Architektura databáze Oracle

Prezentace na téma: "Architektura databáze Oracle"— Transkript prezentace:

1 Architektura databáze Oracle
Lubomír Andrle 2. přednáška

2 Obsah Fyzická architektura Objekty schématu Logická architektura
Paměťová architektura Datový slovník Procesní architektura

3 Fyzická architektura

4 Co je to databáze Kolekce dat na disku uložená v jednom nebo více datových souborech Jsou zde uložena veškerá data databáze Fyzicky se skládá z DataFiles ControlFiles Redo Log Files Archive Log Files Alert and Trace Files Backup Files

5 Co je to instance databáze
Skládá se z bloku přidělené paměti, který je vyhrazený v System Global Area (SGA) z procesů, které běží na pozadí a komunikují s SGA a databázovými soubory na disku

6 Data File Veškerá data databáze uložena v Data Files
Uložena data logických databázových struktur

7 Control File Obsahuje metadata – data o fyzické struktuře databáze
Například Název databáze Jména a místo uložení datafiles a redo logů Čas vytvoření databáze … Při změnách struktury je ihned aktualizován

8 Redo Log File Při každém přidání, odstranění nebo změně dat v tabulce, indexu nebo jiném objektu databáze Oracle je zapsán záznam do aktuálního souboru protokolu Každá databáze Oracle musí mít alespoň dva soubory protokolu Když je jeden Redo Log zaplněn záznamy, je tento soubor označen jako ACTlVE v případě, kdy je potřebný pro případnou obnovu instance INACTlVE, pokud není potřebný pro obnovu instance Záznamy se pak začnou zapisovat do dalšího souboru protokolu ze seznamu od začátku souboru a tento soubor je označen jako CURRENT.

9 Alert and Trace Log Kompletní audit nad veškerými operacemi
Pokud dojde ke vzniku chyby při běhu databáze, Oracle obvykle zapisuje chybové zprávy do alert logu nebo v případě procesů běžících na pozadí do trace logu Jsou zde zaznamenány i všechny příkazy alter database i alter system, které provedl správce databáze.

10 Archive Log Při ARCHIVELOG režimu lze všechny zápisy do Redo Logs automaticky archivovat

11 Logická architektura

12 Logická struktura Definuje logické úložné struktury
Datové bloky (Data blocks) Rozsahy (Extents) Segmenty (Segements) Toto logické rozdělení úložného prostoru umožňuje účinnější kontrolu nad využitím diskového místa

13 Logické úložné struktury
Tabulkový prostor tablespace Vztah Datový blok (Data block) Rozsah (Extent) Segment

14 Datový blok Nejmenší úložnou jednotkou databáze Oracle Velikost bloku
číslo udávající počet bajtů, které blok zabírá v daném tabulkovém prostoru Často definována jako násobek velikosti bloku, definované operačním systémem

15 Struktura datového bloku
Hlavička (Header) Základní informace Adresa bloku, typ segmentu Tabulkový rejstřík (Table directory) Informace tabulce řádků Řádkový rejstřík (Row directory) Informace o počtu řádků Adresy řádků Všechny tyto informace tvoří tzv. Overhead

16 Řízení volného místa PCTFREE
Určuje minimální velikost (%) datového bloku, který musí být rezervován na data

17 Řízení volného místa PCTUSED
Určuje minimální velikost (%) datového bloku, který muže být použit pro row data a overhead

18 Extents (Rozsahy) Vyšší úrovní logického seskupování elementů v rámci databáze Sestává z jednoho nebo několika datových bloků V případě, kdy místo v segmentu dojde, Oracle alokuje nový extent

19 Segment Skládá se z množiny rozsahů
V databázi Oracle rozlišujeme čtyři typy segmentů: Datové segmenty (Data segments) Indexové segmenty (Index segments) Dočasné segmenty (Temporary segments) Návratové segmenty (Undo segments)

20 Data segment Data segment v Oracle udržuje všechna data pro:
Databázovou tabulku Partition v partitiované tabulce Cluster v clusterované tabulce Oracle vytvoří data segment, vždy s novou tabulkou CREATE TABLE, apod.

21 Rollback segment Rollback segmenty
V Oracle 10g existuje návratový segment pouze v tabulkovém prostoru SYSTEM Čistě systémový segment V předchozích verzích byl návratový segment využíván pro ukládání undo informací

22 Ostatní segmenty Index segment Temporary segment
Každý index je uložen ve svém vlastním indexovém segmentu Temporary segment V případě, kdy provedení příkazu jazyka SQL vyžaduje pro své dokončení diskový prostor je alokován dočasný segment Existují pouze po dobu trvání příkazu jazyka SQL

23 Vztah logické a fyzické architektury

24 Objekty schématu

25 Základní přehled Tabulky Pohledy Materializované pohledy
Sequence Generatory Synonyma Indexy Index-Organized Tabulky Clustery

26 Paměťová architektura

27 Paměťové struktury V paměti je spustitelný kód, informace o relacích, jednotlivé procesy databáze a informace sdílené mezi procesy Obsahují uživatelské příkazy jazyka SQL a také vyrovnávací paměť, jejíž obsah je dle potřeby ukládán na disk a která obsahuje datové bloky databázových segmentů a informace o dokončených databázových transakcích. Datová oblast vyhrazená pro instanci Oracle se nazývá globální systémová oblast SGA (System Global Area) Pro každý server a proces běžící na pozadí v paměti existuje oblast s názvem globální programová oblast PGA (Program Global Area).

