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　　十一、ORACLE 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)介紹

　　1.ORACLE的特點:

　　可移植性 ORACLE采用C語言開發(fā)而成，故產(chǎn)品與硬件和操作系統(tǒng)具有很強的獨立性。從大型機到微機上都可運行ORACLE的產(chǎn)品�？稍赨NIX、DOS、Windows等操作系統(tǒng)上運行。可兼容性 由于采用了國際標準的數(shù)據(jù)查詢語言SQL，與IBM的SQL/DS、DB2等均兼容。并提供讀取其它數(shù)據(jù)庫文件的間接方法�？陕�(lián)結(jié)性 對于不同通信協(xié)議，不同機型及不同操作系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)也可以運行ORAˉCLE數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。

　　2.ORACLE的總體結(jié)構(gòu)

　　(1)ORACLE的文件結(jié)構(gòu) 一個ORACLE數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括以下5類文件:ORACLE RDBMS的代碼文件。數(shù)據(jù)文件 一個數(shù)據(jù)庫可有一個或多個數(shù)據(jù)文件，每個數(shù)據(jù)文件可以存有一個或多個表、視圖、索引等信息。日志文件 須有兩個或兩個以上，用來記錄所有數(shù)據(jù)庫的變化，用于數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)�？刂莆募� 可以有備份，采用多個備份控制文件的是為了防止控制文件的損壞。參數(shù)文件 含有數(shù)據(jù)庫例程起時所需的配置參數(shù)。

　　(2)ORACLE的內(nèi)存結(jié)構(gòu) 一個ORACLE例程擁有一個系統(tǒng)全程區(qū)(SGA)和一組程序全程區(qū)(PGA)。SGA(System Global Area)包括數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)，日志緩沖區(qū)及共享區(qū)域。PGA(Program Global Area)是每一個Server進程有一個。一個Server進程起動時，就為其分配一個PGA區(qū)，以存放數(shù)據(jù)及控制信息。

　　(3)ORACLE的進程結(jié)構(gòu)ORACLE包括三類進程:

　�、儆脩暨M程 用來執(zhí)行用戶應(yīng)用程序的。

　�、诜�務(wù)進程 處理與之相連的一組用戶進程的請求。

　　③后臺進程 ORACLE為每一個數(shù)據(jù)庫例程創(chuàng)建一組后臺進程，它為所有的用戶進程服務(wù)，其中包括:DBWR(Database Writer)進程，負責(zé)把已修改的數(shù)據(jù)塊從數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)寫到數(shù)據(jù)庫中。LGWR(Log Writer)進程，負責(zé)把日志從SGA中的緩沖區(qū)中寫到日志文件中。SMON(System Moniter)進程，該進程有規(guī)律地掃描SAG進程信息，注銷失敗的數(shù)據(jù)庫例程，回收不再使用的內(nèi)存空間。PMON(Process Moniter)進程，當(dāng)一用戶進程異常結(jié)束時，該進程負責(zé)恢復(fù)未完成的事務(wù)，注銷失敗的用戶進程，釋放用戶進程占用的資源。ARCH(ARCHIVER)進程。每當(dāng)聯(lián)機日志文件寫滿時，該進程將其拷貝到歸檔存儲設(shè)備上。另外還包括分布式DB中事務(wù)恢復(fù)進程RECO和對服務(wù)進程與用戶進程進行匹配的Dnnn進程等。

　　3.ORACLE的邏輯結(jié)構(gòu)

　　構(gòu)成ORACLE的數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)包括:

　　1)表空間

　　(2)5種類型的段(segment)

　　①數(shù)據(jù)段;

　�、谒饕�段;

　�、蹪L回(rollbock)段;

　�、芘R時段;

