oracle体系结构：带着四个问题来学习这门课
1、告诉你数据后台都有什么
2、数据库中有哪些主键
3、每个主键都有哪些作用
4、将来怎么管理这些主键
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 首先，数据库在操作系统下有一个软件，这个软件我们管理不了，软件引擎是花钱买的， Oracle数据库不是开源的，
 所以核心代码都是封装好的，我们拿过来用就是了，没有机会对它更改。
 我们能管理的是由该软件创建出来的数据库。
 那么我们在做添删改查的时候到底都由哪些主键参与工作：
一、：外围主键
1、当你从终端启动的，一个能写sql语句的，与oracle服务器进行交互的小程序，我们叫它用户进程，
即sqlplus、sqldevloper，无论哪一个都属于user process。也就是接口程序的意思。通常在client端。
2、一个用户进程怎么去访问磁盘上的海量数据呢？
一个用户进程如果想工作，所发出的命令都要传给服务端的一个进程，叫做server  process，
即必须用服务进程来解析发出的这条语句后，才能工作。
也就是说服务进程是帮我们处理sql命令、解析sql，帮助我们做提交和回退，帮助我们到硬盘中读取所需要的数据块。
3、那么服务进程是如何从硬盘中找到我们所需要的数据呢？
我们最终的数据是放在二进制文件中，这是物理库在磁盘中存在的我们能看的见的文件，我们叫它database
但是硬盘中的数据我们常常无法直接对他操作，需要把它先加载到内存中，如果直接到硬盘中读数据，硬盘慢cpu快，
就会出现cpu一直空闲，硬盘在不断工作，效率太低。
为了缓冲IO瓶颈，Oracle在操作数据库的时候把经常访问的数据都加在到内存当中。Oracle为了便于我们学习，
把自己这套软件在内存当中所加载的所有模块统称为实例instance。
Oracle给实例下的定义是：实例是访问数据库的手段，必须通过实例才能访问物理库。
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实例由两部分部分组成
即由一块内存加一组后台进程组成的实例这个主键。实例这个主键将来能操作物理库。
Oracle有150多个后台进程，但是默认启动也就20多个，这么多后台进程中只有五个叫核心后台进程，
非主要核心进程即使崩溃了，Oracle也有能力去重新启动。
介绍实例：
由服务进程来直接和实例交互
实例的这块内存，Oracle称为sga（系统全局区或共享全局区）
sga这块内存主键，Oracle把它隔离成若干个内存池。虽然叫sga，但是里边由很多小的模块组成。
具体如下：
1、共享池 share  pool
共享池中Oracle又把它分为两个小模块
1）、liberay cache库高速缓存
2）、data dictionary cache 数据字典缓冲区高速缓存
2、database  buffer cache 数据库缓冲区高速缓存
3、large pool大池
4、java pool java池
5、streams pool流池
6、redo log  buffer重做日志缓冲区
user process写sql语句------>server process处理sql语句----->对数据库的操作通过实例
                                                                                                                           |
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                                                                                       （六个模块）内存<----------->进程
    

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各个内存模块的作用：
share  poor共享池

共享池的作用实际就是liberay  cache和data dictionary cache的作用。

liberay  cache库高速缓存

      里边存的sql语句和PL/SQL块，你所运行的SQL语句，你所调用的PL/SQL块都会缓存到这块内存中，目的是减少SQL语句的重解析。

目的：oracle数据库在工作时如果每时每刻运行的SQL都是不相同的，我们就无法优化了。所以系统下将来所接受的SQL语句大多情况下是相同或相似的。

oracle为了加速SQL语句的运行，就会把运行过的SQL语句在内存中缓存一份，以便于以后这条语句再次执行的时候起到加速效果。
一条SQL语句发出后到结果集返回数据库都做了什么：
大体分为三个阶段：
 1、解析：（解析的过程就是拿到最佳的执行计划或者访问路径）
 2、执行：（按照执行计划访问后台对象，执行计划是指访问数据的最佳路径，如全表扫描批量读取，索引访问单块读取等）
 3、获取：（把从数据库中找到的符合条件的结果集回传给client端）
       在1阶段之前会有一个步骤：共享池扫描：发出一条SQL语句后，oracle会先去共享池liberay  cache中查看这条命令是否存在。假如找到即命中，则视为一次软解析成功。
所以一条SQL语句的快慢取决于解析阶段，获取最佳的执行计划。
解析过程分为两种操作：

