Struktura RDBMS Oracle

Struktura RDBMS Oracle

Instancja

Pliki

bazy

danych

Architektura Oracle

Architektura Oracle

Baza danych odnosi się do fizycznego

składowania informacji, jest bytem fizycznym –

składa się ze plików zapisanych na dyskach

Instancja odnosi się do oprogramowania

działającego na serwerze, zapewniającego dostęp

do informacji w bazie danych, jest bytem

logicznym – składa się ze struktur

w pamięci i procesów na serwerze

•

W pliku kontrolnym zawarte są informacje

W pliku kontrolnym zawarte są informacje

dotyczące położenia innych plików fizycznych

dotyczące położenia innych plików fizycznych

tworzących bazę danych – plików danych i plików

tworzących bazę danych – plików danych i plików

dziennika powtórzeń oraz kluczowe informacje

dziennika powtórzeń oraz kluczowe informacje

dotyczące treści i statusu bazy danych:

dotyczące treści i statusu bazy danych:

–

nazwa bazy danych i czas jej utworzenia

nazwa bazy danych i czas jej utworzenia

–

nazwy i położenie plików danych i plików dziennika

nazwy i położenie plików danych i plików dziennika

powtórzeń

powtórzeń

–

informacje o przestrzeniach tabel

informacje o przestrzeniach tabel

–

historia dziennika, archiwalne informacje dziennika

historia dziennika, archiwalne informacje dziennika

–

informacje o zestawie kopii zapasowych

informacje o zestawie kopii zapasowych

–

informacje o kopiach plików danych

informacje o kopiach plików danych

–

informacje o punktach kontrolnych

informacje o punktach kontrolnych

Struktura fizyczna

Struktura fizyczna

•

Inicjowanie bazy danych – odczytanie parametrów

Inicjowanie bazy danych – odczytanie parametrów

inicjacyjnych (sposób wykorzystania infrastruktury

inicjacyjnych (sposób wykorzystania infrastruktury

fizycznej)

fizycznej)

Inicjowanie bazy danych

Inicjowanie bazy danych

Parametry uruchomieniowe przechowuje się w

pliku parametrów inicjowania instancji

INIT.ORA

a od wersji Oracle9i w repozytorium

noszącym nazwę pliku parametrów serwera

SPFILE

W pakiecie Oracle znajduje się przykładowy

plik inicjacji, a także asystent konfiguracji

CONTROL_FILES – położenie pliku kontrolnego

CONTROL_FILES – położenie pliku kontrolnego

DB_NAME – nazwa bazy danych

DB_NAME – nazwa bazy danych

Zbiór parametrów

Zbiór parametrów

uruchomieniowych

uruchomieniowych

• Każda baza powinna posiadać minimum

dwa pliki kontrolne na innych dyskach
fizycznych

• Utrata plików kontrolnych nie musi

oznaczać zniszczenia bazy danych –
istnieją metody ich odtwarzania

• W CONTROL_FILES można umieścić kilka

różnych lokalizacji, co spowoduje
automatyczne kopiowanie plików
kontrolnych

Pliki danych

Pliki danych

• każdy plik składa się z bloków bazy danych

Oracle, złożonych z bloków SO na dysku

• rozmiar bloku Oracle waha się od 2KB do 32 KB

(parametr DB_BLOK_SIZE)

• rozmiar bloku to najmniejsza ilość danych, którą

można zapisać lub odczytać

• pierwszy blok każdego pliku danych to nagłówek

pliku danych – zawiera on najważniejsze
informacje, konieczne do utrzymania spójności
bazy danych

Pliki danych

Pliki danych

• najważniejszy element nagłówka to struktura punktu

kontrolnego – logiczny znacznik czasu, wskazujący
moment zapisania ostatniej zmiany w pliku danych

• Ma on kluczowe znaczenie w procesie odtwarzania bazy

danych, ponieważ określa, z których dzienników
powtórzeń należy skorzystać przy doprowadzeniu pliku
danych do stanu sprzed awarii

• Z punktu widzenia warstwy fizycznej, plik danych jest

składowany jako zbiór bloków systemu operacyjnego

• Z punktu widzenia warstwy logicznej pliki danych

posiadają trzy pośrednie poziomy organizacji:

• bloki danych
• ekstenty
• segmenty

segmenty, ekstenty i bloki danych

blok
danych

ekstent

segment to obiekt taki jak tabela, czy
indeks złożony z jednego lub wielu
ekstentów

plik
danyc
h

segmenty, ekstenty i bloki danych

blok systemu operacyjnego

bloki Oracle

Pliki dziennika powtórzeń

Pliki dziennika powtórzeń

 zawierają nagranie zmian dokonanych w bazie, będących

efektem transakcji i wewnętrznych operacji Oracle

 Zapisanie zmian w dzienniku transakcji pozwala

odtworzyć zmiany utracone na skutek awarii,
zabezpieczając dzięki temu spójność transakcji

 Każda z instancji Oracle używa wątku powtórzeń w celu

zapisania zmian dokonywanych w bazie

 Oracle utrzymuje wiele kopii plików dziennika powtórzeń,

dokonuje i dokonuje zapisu do wszystkich elementów
dziennika powtórzeń synchronicznie

 Po zapełnieniu jednego pliku dziennika powtórzeń,

automatycznie rozpoczyna korzystanie z następnego

• Instancja jest metodą wykorzystywaną do dostępu

do danych składającą się z procesów i pamięci

współdzielonej

• Instancja (suma buforów pod wspólną nazwą

Globalna przestrzeń systemowa SGA) – obszar

pamięci współużytkowanej wykorzystywany przez

Oracle’a do przechowywania informacji kontrolnych

instancji Oracle’a

• SGA jest przydzielana podczas uruchamiania

instancji i zwalniana podczas jej zatrzymywania

Globalna przestrzeń systemowa SGA

Globalna przestrzeń systemowa SGA

• bufory pamięci podręcznej bazy danych

– przechowują

ostatnio używane bloki danych. Gdy użytkownik chce

uzyskać dostęp do bloku danych, który nie znajduje

się w pamięci podręcznej, blok ten musi zostać

wczytany z dysku i w niej zapisany

• bufory dziennika powtórzeń

– czyli zmian

wprowadzonych do bazy – wykorzystywane do

odtwarzania po awarii systemu

• pula współużytkowania

– buforowane są różnego

rodzaju obiekty, którymi mogą się dzielić użytkownicy

np. zapytania i fragmenty zapytań SQL oraz ich

wyniki, informacje ze słownika danych

• Oracle automatycznie zarządza pamięcią alokowaną w

globalnym obszarze programu (Program Global Area)

instancji

W skład informacji zawartych w SGA

wchodzą:

DBWR

DBWR

–

–

Data Base WRiter

Data Base WRiter

– zapisuje bloki bazy danych z

– zapisuje bloki bazy danych z

pamięci podręcznej bufora SGA do plików dyskowych

pamięci podręcznej bufora SGA do plików dyskowych

LGWR

LGWR

– LoG WRiter – przechowuje informacje o

– LoG WRiter – przechowuje informacje o

powtórzeniach z bufora dziennika w SGA do wszystkich

powtórzeniach z bufora dziennika w SGA do wszystkich

kopii bieżącego pliku dziennika powtórzeń na dysku

kopii bieżącego pliku dziennika powtórzeń na dysku

PMON

PMON

–

–

Process MONitor –

Process MONitor –

monitoruje procesy oraz

monitoruje procesy oraz

zarządza zasobami bazy

zarządza zasobami bazy

SMON

SMON

–

–

System MONitor

System MONitor

– monitoruje system

– monitoruje system

zarządzający pamięcią SGA

zarządzający pamięcią SGA

ARCn

ARCn

– Archiver – odczytuje pliki dziennika powtórzeń po

– Archiver – odczytuje pliki dziennika powtórzeń po

ich zapełnieniu przez Oracle i zapisuje ich kopie

ich zapełnieniu przez Oracle i zapisuje ich kopie

Podstawowymi procesami drugoplanowymi

Podstawowymi procesami drugoplanowymi

wymaganymi przez bazę danych są:

wymaganymi przez bazę danych są:

• Przestrzeń tabel SYSTEM zawsze zawiera tabele słownika

danych

• Tabele słownika danych poprzedzone przedrostkiem V$ i

GV$ to tabele dynamiczne, nieprzerwanie aktualizowane,
by odzwierciedlać bieżący stan bazy danych Oracle

• Statyczne tabele słownika danych mogą mieć przedrostki:

