oracle体系架构之物理存储结构
物理存储结构
逻辑存储结构是为管理oracle数据而定义的具有逻辑层次关系的抽象概念。
而物理存储结构用来描述数据在磁盘上的物理组成情况。
宏观来看，oracle的数据逻辑存储在表空间中，而物理上存储在表空间包含的数据文件中。
oracle数据库的物理结构多种物理文件构成，主要有数据文件、控制文件、重做日志文件、归档日志文件、参数文件和告警日志文件、跟踪文件等等。
1. 数据文件
数据文件是用与保存应用程序数据和系统内部数据的文件，在操作系统中是普通文件。oracle逻辑上由表空间组成，每个表空间可以包含一个或多个数据文件，一个数据文件只能属于一个表空间。
用户只能选择存储在那个表空间，无法指定使用哪个数据文件来存储，只能系统分配。一个数据对象的数据可以全部存储在一个数据文件中，也可以分布存储在同一个表空间的多个数据文件中。
读取数据时。oracle系统首先从数据文件中读取数据，并将数据存储在内存的高速缓冲区中。如果用户需要读取数据库的某些数据，在内存的高速数据缓冲区中就直接用，没有就从数据文件中读取到缓冲区。也就是常说的内存有就用，没有就回盘load。
当修改数据时，也不会立即写入数据文件，而是先保存在内存的数据缓冲区，由检查点机制去触发后台进程DBWR去写入到相应数据文件。也就是脏数据落盘，是checkpoint激活时会触发数据库写进程(DBWR)，将数据缓冲区里的脏数据块写到数据文件中。通过这样的方式，减少磁盘IO，提供系统性能。
--查看数据文件信息，或者在操作系统目录查看
--可以通过dba_data_files或v$datafile数据字典
SQL> col file_name for a50
SQL> set linesize 100;
SQL> select file_name,tablespace_name from dba_data_files;
四种类型数据文件：
系统数据文件（system01.dbf、sysaux01.dbf）
回滚数据文件（undotbs01.dbf）
用户数据文件（users01.dbf）
临时数据文件（temp01.dbf）
系统数据用来管理用户数据和Oralce本身的数据，如用户建立表的名字、列的名字、字段类型等，这些数据被自动存放在系统表空间对应的system01.dbf数据文件中。oracle系统内部的数据字典、系统表等所存储的数据属于oracle系统内部数据，也存储在系统表空间对应的数据文件中。
回滚数据文件（撤销数据文件）用于临时存储修改前的旧数据
用户数据文件用于存储用户应用系统的数据，包括与应用系统相关的所有相关信息
临时数据文件用于存放和排序相关的数据，临时表数据文件和一般数据文件被Oracle做了区分，不能再dba_data_files中查询到。
--临时文件查看
--可以通过dba_temp_files或者v$tempfile数据字典查询
SQL> col file_name format a50
SQL> col tablespace_name format a20
SQL> select file_name,tablespace_name from dba_temp_files;
2. 控制文件
控制文件是数据库中最重要的文件，它是一个二进制文件，它记录了数据库名、实例信息、数据文件和日志文件的名字位置、建库日期等。一般由系统安装时自动创建。控制文件存放的路径由参数文件SPFILEsid.ora和crontrol参数值来确定。
实例启动时，先加载参数文件，然后分配sga内存，这时实例处于安装状态，然后访问控制文件，读出数据文件和日志文件信息，再打开数据文件和日志文件供用户访问。
系统默认生成两组控制文件来进行多路复用，如果某个损坏，则会自动启用另一个，都损坏则无法正常工作。
每个数据库至少有一个控制文件，一个数据库可以有多个控制文件，但一个控制文件只能属于一个数据库，因为控制文件记录着数据库的许多关键信息。控制文件内部出了存储库名、创建日期、数据文件、日志文件等相关信息，在系统运行中还过程中还存储了scn、检查点信息和归档的当前状态。rman的备份信息也可能存储在控制文件中，如果不使用catalog.