1、硬解析：一次硬解析的过程如下

           1）、语法分析：如果是一条新SQL，数据库会先对其做语法分析，是否满足oracle的SQL语法规则。

2）、语意分析：校验SQL语句中所涉及的对象、用户、列名等属性信息的存在否及有效性等。
  3）、安全审核：对SQL语句进行安全审核，校验发出的SQL语句有没有权限访问数据。
  4）、优化：oracle要对SQL语句进行优化，即筛选执行计划。oracle有一个最核心的主键叫做优化器。它会找出这条SQL所有可能的执行计划，然后针对消耗的成本（cost）进行对比，找出成本最低的执行计划。
  5、行资源生成：把资源写入，即把找到文本以及计划写入到共享池liberay  cache。这里既有SQL语句的文本，还有SQL语句的执行计划。
2、软解析：就是在解析阶段之前的命中就是软解析。
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data dictionary cache数据字典缓冲区高速缓存
       这个模块中保存了以行为单位，最近所访问的数据字典里的数据（如表名table_name，用户user_name，列名col_name都在数据字典中校验是否存在及有效性等信息），
      数据字典是在系统表空间里即在硬盘中。所以使用该模块目的是加速SQL语句的解析，因为SQL语句经常要与数据字典打交道，所有用户的信息，属性的信息都存于数据字典。
       因此share  poor这块内存池的作用就是减少SQL语句的重解析和加速SQL语句的解析，都与SQL相关。
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数据库缓冲区高速缓存database  buffer  cache

作用：减少IO瓶颈即减少与硬盘的交互。
      所有对数据的访问，我们都不在硬盘上去做，而是在内存里把硬盘块做一个镜像。
      所有的添删改查都是在对这个镜像做处理即在实例中（database  buffer  cache）完成，永远都不是在直接操作存储。目的就是为了加速数据读取和修改的效率。
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内存小硬盘大怎样用少量内存操作大量数据：（有一种清理内存的机制）
       oracle对于内存的管理有一种LRU算法，即最近最少使用原则。
       oracle会把每一个进入内存的块所进入内存的时间和频率记录下来，然后把这些块逻辑上维护在一个列表下。这个列表有热端，有冷端末尾，有冷端头。如果现在内存空间不足了，所有内存的堆栈模块都被缓存了数据，现在还有一张表需要查询，即需要进入内存。oracle会从LRU列表的冷端末尾把这些块清掉，释放出来一些内存模块出来，再把硬盘中的一些数据加载进去。这样不断把冷端末尾的块清掉，把数据加载到内存。
      用LRU算法管理内存中的有限空间，以DB BLOCK块为单位去进行读和回写，而在创建数据库的时候就决定了它default值是8K。换句话说，即使查询数据只有一行（几个字节），oracle也会把它所在的8K块都加载入内存，这样虽然浪费了内存空间，

但是减少了物理IO次数，以后再读取该数据就不用再与硬盘交互了。

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large  poor大池
       存放与SQL操作和PL/SQL操作不相关的块，如备份还原恢复时涉及到的块。这个池对数据库性能影响不大，如果临时需要增加备份还原的效率可以加大该池的分配空间。

