Oracle 19c Concepts(13)：Oracle Database Instance

SGA 用于以下几个目的：

• 维护由很多进程和线程同时访问的内部数据结构

• 缓存从磁盘中读取的数据块

• 缓冲重做数据，然后再将其写入联机重做日志文件

• 存储 SQL 执行计划

下图显示 Oracle 数据库实例的主要组件。

图 13-1 数据库实例

Description of "Figure 13-1 Database Instance"

Oracle数据库运行在单实例配置或Oracle实际应用程序集群(Oracle RAC)配置中。这些配置是互斥的。

在单实例配置中，数据库和实例之间存在一对一关系。在 Oracle RAC 中，数据库与实例之间存在一对多关系。

下图显示了这两种可能的数据库实例配置。

图 13-2 数据库实例的配置

Description of "Figure 13-2 Database Instance Configurations"

实例在使用 STARTUP 命令创建时开始，在终止时结束。

下表说明了一个数据库实例试图重新打开一个之前已关闭的数据库。

SQL> STARTUP
ORACLE instance started.Total System Global Area  468729856 bytes
Fixed Size                  1333556 bytes
Variable Size             440403660 bytes
Database Buffers           16777216 bytes
Redo Buffers               10215424 bytes
Database mounted.
Database opened.

SQL> SELECT 
TO_CHAR(STARTUP_TIME,'MON-DD-RR HH24:MI:SS') 
AS "Inst Start Time" FROM V$INSTANCE;Inst Start Time
------------------
JUN-18-14 13:14:48

SQL> SHUTDOWN IMMEDIATE

SQL> STARTUP
Oracle instance started.
. . .

SQL> SELECT 
TO_CHAR(STARTUP_TIME, 'MON-DD-RR HH24:MI:SS')
AS "Inst Start Time" FROM V$INSTANCE;Inst Start Time
------------------
JUN-18-14 13:16:40

典型的，您手动启动一个实例，然后装载并打开数据库，使其对用户可用。您可以使用 SQL*Plus 的 STARTUP 命令、 Oracle 企业管理器 （企业管理器） 、 或 SRVCTL 实用程序来执行这些步骤。

使用Oracle Net开启数据库实例，以下情况必须属实：

• 数据库被一个Oracle Net监听器静态注册。

• 您的客户机使用SYSDBA特权连接到数据库。

监听器创建一个专用服务器，该服务器可以启动数据库实例。

Figure 13-3 Instance and Database Startup Sequence

Description of "Figure 13-3 Instance and Database Startup Sequence"

当数据库从关闭状态推进到打开状态时，会经历以下几个阶段：

Figure 13-4 Instance and Database Shutdown Sequence

Description of "Figure 13-4 Instance and Database Shutdown Sequence"

当一致地关闭打开的数据库时， Oracle 数据库自动执行以下步骤。

Oracle数据库使用检查点来实现多个目标。

目标包括：

• 减少实例失败或介质故障情况下恢复所需的时间

• 确保数据库定期将缓冲区缓存中的脏缓冲区写入磁盘

• 确保数据库在一致关闭过程中将所有已提交的数据写入磁盘

检查点进程（CKPT）负责将检查点写入数据文件头和控制文件。

• 线程检查点

  数据库将某个确定目标之前、 被某个特定的重做线程所修改的所有缓冲区写入磁盘。 数据库中所有实例的线程检查点的集合即为数据库检查点。线程检查点在下列情况下发生：

  • 一致的数据库关闭

  • ALTER SYSTEM CHECKPOINT 语句

  • 联机重做日志切换

  • ALTER DATABASE BEGIN BACKUP 语句

• 表空间和数据文件的检查点

  数据库将某个确定目标之前、 被重做线程所修改的所有缓冲区写入磁盘。表空间检查点是一组数据文件检查点，每个数据文件检查点对表空间中的某个数据文件做检查点操作。这些检查点发生在很多情况下， 包括将一个表空间变为只读、将表空间脱机、 收缩数据文件、 或执行 ALTER TABLESPACE BEGIN BACKUP 等。

• 增量检查点

  增量检查点是一种线程检查点， 部分原因是为了避免在联机重做日志切换时写入大量的块。 DBWn 至少每隔三秒会进行检查以确定是否有工作要做。 当 DBWn 将脏缓冲区写入磁盘时, 它会向前推进检查点位置，导致 CKPT 将检查点位置写入控制文件， 而不是数据文件头。