28 Paměťové struktury

29 Globální systémová oblast SGA
Skupina paměťových struktur instance Oracle sdílená uživateli databázové instance Při spuštění instance Oracle je pro oblast SGA vyhrazena paměť v závislosti na hodnotách nastavených v inicializačním souboru parametrů Parametr SGA_MAX_SIZE celková velikost všech oblastí SGA nesmí překročit hodnotu SGA_MAX_SIZE

30 Buffer cache Součást SGA Udržuje data načtená z datafiles
Všechny uživatelské procesy jsou připojeny Nevýhoda konkurenčního přístupu

31 Shared pool Součást SGA Rozděleno na
Vyrovnávací paměť knihoven (Library cache) Vyrovnávací paměť pro SQL (PL/SQL) Prováděcí plány Pozor na poddimenzovanou velikost Vyrovnávací paměť datového slovníku (Dictionary cache) Informace o tabulkách (struktury tabulek) ve schématu SYS, SYSTEM Obsahuje metadata databáze Velké čtení v době parsování SQL

32 Globální programová oblast SGA
Oddíl paměti alokovaný pro privátní použití jedním procesem Konfigurace závisí na konfiguraci připojení databáze Oracle sdílený server (shared server) uživatelé sdílejí připojení k databázi, čímž se minimalizuje využití paměti na serveru informace o uživatelských relacích uloženy v oblasti SGA místo v oblasti PGA ideální pro velký počet současných připojení k databázi s malým množstvím krátce trvajících požadavků vyhrazený server (dedicated server) V prostředí s vyhrazeným serverem má každý uživatelský proces vlastní připojení k databázi a paměť vyhrazená pro relace je v oblasti PGA Obsahuje také oblast pro řazení se použije vždy, když uživatelský požadavek vyžaduje provést řazení, popř. Hash join

33 Procesní architektura

34 Procesy Oracle

35 Procesy Oracle Serverové procesy (Server processes) Background procesy
Obsluha uživatelských požadavků Background procesy PMON SMON DBWn LGWR RECO ARCn

36 Procesy Oracle Oracle hell ;)

37 Proces SMON System monitor
V případě pádu systému nebo selhání instance, proces SMON provede obnovu instance aplikováním záznamů z online souboru protokolu na datové soubory Zabezpečuje čištění dočasných segmentů ve všech tabulkových prostorech (tablespaces) Jednou z úloh procesu SMON je i pravidelné slučování volného místa v tabulkových prostorech u tabulkových prostorů řízených slovníkem

38 Proces PMON Process monitor Ukázka práce PMON při odpojení relace
Pokud je uživatelské připojení přerušeno nebo uživatelský proces selže z jiného důvodu, provede proces PMON, potřebné úklidové práce Vyčistí vyrovnávací paměť a ostatní prostředky, které uživatelské připojení používalo Uživatelská relace například mohla provádět aktualizaci některých řádků v tabulce a tím tyto řádky uzamknout Ukázka práce PMON při odpojení relace Vrátí zpět změny provedené transakcemi, které probíhaly před výpadkem Označí ve vyrovnávací paměti bloky, použité transakcemi jako volné Odstraní uzamčení na odpovídajících řádcích tabulky Odstraní identifikátor odpojeného procesu ze seznamu aktivních procesů

39 Proces DBWn Databázový zapisovač Až 20 procesů DBW0 – DBW20
Zapisuje nové nebo změněné datové bloky (dirty blocks) z vyrovnávací paměti do datových souborů Až 20 procesů DBW0 – DBW20 Určován parametrem DB_ WRITER_PROCESSES

40 Proces LGWR Zapisovač protokolu
řídí správu vyrovnávací paměti protokolu nejaktivnější proces v instanci s velkou aktivitou příkazů pro manipulaci s daty transakce není považována za dokončenou, dokud proces LGWR nezapíše úspěšně všechny záznamy, včetně záznamu o operaci commit, do souborů protokolu

41 Proces RECO Proces obnovy ošetřuje selhání distribuovaných transakcí

42 Proces ARCn Proces archivátor
provádí kopírování souborů protokolu na ostatní nadefinovaná umístění vždy, když se soubor protokolu zaplní

43 Q&A