储结构的层次关系从大到小数据库所有数据的容器表空间逻辑存储的顶层映射到一个或多个数据文件段数据库对象的存储单元表、索引各有自己的段区段内的连续块集合存储分配单位数据块I/O的最小单位默认8KB理解这个层次结构是进行数据库规划、容量管理和性能优化的基础。下一篇将进入数据库创建的实战讲解。上一篇【第16篇】Oracle连接模式与内存管理——专用服务器、共享服务器与AMM下一篇【第18篇】Oracle数据库规划与前期准备——创建数据库前的系统工作参考资料《Oracle 11g数据库管理员指南》— 刘宪军著Oracle官方文档Database Concepts - Storage Structures