Oracle内存结构和后台进程

Oracle实例=内存+后台进程

Oracle数据库=实例+物理存储结构

由上图可知Oracle实例（一个Instance）由内存结构和程序结构组成，内存结构主要是SGA，程序结构主要是后台进程。

物理存储结构主要是数据库文件。

这次仔细学习了Oracle实例的具体内容。

为什么Oracle数据库做的这么复杂？

内存

数据查询的速度
更好的提升数据处理的速度

后台进程

为了完成特定的任务的服务进程

数据文件

数据的永久性保存
也是数据库性能下降的主要原因

实例之内存结构

System global area(SGA)

SGA区包括Oracle实例需要的一系列内存组件，用于存放数据信息和数据控制信息，这些内存信息被所有进程所共享。SGA的各个组成包括：

组成	描述
Database buffer cache	数据库高速缓冲区，里面存放着从磁盘读取到内存的数据块，这些数据块可以被所有的会话访问，是全局共享的。buffer cache分为三个部分，分别是default pool，keep pool，recycle pool。default pool是正常情况下，数据块存放的内存区域，default pool会根据一个过期算法（LRU，Least Recently Used，近期最少使用）将过期的脏数据（修改过的数据，没有修改的数据可以不写到磁盘上）写到磁盘上。keep pool这个区域用于将一些数据始终固定在内存中。recycle pool存放一些不经常使用的数据块，避免这些数据块在default pool中占据空间。
Shared pool	共享池缓存着一些用户可以共用的信息：1、可以重新使用的SQL语句 2、存放一些数据字典的信息，包括用户账户数据，表，索引，权限等等。 3、存储存放在数据库中的可执行代码。
Redo log buffer	重做日志缓冲区，存放着数据库操作产生的redo数据，Redo log buffer以循环的方式写入，当redo log已经写到磁盘后，就可以被后续的日志数据覆盖。
Large pool	对数据的处理不适用LRU算法，比shared pool更搞笑的内存收取方式。并行执行时会使用large pool。Rman备份时启动并行备份方式时，使用large pool。
Java pool	这块内存区域用来存放所有特定会话的JVM（Java Virtual Machine）中的java代码和数据。
Streams pool	里面存放着流相关的信息，比如流队列，其中也会流复制中capture进程提供进程内存空间。Streams pool只为流复制提供内存空间，如果没有手工配置，也没有配置流复制，这个空间将设置为0。
Result cache	结果缓存，当表的访问方式以读为主前提下，从一张大表中过滤出少量的记录作为结果集，把查询结果集放入result cache，后续相同的查询语句可以直接从result cache里获取想要的结果，省去了CPU、I/O上的开销。这个SGA组件加速了频繁运行的查询语句的执行速度。

Program global area(PGA)

不同于SGA，PGA属于独占式内存区，它的数据和控制信息为某个会话所独有，当一个会话产生时，Oracle会为这个会话分配一个PGA内存区域。可以理解为操作系统在一个进程启动时，为他分配的内存空间，是一个操作系统含义上的内存区。

User global Area(UGA)

UGA中保存和当前会话相关的信息，比如会话登录的信息，pl/sql的变量，绑定变量的值等等。UGA随着连接方式不一样可以在SGA中也可以在PGA中。

Software code areas

Oracle存放自身软件代码的一部分内存区，不允许其他会话访问

后台进程

Oracle的进程

用户进程 user process

服务器进程 server process

实例后台进程 background process

windows查看Oracle有哪些后台进程

SQL> select program from v$session where program like 'ORACLE.EXE%';

PROGRAM
----------------------------------------------------------------
ORACLE.EXE (GEN0)
ORACLE.EXE (DIA0)
ORACLE.EXE (CKPT)
ORACLE.EXE (MMNL)
ORACLE.EXE (RVWR)
ORACLE.EXE (ARC0)
ORACLE.EXE (QMNC)
ORACLE.EXE (ARC1)
ORACLE.EXE (DIAG)
ORACLE.EXE (MMAN)
ORACLE.EXE (SMON)