当数据库的物理结构更改时，会更新到控制文件。所以控制文件也被用于数据恢复。
--查看控制文件信息可以在v$controlfile数据字典
col name for mat a60;
select name from v$controlfile;
3. 日志文件
日志文件主要功能是记录对数据所做的修改，出现问题时可以通过日志文件得到原始数据，从而不丢失操作成果。
日志文件主要分为两种：
重做日志文件（redo log file）
归档日志文件（archive log file）
对应着非归档模式和归档模式：
非归档模式：系统运行期间，所产生的日志信息不断记录到日志文件组中，所有重做日志组被写满后，又从第一个日志组开始覆写；
归档模式：各个日志文件都被写满而即将覆盖前，先由归档进程（ARCH）将即将覆盖的日志文件中的日志信息读出，然后写入归档日志文件中，这个过程被称为归档操作。
3.1 重做日志文件
重做日志文件,也叫联机重做日志文件（online redo log file），用来记录数据库发生过的更改信息（修改、添加、删除）以及oracle内部行为（创建表、索引等）而引起的数据库变化信息。
在数据库恢复时，可以从该日志读取原始记录。每次用户commit时，数据库都先将原始记录通过数据库自己的方法记录在日志文件中，只有写入日志文件成功时，才会将新纪录传回给用户。所以可以通过日志文件读取原始记录或恢复数据。
当对表或表空间设置nologging属性时，对其的dml、ddl操作，不生成日志。
--v$logfile视图查看日志文件信息
SQL> col member for a50;
SQL> select group#,member from v$logfile;
GROUP# MEMBER
---------- --------------------------------------------------
3 /u01/app/oracle/oradata/ORCL/redo03.log
2 /u01/app/oracle/oradata/ORCL/redo02.log
1 /u01/app/oracle/oradata/ORCL/redo01.log
oracle示例运行中产生的日志信息，首先被临时的存放在sga的重做日志缓冲区中（redo log buffer，sga中循环使用的一段内存区域），当发出commit命令（或日志缓冲区满）或是达到一些出触发条件时,例如：
用户提交
重做日志缓冲区满1/3时
有大于1M的重做日志缓冲区未被写入磁盘（不同版本可能不同，隐含参数_LOG_IO_SIZE控制）
每隔3 秒钟
DBWR 需要写入的数据的SCN大于LGWR记录的SCN，DBWR 触发LGWR写入。
LGWR进程将日志信息从重做日志缓冲区中读出，写入日志组中序列较小的文件里，在一个日志组写满后接着写入另一个日志组。在LGWR将所有能用的日志文件都使用过后，将会覆写第一个日志组。
3.2 归档日志文件
由于所有的日志文件被写入一遍后，LGWR将覆写第一个日志组，从而导致一部分较早的日志信息被覆盖。所以数据库开启归档后，这些将被覆盖的日志将被保存在归档日志中。
在归档操作过程中，LGWR进程需要等待ARCH进程结束才能开始覆写日志文件，这也就延迟了系统响应时间，同时归档也占用了大量磁盘空间
--查看是否开启归档
SQL> col name format a30;
SQL> select dbid,name,log_mode from v$database;
--或着
SQL> archive log list;
--查看归档路径
SQL> archive log list;
--或者
SQL> set pagesize 30;
SQL> show parameter log_archive_dest;
3.3 参数文件
作用：记录oracle参数信息，类似mysql的my.cnf
在启动阶段读取初始化参数文件（init parameter files)。该文件管理实例相关启动参数。
参数类型大致以下几种：
| 基本初始化参数 | 大约 10-20 个左右（见联机文档） |
|---|---|
| 初始化参数 | 300 个左右 |
| 隐含参数 | Oracle 不推荐使用 |
总的来说也就是普通参数和隐含参数
查看普通参数：
select * from v$parameter;
......