– DBA_
– ALL_
– USER_

Słownik danych

Przestrzenie tabel

Przestrzenie tabel



Wszystkie dane składowane w bazie danych

Wszystkie dane składowane w bazie danych

Oracle muszą znajdować sie w przestrzeni tabel

Oracle muszą znajdować sie w przestrzeni tabel



Przestrzeń tabel jest strukturą logiczną – składa

Przestrzeń tabel jest strukturą logiczną – składa

się z plików danych

się z plików danych



Każda przestrzeń tabel musi zawierać co

Każda przestrzeń tabel musi zawierać co

najmniej jeden plik danych

najmniej jeden plik danych



Każdy plik może przynależeć tylko do jednej

Każdy plik może przynależeć tylko do jednej

przestrzeni tabel

przestrzeni tabel



Baza danych może składać się z najwyżej 64

Baza danych może składać się z najwyżej 64

tysięcy plików danych

tysięcy plików danych

przestrzenie tabel

przestrzenie tabel i

pliki danych

pliki danych

przestrzeń
tabel
narzędzi

przestrzeń
tabel
użytkownik
a

pliki
danych

pliki
danych

pliki
danych

pliki
danych

pliki
danych

pliki
danych

Indeks

Indeks

Plik danych nr 1

Plik danych nr 2

Przestrzeń tabel nr 1

Plik danych nr 3

Indeks

Przestrzeń tabel nr

2

zależności pomiędzy przestrzenią

zależności pomiędzy przestrzenią

tabel a plikami danych

tabel a plikami danych

Tablica

Tablica

Tablica

CREATE [UNDO] TABLESPACE nazwa przestrzeni

CREATE [UNDO] TABLESPACE nazwa przestrzeni

tabel

tabel

DATAFILE nazwa pliku danych rozmiar

DATAFILE nazwa pliku danych rozmiar

[instrukcja przechowywania]

[instrukcja przechowywania]

[BLOCKSIZE rozmiar [K]]

[BLOCKSIZE rozmiar [K]]

[TEMPORARY]

[TEMPORARY]

[EXTENT MANAGEMENT DICTIONARY]

[EXTENT MANAGEMENT DICTIONARY]

[EXTENT MANAGEMENT LOCAL[AUTOALLOCATE]]

[EXTENT MANAGEMENT LOCAL[AUTOALLOCATE]]

[EXTENT MANAGEMENT LOCAL[UNIFORM SIZE

[EXTENT MANAGEMENT LOCAL[UNIFORM SIZE

rozmiar [K/M]]]

rozmiar [K/M]]]

[SEGMENT SPACE MANAGEMENT AUTO]

[SEGMENT SPACE MANAGEMENT AUTO]

[SEGMENT SPACE MANAGEMENT MANUAL]

[SEGMENT SPACE MANAGEMENT MANUAL]

Tworzenie przestrzeni tabel

Tworzenie przestrzeni tabel

Tworzenie przestrzeni tabel

Tworzenie przestrzeni tabel

UNDO

– parametr określa, że tworzona przestrzeń tabel

będzie zawierać informacje służące do cofania
operacji

instrukcja przechowywania

- określa nazwę pliku,

rozmiar itp.

BLOCKSIZE

– tworzenie przestrzeni tabel o nie

standardowych rozmiarach bloków

TEMPORARY

– przestrzeń tabel będzie wykorzystywana

jako tymczasowa

EXTEND MANAGEMENT

– określa, czy przestrzeń tabel

będzie zarządzana słownikiem danych, czy lokalnie

SEGMENT SPACE MANAGEMENT

– instrukcja

wykorzystywana do ustawienia automatycznego (za
pomocą bitmapy) bądź ręcznego (za pomocą listy
wolnych bloków) zarządzania wolną przestrzenią w
segmentach

segment danych

– podstawowy typ segmentu,

który może być wykorzystywany do
przechowywania tabel oraz klastrów

segment indeksu

– do przechowywania

indeksów

segment przywracania (cofania operacji)

–

przechowywane są informacje służące do
wycofywania operacji - segmenty te zostały
zastąpione przestrzeniami tabel cofania

segment tymczasowy

– do przechowywania

danych generowanych podczas działania
Oracle’a - mogą być one używane do
sortowania i złączeń

przestrzeń tabel może

przestrzeń tabel może

zawierać:

zawierać:

• Transakcja – jednostka interakcji użytkownika z

bazą danych (szereg podstawowych poleceń

języka SQL realizowanych w bazie danych)

Własności transakcji

 atomowość

– określa regułę

wszystko albo nic

zbiór

operacji składowych transakcji musi być wykonany w

całości albo nie wykonany wcale

 spójność

– transakcja powinna przekształcić system z

jednego stanu spójnego w inny spójny stan

 izolacja

– transakcja powinna być wykonywana

niezależnie od innych działających współbieżnie transakcji,

przetwarzanych w tym samym środowisku. Skutki

współbieżnego wykonania transakcji powinny być takie

same, jak wówczas gdyby wykonywano je w sposób

szeregowy

 trwałość –

wyniki działania zatwierdzonych transakcji

powinny być zachowane w pamięci trwałej

Zarządzanie transakcjami rozproszonymi

Zarządzanie transakcjami rozproszonymi

Kończenie transakcji

•

Wszystkie transakcje kończą się na jeden z dwóch

sposobów:

–

sukcesem

oznaczającym trwałe wprowadzenie wszystkich

modyfikacji do bazy danych

–

porażką

, oznaczającą odwołanie transakcji i odtworzenie

stanu bazy sprzed jej rozpoczęcia transakcji

•

Z definicji, transakcja zakończona sukcesem nie

może zostać odwołana

•

System zarządzania zapisuje wszystkie

podejmowane przez transakcję czynności w

rejestrze transakcji - aby móc ją odwołać

Zakończenie transakcji

Status zakończenia:

Status zakończenia:

– zatwierdzenie,
– wycofanie.

Zakończenie jawne:

Zakończenie jawne:

– wykonanie poleceń kończących transakcję:

COMMIT

(zatwierdzenie) lub ROLLBACK (wycofanie).

Zakończenie niejawne:

Zakończenie niejawne:

– zakończenie sesji – zatwierdzenie,
– wykonanie operacji DDL lub DCL – zatwierdzenie,
– awaria – wycofanie.

Polecenie:

• zwolnienie założonych blokad,
• usunięcie punktów bezpieczeństwa,
• sprawdzenie odroczonych ograniczeń

integralnościowych,

• trwały zapis zmian, wprowadzonych

przez operacje w ramach transakcji,

• zmiany, wprowadzone przez transakcję,

są widoczne dla innych transakcji.

Zarządzanie transakcjami

Zarządzanie transakcjami

COMMIT

Polecenie:

– odtwarza stan bazy danych i

przywraca jej status do stanu po
ostatniej operacji COMMIT

– zmiany wprowadzone do bazy

danych po ostatniej operacji COMMIT
są odwracane

Zarządzanie transakcjami

Zarządzanie transakcjami

ROLLBACK

Zarządzanie transakcjami

rozproszonymi

• Transakcję kończy się poprzez jej zatwierdzenie

lub wycofanie - domyślnie, każda transakcja jest

jawnie kończona przez użytkownika

• Zakończenie jednej transakcji (zatwierdzenie lub

wycofanie) jest początkiem transakcji następnej

• Transakcję zatwierdza się poleceniem commit, a

wycofuje poleceniem rollback

• Wszystkie polecenia grupy DDL (np. create table,

create view, alter table, drop synonym) i

polecenia grupy DCL (np. grant, revoke) kończą

się niejawnym poleceniem commit

Zarządzanie transakcjami

rozproszonymi

• Długą transakcję można podzielić na

mniejsze, logicznie spójne fragmenty,

wprowadzając w transakcji tzw. punkty

zachowania (savepoints)

• Transakcję taką można wycofywać do

wskazanego punktu zachowania

Punkty bezpieczeństwa

transakcji

Wprowadzenie punktu zachowania

realizuje się poleceniem

savepoint

savepoint

nazwa_punktu_zachowania;

nazwa_punktu_zachowania;

• transakcja pozostaje aktywna,
• zmiany, wprowadzone przez operacje,

zrealizowane między punktem bezpieczeństwa
a poleceniem ROLLBACK są anulowane,

• punkty bezpieczeństwa, ustawione pomiędzy

punktem wskazanym a poleceniem ROLLBACK,
zostają usunięte.

Punkty bezpieczeństwa transakcji

Punkty bezpieczeństwa transakcji

Punkty bezpieczeństwa

transakcji

INSERT INTO...
SAVEPOINT S1;
DELETE...
SAVEPOINT S2;
UPDATE...
ROLLBACK;

INSERT INTO...
SAVEPOINT S1;
DELETE...
SAVEPOINT S2;
UPDATE...
ROLLBACK TO S1;

INSERT INTO...
SAVEPOINT S1;
DELETE...
SAVEPOINT S2;
UPDATE...
ROLLBACK TO S2;

I

II

III

Punkty bezpieczeństwa

transakcji

Usunięcie punktu bezpieczeństwa

Wycofanie do wskazanego punktu

zachowania

RELEASE SAVEPOINT

RELEASE SAVEPOINT

nazwa_punktu_zachowania

nazwa_punktu_zachowania

;

;

ROLLBACK

ROLLBACK

to savepoint

to savepoint

nazwa_punktu_zachowania

nazwa_punktu_zachowania

;

;