• 由某事务已提交的数据块更新还未写入数据文件，而仅写入了联机重做日志中。 这些更改必须重新应用到数据库。

• 数据文件包含实例失败时尚未提交的更改。这些更改必须回滚，以确保事务一致性。

是否需要实例恢复取决于重做线程的状态。

Oracle 数据库在以下情况下自动执行实例恢复：

• 单实例数据库或 Oracle RAC 数据库的所有实例失败后第一次打开数据库。这种形式的实例恢复也称为崩溃恢复。 Oracle 数据库一起恢复所有已终止实例的联机重做线程。

• 只是 Oracle RAC 数据库中的某些、 但不是所有实例失败。实例恢复将由配置中的某个存活实例自动进行。

下图描述了联机重做日志中的重做线程。

图 13-5 联机重做日志中的检查点位置

Description of "Figure 13-5 Checkpoint Position in Online Redo Log"

下图说明了前滚和回滚，这是恢复数据库实例失败的两个必要步骤。

图 13-6 基本的实例恢复步骤：前滚和回滚

Description of "Figure 13-6 Basic Instance Recovery Steps: Rolling Forward and Rolling Back"

初始化参数是会影响实例基本操作的配置参数。实例在启动时从一个文件读取初始化参数。

Oracle 数据库提供了许多初始化参数，以优化其在不同环境中的操作。只需要显式设置几个参数，因为其默认值通常情况下是足够的

服务器参数文件是初始化参数的一个存储库。

• 只有Oracle数据库能读写服务器参数文件。

• 对于一个数据库， 只存在一个服务器参数文件。此文件必须驻留在数据库主机上。

• 务器参数文件是二进制的，且不能使用文本编辑器修改。

• 存储在服务器参数文件中的初始化参数是永久性的。数据库实例正在运行时对参数所做的任何更改， 可以跨实例关闭和启动而存在。

文本初始化参数文件是一个文本文件，其中包含初始化参数的列表。

• 当启动或关闭数据库时，文本初始化参数文件必须驻留在连接到该数据库的客户端应用程序相同的主机上。

• 文本初始化参数文件是基于文本的，而非二进制。

• Oracle 数据库可以读取，但不能写入文本初始化参数文件。若要更改参数值，必须使用文本编辑器手动更改文件。

• 通过 ALTER SYSTEM 对初始化参数值所做的更改， 仅在当前实例中有效。您必须手动更新文本初始化参数文件，并重新启动实例以使更改生效。

自动诊断存储库（ADR）是一个基于文件的存储库，存储了如跟踪文件、警报日志和健康监测报告等数据库诊断数据。 

ADR 的关键特征包括：

• 统一的路径结构

• 一致的诊断数据格式

• 统一的工具集

SQL 跟踪设施还会为单个 SQL 语句创建跟踪文件，以提供性能信息。可以通过各种方式启用对客户机标识符、服务、模块、操作、会话、实例或数据库的跟踪。例如，您可以在 DBMS_MONITOR 包或 set event 中执行适当的过程。

ADR 将跟踪文件存储在 trace 子目录中。跟踪文件的名称取决于其运行平台，并使用扩展名.trc。

当跟踪文件大小受到限制时，数据库可以自动将其最多分割为五个段。段是独立的文件，它们具有与活动跟踪文件相同的名称，但是附加了段号，如ora_1234_2.trc中所示。

每个段通常是MAX_DUMP_FILE_SIZE设置的限制的20%。当所有段的合并大小超过限制时，数据库将删除最老的段(尽管从来没有删除第一个段，它可能包含关于进程初始状态的相关信息)，然后创建一个新的空段。

大多数转储都是由事故引起的。

当发生事故时，数据库将一个或多个转储写入为该事件创建的事故目录。事故转储还包含文件名中的事故号。

在事故创建期间，应用程序可以将堆或系统状态转储作为操作的一部分。在这种情况下，数据库将转储名称附加到事故文件名，而不是默认的跟踪文件名。例如，由于进程中的事故，数据库创建文件prod_ora_90348.trc。事故中的转储生成文件prod_ora_90348_incident_id。，其中incident_id是事件的数字ID。作为事故的一部分创建的堆转储操作生成堆转储文件prod_ora_90348_incident_id_dump_id。其中dump_id是跟踪转储的数字ID。