445 rows selected
查看隐含参数：
SELECT x.ksppinm NAME, y.ksppstvl VALUE, x.ksppdesc describ
FROM SYS.x$ksppi x, SYS.x$ksppcv y
WHERE x.inst_id = USERENV ('Instance')
AND y.inst_id = USERENV ('Instance')
AND x.indx = y.indx
--AND x.ksppinm LIKE '%&par%'
动态参数和静态参数，及文件
动态参数：可以直接在内存中修改，并对当前 instance 立即生效
静态参数：必须修改参数文件，下次启动后生效
区分是静态参数还是动态参数：
根据 ISSYS_MODIFIABLE 的值判断
SQL> select distinct issys_modifiable from v$parameter;
ISSYS_MOD
---------
IMMEDIATE #动态参数
DEFERRED #静态参数
FALSE #延迟参数，下次session连接有效
#例子
SQL> select name,value,ISSYS_MODIFIABLE from v$parameter where name ='undo_retention';
NAME VALUE ISSYS_MODIFIABLE
--------------- -----------------------------------
undo_retention 900 IMMEDIATE
文件：
参数文件：参数文件可以分为文本参数文件（pfile）和 二进制参数文件(spfile)
静态参数文件：记录Oracle参数文本文件（默认已经不使用），默认的名称为“init+实例名.ora”，这是一个文本文件，可以用任何文本编辑工具打开。文件存放在$ORACLE_HOME/dbs目录下
动态参数文件：记录Oracle参数二进制文件（默认使用的参数文件）
spfile 默认的名称为“spfile+例程名.ora”这是一个二进制文本形式存在，不能用vi编辑器对其中参数进行修改。show parameter spfile --查看当前数据库使用的参数文件
两种参数文件:pfile和spfile
pfile（parameter file）
特点：
①必须通过文本编辑器修改参数，便于一次修改多个参数。
②缺省的路径及命名方式：$ORACLE_HOME/dbs/initSID.ora
spfile（system parameter file）
特点：
①二进制文件，不可以通过编辑器修改。通过 Linux 命令 strings 可以查看内容。
②路径及命名方式: $ORACLE_HOME/dbs/spfileSID.ora
参数的修改
修改spfile的方法：
alter system set 参数=值 [scope=memory|spfile|both]
①scope=memory 参数修改立刻生效，但不修改 spfile 文件。
②scope=spfile 修改了 spfile 文件，重启后生效。
③scope=both 前两种都要满足。要求 spfile 参数文件存在
④不写 scope 限定词，缺省③。但不如③严格，即 spfile 如果不存在，仅仅修改内存中参数。
如果不修改 spfile，将无法更改静态参数。
SQL> select name,ISSES_MODIFIABLE,ISSYS_MODIFIABLE from v$parameter where name='sql_trace';
NAME ISSES_MODIFIABLE ISSYS_MODIFIABLE
------------ ---------------- ----------------
sql_trace TRUE IMMEDIATE
#这个结果表示 sql_trace 参数在 session 级别可以改，在 system 级也可以 both 修改（动态参数）。
alter system set sga_target=400M ; ---动态参数
alter system set memory_max_target=600M scope=spfile; --静态参数
alter system set sga_target=400M scope=memory;
ALTER SYSTEM SET parameter_name=parameter_value scope=[memory|spfile|both]
参数文件的生成和相互转换
读取顺序：优先 spfile，其次 pfile
pfile 和 spfile 可以相互生成：
SQL>create pfile from spfile
SQL>create spfile from pfile
SQL>create pfile from memory;
SQL>create spfile from memory;
例子：
#动态参数文件生成静态参数文件:
create pfile='/u01/app/oracle/product/12.2.0/dbhome_1/dbs/initweisi.ora' from spfile;
#静态参数文件生动态态参数文件:
create spfile from pfile ='/u01/app/oracle/product/12.2.0/dbhome_1/dbs/pfile.ora’;
注意：使用 spfile 启动后不能重写 spfile
尽可能使用 spfile，pfile 一般留做备用，特殊情况也可以使用 pfile 启动:
SQL> startup pfile=$ORACLE_HOME/dbs/initprod.ora
---如果 pfile 不是缺省命名或放在其他路径，则指定命令路径和文件名即可。
SQL> startup pfile=/home/oracle/mypfile
---怎样知道实例是 spfile 启动还是 pfile 启动的
SQL> show parameter spfile
NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
spfile string /u01/oracle/dbs/spfile.ora
---如果 value 有值，说明数据库启动时读的是 spfile
---另一个办法是看 v$spparameter（spfile 参数视图）中的参数 memory_target 的 isspecified 字段值，如果是 TRUE 说明是 spfile 启动的
SQL> select name,value,isspecified from v$spparameter where name like 'memory_target';
NAME VALUE ISSPECIFIED
--------------- -----------------------------
memory_target 1528823808 TRUE
4. 密码文件、告警文件、跟踪文件
4.1 密码文件