　　⑤自舉(bootstrap)段。段的分配單位叫范圍(Extent)表空間(Tablespace) 一個數(shù)據(jù)庫劃分成的若干邏輯部分稱為表空間。一個數(shù)據(jù)庫可以有一個或多個表空間，初始的表空間命名為SYSTEM，每一個邏輯表空間對應(yīng)于一個或多個物理文件。DBA使用表空間做以下工作:控制數(shù)據(jù)庫對象，如表、索引和臨時段的空間分配。為數(shù)據(jù)庫用戶設(shè)置空間配額。利用個別表空間的在線或離線，控制數(shù)據(jù)的可用性。后備或恢復(fù)數(shù)據(jù)。通過分配空間，以改進性能。在每個數(shù)據(jù)庫中都存在SYSTEM表空間，它在建立數(shù)據(jù)庫時自動建立。在該表空間中，包含數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)字典，其中存儲全部數(shù)據(jù)庫對象的名字和位置。SYSTEM表空間總是在線的，像其它表空間一樣，可以通過增加新的數(shù)據(jù)庫文件來擴大。一個表空間可包含許多表和索引。但一個表和索引不能跨越表空間，可跨越組成表空間的文件。在DB的打開的情況下，DBA利用ALTER TABLESP ACE語句，可以實施表空間的在線或離線。SYSTEM表空間必須在線。表空間離線有下列原因:一般為了使部分數(shù)據(jù)庫不能使用，而允許正常存取數(shù)據(jù)庫其余部分。執(zhí)行表空間離線備份。一個離線的表空間，不能被應(yīng)用用戶讀或編輯�？梢栽黾訑�(shù)據(jù)文件擴大已有的表空間，也可增加新的表空間使數(shù)據(jù)庫容量增大，或分配空間給某個應(yīng)用。使用ALFER TABLESPACE ADD FILE語句將另一個數(shù)據(jù)文件加入到已存在表空間中。使用CREATE TABLESPACE語句可建立一個新的表空間。段(segment) 表空間中的全部數(shù)據(jù)存儲在以段劃分的數(shù)據(jù)庫空間中。一個段是分配給數(shù)據(jù)庫用于數(shù)據(jù)存儲的范圍的集合。數(shù)據(jù)可以是表、索引或RDBMS所需要的臨時數(shù)據(jù)。段是表空間的下一個邏輯存儲的級別。一個段不能跨越一個表空間，但可跨越表空間內(nèi)的文件。一個數(shù)據(jù)庫最多需要五種段類型:數(shù)據(jù)段 一個包含一個表(或聚集)的全部數(shù)據(jù)，一個表(或聚集)總有一個單個數(shù)據(jù)段。索引段 一個索引段包含對一個表(或聚集)建立的一個索引的全部索引數(shù)據(jù)。一個表可以有一個、多個或者沒有索引段，取決于它所擁有的索引個數(shù)。一個聚集必須至少有一個索引段，即在聚集碼上建立聚集索引�；貪L段 每個DB有一個或多個回滾段。一個回滾段是DB的一部分，它記錄在某一情況下被撤消的動作。回滾段用于事務(wù)控制和恢復(fù)。臨時段 在處理查詢時，ORACLE需要臨時工作空間，用于存儲語句處理的中間結(jié)果，這個區(qū)稱為臨時段。自舉段 自舉段在SYSTEM表空間中，在數(shù)據(jù)庫建立時建立。它包括數(shù)據(jù)字典定義，在數(shù)據(jù)庫打開時裝入。

　　4.用戶數(shù)據(jù)庫對象

　　由用戶建立的對象駐留在表空間中，含有真正的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫對象有表、視圖、聚集、索引、偽列和序號生成器。

　　(1)聚集(Cluster) 聚集是存儲數(shù)據(jù)的一種可選擇的方法。聚集包括存儲在一起的一組表，它們共享公共列并經(jīng)常一起使用。由于內(nèi)容相關(guān)并且物理地存儲在一起，存取時間得到改進，存儲空間可以減少。聚集是一種優(yōu)化措施。聚集對性能的改進，依賴于數(shù)據(jù)的分布和SQL操作的內(nèi)容。特別是使用聚集對連接非常有利�？梢悦黠@地提高連接的速度。建立聚集命令的基本格式:SQL>CREATE CLUSTER〈聚集名〉(列定義[，…]);利用聚集建立表命令基本格式:SQL>CREATE TABLE〈新表名〉(列定義[，…]CLUSTER〈聚集名〉(聚集列);在聚集碼上必須建立一個聚集索引，對于每一數(shù)據(jù)塊上每個聚集碼值有一索引項。這個索引必須在DML語句對聚集表操作前建立。建立索引的語句是:CREATE INDEX索引名ON CLUSTER聚集名。