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java  poor

如果前端有一些java代码的编译需求需要加载到内存中去做，就需要开这个池

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流池streams pool

到oracle11G，流复制技术已经停止开发使用。

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redo log  buffer重做日志缓冲区

      记录的是所有数据块的变化即redo条目。数据块的修改将来是要写盘的，但是不能一有日志就写盘或者说一有变化就写盘，这样IO太频繁。
      所以为了减少日志写盘的频繁程度，缓冲IO的瓶颈，才引入了log  buffer。
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实例的另外一部分是后台进程：
一、PMON---进程监视器（启动数据库时候第一个加载的进程）

作用： 1、监控其它的非主要核心进程，如果非主要核心进程意外终止，由PMON负责重启。

          2、清理由意外终止的连接在服务器端遗留的垃圾资源。

例如：有的时候一些会话可能在服务器上加了一些锁，做了一些数据修改，把一些数据在内存中给冻结了。即insert、update、delete，还没有提交，也没有回退，这时候突然网络断了，或者突然死机了，这些都属于user  process意外终止，那你刚才做了修改，肯定破坏了数据，而你有没有机会提交和回退，这时候就由PMON把这些数据做rollback。把遗留的资源释放。

          3、在网络环境中，将实例的信息注册到监听程序，注册周期60秒即60秒做一次。

          4、在集群环境，以60秒为单位，收集当前节点的CPU压力。将来会以cpu压力信息来做负载均衡。

二、DBWN---数据写进程，把脏块写到数据文件。这个N是取值范围（0-9、A-J）

作用：把内存（database  buffer  cache）中的脏数据回写到硬盘，即做数据同步。

什么时候会触发该进程去写盘：（9种情况触发数据写）

1、检查点checkpoint，如果产生检查点，后台就会触发日志写。

2、脏数据达到预值，default值是10%，会触发。

3、扫描整个database  buffer  cache没有空闲空间可用。

4、timeout，default值是3秒，老版本有，oracle10之后去掉了。

5、集群环境下的ping请求---RAC request触发数据写。集群环境如果想协同工作，多个实例的数据要一致，即一号机修改二号        要可见，二号机修改一号也得可见。

      实现原理：oracle在后台发出一个ping事件，触发多实例的数据同步，即把数据修改都写到磁盘阵列，然后在数据库里边重新分发，这样来实现双节点的数据同步。

6、表级别的drop、truncate----drop table、truncate table。

7、tablespace readonly，即表空间只读触发。

8、tablespace offline，即表空间离线触发。

9、热备份命令触发，即begin  backup。

三、SMON---系统监控程序
作用：1、空间管理
体现在两方面：1）定期合并空闲。
                      2）回收临时段。
         2、实例恢复：包含三个操作

1、前滚

2、回滚

3、释放资源

       当系统掉电，实例意外终止。因为数据修改是在实例当中去做的，而数据修改的写盘动作不是时时刻刻在做的，因此可能存在已经提交还没写盘的数据就需要前滚。也可能出现未提交但是数据修改已经写盘，那么重启时就需要还原，既然没提交就会有老镜像，那么由SMON把老镜像拿回来做回滚恢复，最后把所有的锁资源释放。这就是实例恢复的三个动作。

四、CKPT---检查点进程
要做三件事：

1、调度数据写

2、把已经完成的检查点写入到数据文件头

3、将完成的检查点写入到控制文件

五、LGWR---日志写进程
把redo条目写到联机日志
redo的作用是将来做recovery的，所以redo放在内存中是没有用的，掉电就全没了，所以有用的日志必须写入硬盘，那么日志是怎么从log  buffer到硬盘的呢，就是由LGWR写进来的。
写入硬盘的redo才可以参与recovery，如果日志不写盘，数据一定不会写盘。
那么什么时候会触发日志写：
1、提交commit
2、log buffer达到三分之一满。
3、timeout
4、任何一次数据写之前。 即日志写发生在数据写之前，因此日志写要比数据写频繁。只要日志写入硬盘，理论上就可以认为数据已经写盘了，因为即使系统掉电，将来也可以recovery。