Oracle 23 物理存储结构概述
Oracle 23的物理存储结构是其内部管理数据的方式，是实现高效存储、访问、备份和恢复的基础。物理存储结构主要包含以下几个层次：

1.数据文件（Data Files）

  • 表空间（Tablespaces）
  • 区块（Blocks）
  • 段（Segments）
  • 扩展（Extents）
  1. 数据文件（Data Files）

在Oracle数据库中，数据文件是用于实际存储数据的物理文件。每个数据文件属于一个特定的表空间，并存储表空间中所有数据对象的实际数据，包括表、索引、约束等。数据文件是存储所有数据库数据的基础物理单位。

  • 位置：数据文件存在于文件系统或存储系统中，可以通过数据库的表空间管理。
  • 大小：数据文件的大小是可扩展的。Oracle允许动态扩展数据文件以适应数据库的增长。
  • 多数据文件：每个表空间可以包含一个或多个数据文件，多个数据文件可以分布在不同的磁盘上，以实现负载均衡和性能优化。
  1. 表空间（Tablespaces）

表空间是Oracle数据库的逻辑存储单位，用于管理存储对象。表空间包含了数据库中所有数据文件的逻辑集合，通常可以看作是逻辑上的数据容器。

  • 表空间分类：Oracle提供不同类型的表空间：
  • 系统表空间（SYSTEM）：存储数据库字典和核心系统数据。
  • 临时表空间（TEMP）：存储临时数据，主要用于排序和临时查询操作。
  • 用户表空间（USER）：用于存储用户创建的表、索引等数据对象。
  • 撤销表空间（UNDO）：用于存储事务的撤销信息，以支持事务回滚。
  • 表空间与数据文件：一个表空间至少有一个数据文件，通常表空间可以包含多个数据文件，这些数据文件可以分布在不同的磁盘上。
  • 表空间管理：Oracle支持两种类型的表空间管理：
  • 字节范围管理（DBA）：手动分配空间，适用于需要精细控制的环境。
  • 自动段空间管理（ASSM）：Oracle自动管理空间分配，简化了空间管理工作。
  1. 区块（Blocks）

在Oracle中，区块是数据库的最小存储单位。所有的数据库数据都被分割成多个区块存储。区块大小可以根据系统的需求进行调整，通常在2KB到32KB之间。

  • 块大小：每个数据文件都是由固定大小的块组成。区块的大小会影响数据库的性能和存储效率。Oracle默认的区块大小为8KB，但在创建数据库时可以根据需求进行调整。
  • 区块与数据：每个区块用于存储一组数据行，区块内的数据通常以行的形式存储。区块中的空间包括数据行、空闲空间以及一些元数据，如区块头部。
  • 区块缓存：为了提高数据库的性能，Oracle会将常用的区块缓存在内存中，从而避免频繁地从磁盘读取数据。
  1. 段（Segments）

段是Oracle数据库中用于存储实际数据的逻辑结构。每个段由多个区块组成，是一个表、索引或其他数据库对象的存储单元。

  • 段类型：
  • 表段（Table Segment）：存储表中的数据。
  • 索引段（Index Segment）：存储索引数据。
  • 回滚段（Rollback Segment）：用于存储事务的撤销信息。
  • 临时段（Temporary Segment）：用于存储临时表的数据。
  • 段的扩展：当一个段的空间不足以存储新数据时，Oracle会为该段分配一个新的扩展。段可以随着数据的增加而扩展。
  1. 扩展（Extents）

扩展是Oracle中用于分配存储空间的基本单位。当一个段需要更多空间时，Oracle会为其分配一个新的扩展。每个扩展由多个连续的区块组成。

  • 扩展的大小：每个扩展的大小由区块的数量决定，可以根据表空间的需求动态调整。通常，Oracle会尽量分配连续的区块，以提高性能。
  • 扩展与空间分配：Oracle使用自由列表和位图来管理段的扩展空间。当空间不足时，Oracle会为段分配新的扩展，直到数据存储满足需求。
  1. 物理存储结构的管理

Oracle 23通过各种优化机制来提高物理存储的效率和性能。
7.1 空间管理

  • 自动段空间管理（ASSM）：Oracle提供自动的空间分配管理方式，减少了手动管理空间的复杂性。使用ASSM时，Oracle会自动管理空间分配和释放，优化磁盘的使用。
  • 表空间碎片：随着数据的插入、删除和更新，表空间可能会产生碎片。Oracle可以通过在线重建表空间或调整表空间来减少碎片。

7.2 数据文件扩展
Oracle允许数据文件在需要时动态扩展。系统可以自动调整数据文件的大小，以适应数据库的增长，从而减少管理员的干预。管理员还可以设置数据文件的最大大小限制，防止其无限增长。
7.3 快照和备份

  • 数据文件备份：Oracle提供强大的备份工具，如RMAN（Recovery Manager），可以对数据文件进行增量备份和恢复。
  • 增量备份：增量备份仅备份自上次备份以来发生变化的数据文件，从而提高备份效率并节省存储空间。
  1. 物理存储与性能

Oracle 23的物理存储结构不仅要确保数据的持久性和一致性，还要优化查询性能。物理存储结构的优化与性能密切相关，以下是一些常见的优化方法：

  • 磁盘I/O优化：通过合理配置多个数据文件、使用RAID技术以及分布式存储，可以提高磁盘的I/O性能。
  • 数据分区：通过数据分区技术将大表分割成多个小表，并分布到不同的磁盘上，有助于减少磁盘I/O负载，提高查询效率。
  • 缓存和缓冲池：通过合理配置数据库的缓存机制，将常用数据存放在内存中，从而减少磁盘访问次数，提高性能。