PROGRAM
----------------------------------------------------------------
ORACLE.EXE (Q001)
ORACLE.EXE (SMCO)
ORACLE.EXE (PMON)
ORACLE.EXE (DBRM)
ORACLE.EXE (DBW0)
ORACLE.EXE (RECO)
ORACLE.EXE (ARC2)
ORACLE.EXE (Q002)
ORACLE.EXE (CJQ0)
ORACLE.EXE (W000)
ORACLE.EXE (VKTM)

PROGRAM
----------------------------------------------------------------
ORACLE.EXE (PSP0)
ORACLE.EXE (LGWR)
ORACLE.EXE (MMON)
ORACLE.EXE (ARC3)

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下面重点看一些Oracle后台进程（链接内存和磁盘的桥梁）

系统监控进程SMON

Oracle数据库至关重要的一个后台进程，SMON 是System Monitor 的缩写，意即：系统监控。

SMON的主要工作：

数据库启动时的实例恢复，在RAC环境下，一个节点的SMON可以对另外一个节点做实例恢复

清理和释放临时段上的数据（排序、临时表…）

对于DMT（字典管理表空间），SMON可以合并连续空闲的extent

维护回滚段的online，offline以及空间的回收

进程监控进程PMON

PMON是Process Monitor的缩写，PMON主要有下面的用途：

在进程非正常中断后，做清理工作

在进程abort后，PMON进行清理工作。

PMON的第三个用途是，向Oracle TNS listener注册实例信息。

数据库写进程DBWn

DBWn是Database writer的缩写，n代表可以设置多个写进程。

DBWn负责把缓冲区的脏数据写到磁盘上，DBW进程是分散地把数据写到磁盘上的。而LGWR是连续写redo log。分散写要比连续写耗时的多。

DBWn触发条件：

当buffer cache空间不足时触发。

DBWn接到checkpoint的指令时触发。

日志写进程LGWR

LGWR是把SGA中redo log buffer的信息写到redo log file的进程。LGWR是顺序写入到redo log file中，因此速度很快。LGWR会在下面情况发生：

1，每隔3秒钟，进行一次LGWR

2，任何事务进行了commit操作

3，当redo log buffer是1/3满，或者里面有1MB的数据

基于以上的原因，把redo log buffer设置的很大就没必要的。

检查点进程CKPT

CKPT是checkpoint的缩写，根据checkpoint信息和DBW向磁盘写数据块的信号，CKPT更新控制文件和数据文件头。 Checkpoint information includes the checkpoint position, SCN, location in online redo log to begin recovery, and so on. CKPT 既不向数据文件中写数据块，也不向online redo log files写redo块。

归档进程ARCn

ARCn，Archive归档进程。ARCn的工作是在LGWR把onlone redo log填满后，ARCn把redo log file的内容copy到其他的地方。（也就是说是把联机重做日志变成归档日志）。online redo log 是被用来为实例失败的时候，恢复数据文件。而归档日志是被用来在media recovery的时候，恢复数据文件。

checkpoint和commit的区别

commit的作用是提交那些事务修改的数据产生的日志，即触发LGWR将redo log buffer中的内容写到redo log files，此时并没有把真正的数据写到磁盘上。commit的目的就是为了写到redo log files中去保护数据。

checkpoint会触发DBWn进程，将脏数据块写到数据文件中。如果DBWR进程要将事务的结果写入数据文件，但发现要写入的脏数据块相关的重做信息仍然处于重做日志缓存中，它将通知oracle启动LGWR进程，先将这些重做信息写入重做日志文件，直到重做信息全部被写入后，DBWR进程才开始将脏缓存写入数据文件。所以checkpoint的目的是保证数据一致性。

参考：

Oracle官网-Managing the Oracle Instance

Oracle官网-Process Architecture

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