　　(2)序號生成器 序號(SEQUENCE)生成器為表中的單列或多列生成順序號。利用序號可自動地生成唯一主碼。使用SQL語句定義序號，給出一些信息(如序號名、是升序或降序、每個序號間的間隔和其它信息)。所有序號存儲在數(shù)據(jù)字典表中。所有序號定義存儲在數(shù)據(jù)字典的SEQUENCE表中。用戶可以通過字典視圖USER-SE-QUENCES、ALL-SEQUENCES和DBA-SEQUENCES查詢和存取。建立序號生成器的語句是:CREATE SEQUENCE序號生成器名 其它選項。一旦序號生成器S被定義�？捎肧.Currval來引用S序號生成器的當(dāng)前值。用S.nextval產(chǎn)生下一個新的序號并加以引用。

　　(3)偽列 偽列的行為像表的一列，但不真正存在于表中，在查詢時可引用偽列，但偽列不能插入、刪除或修改。

　　5.數(shù)據(jù)字典

　　數(shù)據(jù)字典ORACLE RDBMS最重要的部分之一。數(shù)據(jù)字典含有一組系統(tǒng)定義的表，只能讀，是關(guān)于數(shù)據(jù)庫的引用指南。它可提供以下信息:ORACLE用戶的用戶名;每個用戶被授予的權(quán)限和角色;實體的名字和定義;完整性約束為數(shù)據(jù)庫實體分配的空間;通用的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu);審計信息;觸發(fā)子等的存儲。數(shù)據(jù)字典是以表和視圖構(gòu)成的，像其它數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)一樣，可用SQL語言查詢數(shù)據(jù)字典。數(shù)據(jù)字典在DB建立時建立。每當(dāng)DB進入操作，數(shù)據(jù)字典就由ORACLE RDBMS負責(zé)修改。數(shù)據(jù)庫建立時有兩個默認DBA用戶:SYS、SYSTEM。SYS持有基本表中的數(shù)據(jù)。

　　下面列出的是一些常用的表或視圖的名稱。

　　(1)DTAB 描述了組或數(shù)據(jù)字典的所有表。

　　(2)TAB 用戶建的所有基本表、視圖和同義詞。

　　(3)COL 用戶創(chuàng)建基本表的所有列的信息。

　　(4)SYNONYMS 用戶可存取的同義名詞、專用名和公用名。

　　(5)CATALOG 用戶可存取的表、視圖、同義詞、序列。

　　(6)CONSTRAINTS 用戶可存取的約束。

　　(7)INDEXES 用戶可存取的表和聚集的序列。

　　(8)OBJECTS 用戶可存取的對象。

　　(9)TANLERS 用戶可存取的表。

　　(10)USERS 查看當(dāng)前全部用戶。

　　(11)VIEWS 查看用戶可存取的視圖。

　　(12)SYSTABAUTH 用戶對數(shù)據(jù)對象的使用權(quán)限�？梢杂肧QL>SELECT*FROM〈字典表名或視圖名〉WHERE〈條件〉來讀取有關(guān)信息�？梢杂肧QL>DESCRIBE〈表名〉來查看表的結(jié)構(gòu)定義。但是數(shù)據(jù)庫字典的結(jié)構(gòu)不可改。用DESCRIBE命令還可以查看視圖及過程的定義。

　　6.ORACLE的SQL、PL/SQL與SQL*PLUS

　　作為ORACLE數(shù)據(jù)庫核心的SQL語言是ANSI和ISO的標準SQL的擴充。用來存儲、檢索和維護數(shù)據(jù)庫中的信息，并控制對數(shù)據(jù)庫的存取事務(wù)。由于RDBMS執(zhí)行SQL語句時，是一次只執(zhí)行一條語句，它是非過程化的。這就使得單條的SQL語句使用方便，功能強大。用戶只需說明操作目的，不必關(guān)心具體操作的實現(xiàn)方法。但在實際數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)中，往往要依據(jù)前一步對數(shù)據(jù)庫操作的結(jié)果或上一個事務(wù)提交的情況來確定下一步的操作。故ORACLE推出了一種PL/SQL工具，它擴充了SQL語句，使之具有可進行過程化編程的能力，如循環(huán)、分支功能。PL/SQL可支持變量和常量的使用。

　　十二、分布式數(shù)據(jù)庫

　　1.分布式數(shù)據(jù)庫的分類

　　分布式數(shù)據(jù)庫，是根據(jù)它的管理系統(tǒng)(Distributed DBMS-DDBMS)進行分類的。對DDBMS可以從四個不同角度來分類:

　　(1)從構(gòu)成的方式，可分為同構(gòu)型和異構(gòu)型兩類所謂同構(gòu)型，是指所有節(jié)點的局部DBMS都支持同一數(shù)據(jù)模式和數(shù)據(jù)語言。為使每個節(jié)點都掌握彼此的數(shù)據(jù)情況，需要增加網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(NDBMS)，各節(jié)點之間通過通信網(wǎng)絡(luò)形成統(tǒng)一的整體。同構(gòu)型的DDBMS對于并發(fā)控制、冗余數(shù)據(jù)的一致性等問題容易處理，但建庫的代價比較大。所謂異構(gòu)型系統(tǒng)，是指在分布環(huán)境中各節(jié)點上的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)語言都可能不同。異構(gòu)比同構(gòu)型系統(tǒng)實現(xiàn)起來要困難一些，為了在兩個節(jié)點上的局部DBMS之間進行信息交換，就要對數(shù)據(jù)模式和數(shù)據(jù)語言進行轉(zhuǎn)換和映射工作。

　　(2)按控制方式，可以分為集中式與分布式所謂集中控制的DDBM指所有事務(wù)都由一臺叫做中心計算機的節(jié)點進行管理。分布控制的DDBMS，是指每個節(jié)點都保持DDBMS的一個副本來監(jiān)督和管理各節(jié)點及系統(tǒng)事務(wù)，它將網(wǎng)絡(luò)目錄作為用戶數(shù)據(jù)庫存放于局部DB之中。

　　(3)從數(shù)據(jù)分布的角度，DDBMS又可分為分割式、部分重復(fù)式和完全重復(fù)式所謂分割式，是指每個節(jié)點只存儲DDB數(shù)據(jù)實體的部分子集，各節(jié)點的副本互不重疊。部分重復(fù)式，是指每個節(jié)點都存儲DDB數(shù)據(jù)實體的任意子集。完全重復(fù)式，是指每個節(jié)點都存儲整個DDB數(shù)據(jù)實體的副本。也有文獻把完全重復(fù)式稱為復(fù)制式。(4)從用戶的角度，DDBM可分為總體型和多重型。

　　2.分布式數(shù)據(jù)庫與單一數(shù)據(jù)庫的比較

　　(1)集中控制 在一個企業(yè)或單位范圍內(nèi)的信息資源上，對信息提供集中式控制的可能性，被認為是采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)的最大動力之一，因為集中式數(shù)據(jù)庫是根據(jù)信息系統(tǒng)的演變和集中處理信息的需求開發(fā)出來的。

　　(2)數(shù)據(jù)獨立性 數(shù)據(jù)獨立性也曾經(jīng)被認為是采用數(shù)據(jù)庫方法的主要動力之一。實際上，數(shù)據(jù)獨立性意味著數(shù)據(jù)的實際結(jié)構(gòu)對應(yīng)用程序來講是透明的，應(yīng)用程序員只需要利用數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)，即所謂概念模式來編寫程序。數(shù)據(jù)獨立性的主要優(yōu)點是應(yīng)用不受數(shù)據(jù)存儲的物理結(jié)構(gòu)變化的影響。在分布式數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)的獨立性具有與傳統(tǒng)的集中式數(shù)據(jù)同等的重要性，然而，一種嶄新概念加進了數(shù)據(jù)獨立性的一般概念之中，這就是分布式透明性。所謂分布式透明性，指的是在編寫程序時就好象數(shù)據(jù)沒有被分布一樣。這樣，無論把數(shù)據(jù)存儲到甲地或乙地，或者把數(shù)據(jù)從一個節(jié)點移到另一個節(jié)點，都不會影響程序執(zhí)行的正確性和有效性，但是，必須指出，執(zhí)行速度或者效率卻受到了影響。眾所周知，通過具有不同形式的數(shù)據(jù)描述和它們之間的映射的多層體系結(jié)構(gòu)，曾為傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫提供了獨立性，為此目的，開發(fā)出了概念模式、存儲模式和外部模式等概念。利用類似的方法，我們可以通過采用新層次和新模式，在分布式數(shù)據(jù)庫中可獲得分布式透明性。分布式透明性是分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要目標之一。