密码文件有时也被称为口令文件，是oracle系统用于验证具有sysdba系统权限的用户远程登陆的认证，它是一个二进制文件。
以19c为例，默认存储在dbs目录下，密码格式为orapw
创建密码文件语法
orapwd file=<filename> password=<password>
#由于版本不同，越老的版本语法会有差异,查看帮助即可
orapwd --help
#可能需要的参数
format=12 #默认12.2,使用12可以忽略新特性高要求的密码复杂度
force=y #覆盖
例子：
#删除后无法远程登陆
rm -f orapworcl
#重建
orapwd file=/u01/app/oracle/product/19.3/dbhome_1/dbs/orapworcl password=Oracle123 format=12
它受参数remote_login_passwordfile影响
SQL> show parameter remote_login_passwordfile;
NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
remote_login_passwordfile
它的值对应的效果：
EXCLUSIVE：（默认值）独占模式使用密码文件，官档中提到了“only one instance of one database”使用exclusive方式，在数据库中是可以执行对于sysdba用户的增加，修改，删除动作的，同样也可以修改sysdba用户的密码，这些更改会记录到密码文件中去。
1.查看被授予sysdba权限的用户
SELECT USERNAME FROM V$PWFILE_USERS WHERE SYSDBA='TRUE';
2.口令文件中添加/删除sysdba权限用户
REVOKE SYSDBA FROM non-SYS-user;
GRANT SYSDBA TO non-SYS-user;
NONE：禁用口令文件验证
设置成none将直接禁用口令文件验证，sysdba用户只能通过操作系统认证登录数据库。此时的登录将会收到报错：
ORA-01017: invalid username/``password``; logon denied
操作系统认证方式涉及sqlnet.ora 文件中的SQLNET.AUTHENTICATION_SERVICES参数值：
1）NONE :关闭操作系统认证，只能通过口令文件认证
2）ALL：linux/unix平台下，采用操作系统认证，但远程sysdba登录还需使用口令文件认证。
3）NTS：windows平台下操作系统认证
SHARED：在多个数据库间共享口令文件。
1.配置shared值的口令文件可以被一台服务器上的多个数据库或者RAC集群数据库共享；（现在知道exclusive模式时说的“only one instance of one database“的含义了吧，就是为了区分RAC环境）
2.shared下的密码文件不可被修改，这就意味着无法再授权sysdba权限给非sys用户了，修改sysdba权限用户的密码也不被允许，包括sys用户的密码。
3.oracle建议首先将需要sysdba权限的用户在exclusive模式下设置好在将REMOTE_LOGIN_PASSWORDFILE 修改为shared共享口令文件。
4.Oracle寻找口令文件的顺序：orapw$ORACLE_SID --> orapw --> Failure
4.2 告警文件
告警文件（告警日志文件）是一个存储在oracle系统目录下的文本文件，名字为alert_
告警文件位置：
background_dump_dest和user_dump_dest是带错误的确定告警文件和跟踪文件的归档
在 oracle 11g 中，故障诊断及跟踪的文件路径改变较大，告警文件分别 xml 的文件格式和普通文本格式两种形式存在。这两份文件的位置分别是 V$DIAG_INFO 中的 Diag Alert 和 Diag Trace 对应的目录中取来的。
而跟踪文件和文本格式的告警文件放在同一文件夹
SQL> select * from V$DIAG_INFO;
INST_ID NAME VALUE CON_ID
---------- ---------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------- ----------
1 Diag Enabled TRUE 0
1 ADR Base /u01/app/oracle 0
1 ADR Home /u01/app/oracle/diag/rdbms/orcl/orcl 0
1 Diag Trace /u01/app/oracle/diag/rdbms/orcl/orcl/trace 0
1 Diag Alert /u01/app/oracle/diag/rdbms/orcl/orcl/alert 0
1 Diag Incident /u01/app/oracle/diag/rdbms/orcl/orcl/incident 0
1 Diag Cdump /u01/app/oracle/diag/rdbms/orcl/orcl/cdump 0
1 Health Monitor /u01/app/oracle/diag/rdbms/orcl/orcl/hm 0
1 Default Trace File /u01/app/oracle/diag/rdbms/orcl/orcl/trace/orcl_ora_16892.trc 0
1 Active Problem Count 0 0
1 Active Incident Count 0 0
1 ORACLE_HOME /u01/app/oracle/product/19.3/dbhome_1 0
12 rows selected
XML格式的就存放在Diag Alert中，文本格式的告警文件就在Diag Trace中
随着时间，告警文件会越来越大，应当定期清理
4.3 跟踪文件
跟踪文件包括下面一些文件
1）用户进程跟踪文件（Udump）
用于记载与用户进程相关的信息，主要跟踪sql语句
2）后台进程的跟踪文件（Bdump）
用于后台进程的警告和错误信息
每个后台进程都有对应的后台进程跟踪文件
而系统会将着错误的用户和后台进程的trc文件，分别复制一份到user_dump_dest和background_dump_dest
所以并不是网上说的background_dump_dest和user_dump_dest来决定，这可能和版本有关系。
另外增加.trm（trace map)文件，记录 trc 文件的结构信息
每个后台进程都有对应的后台进程跟踪文件
跟踪文件路径：
SQL> select name,value from v$diag_info where name='Diag Trace';
NAME VALUE
---------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------
Diag Trace /u01/app/oracle/diag/rdbms/orcl/orcl/trace