　　(3)降低冗余 在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，盡可能地降低冗余度是它的主要目標之一。這有兩個原因:首先，通過只用一個正本，可以自動地避免同一邏輯數(shù)據(jù)中幾個副本之間的不一致性。其次，用降低冗余度來節(jié)約存儲空間。通過共享數(shù)據(jù)的方式，即通過允許幾個應(yīng)用訪問同一文件和記錄可以達到降低冗余度的目的。但是，在分布式數(shù)據(jù)庫中，把數(shù)據(jù)的冗余看成是所需要的特性。這有幾個原因:首先，如果在需要冗余的所有節(jié)點都復(fù)制數(shù)據(jù)，則可以增加應(yīng)用的局部性。其次，可以增加分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的有效性和可靠性。因為，如果復(fù)制數(shù)據(jù)，則一個節(jié)點上的故障不會停止其它節(jié)點上應(yīng)用的執(zhí)行。在一般情況下，為傳統(tǒng)集中式環(huán)境所規(guī)定的克服冗余的原因，在分布式環(huán)境中仍是有效的。因此，在分布式數(shù)據(jù)庫中，對冗余度的評價要選擇一種折衷方案，不能一概而論。一般地說，復(fù)制數(shù)據(jù)項的方便程度是隨著應(yīng)用所執(zhí)行的檢索訪問與更新訪問的比率提高而增加。數(shù)據(jù)復(fù)制便利程度的提高，是因為具有一個項目多個副本，檢索可以在任一副本上進行，而更新卻必須在所有副本上一致地進行。

　　(4)有效訪問 復(fù)雜的訪問結(jié)構(gòu)，如輔助索引，文件間的鏈接等，都是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所采用的重要技術(shù)，對這些結(jié)構(gòu)的支持是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS極為重要的組成部分。提供復(fù)雜訪問結(jié)構(gòu)的原因，是為了提高存取數(shù)據(jù)的效率。

　　(5)完整性、恢復(fù)和并發(fā)控制 在數(shù)據(jù)庫理論中，盡管完整性、恢復(fù)和并發(fā)控制等所涉及的問題是不同的，但它們之間相互聯(lián)系還是很多的，一般來說，完整性、恢復(fù)和并發(fā)控制等問題的解決，在很大程度上取決于所提供的事務(wù)的結(jié)構(gòu)形式。

　　(6)保密性和安全性 在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，具有集中式控制的數(shù)據(jù)庫管理員能保證只執(zhí)行那些授權(quán)的數(shù)據(jù)訪問。但應(yīng)當(dāng)指出，集中式數(shù)據(jù)庫本身比過去處理單獨文件的舊方法更難于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保密性和安全性。在分布式數(shù)據(jù)庫中，局部數(shù)據(jù)庫管理員面臨的一些主要問題，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理員面臨的問題一樣。但是，分布式數(shù)據(jù)庫的兩個獨特方面值得一提:首先，在具有極高度節(jié)點自主權(quán)的分布式數(shù)據(jù)庫中，局部數(shù)據(jù)的擁有者認為比較安全，因為他們能自主地實施自己的安全措施，以履行集中式數(shù)據(jù)庫管理員的職責(zé)。其次，安全性問題，一般是分布式系統(tǒng)的固有問題，因分布式系統(tǒng)是通過通信網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)分布式控制的，而通信網(wǎng)絡(luò)本身就在保護數(shù)據(jù)的安全性和保密性方面存在著弱點。通過網(wǎng)絡(luò)偷看、亂改別人的數(shù)據(jù)難以完全避免。

　　3.分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DDBMS)

　　在目前分析DDBMS的性能時，應(yīng)該把商品化系統(tǒng)和先進的研究樣機區(qū)分開來，但是可以預(yù)料，某些先進的研究樣機中試驗的特性，可能會應(yīng)用到將來的商品化系統(tǒng)中去的。本節(jié)簡要敘述分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本性能，并就用什么樣的方法使得分布式數(shù)據(jù)庫這個新技術(shù)商品化的問題談一點看法。從目前看，世界上幾各已經(jīng)商品化的分布式系統(tǒng)是由集中式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的銷售廠商開發(fā)出來的。這些分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，包括擴充集中式DBMS時所附加的部件。分布式功能的擴充是通過裝配在計算機網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點上的DBMS之間所提供的通信和合作來實現(xiàn)的。在這種情況下建立分布式數(shù)據(jù)庫通常所必須的軟件部分是:

　　(1)數(shù)據(jù)庫管理部分(DB);

　　(2)數(shù)據(jù)通信部分(DC);

　　(3)數(shù)據(jù)字典(DD)，它能用來表示有關(guān)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分布的信息;

　　(4)分布式數(shù)據(jù)庫部分(DDB)。

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