数据库物理结构技术大揭密 (数据库物理结构包括哪些方法)
随着信息技术的不断发展，数据才学已经成为了各个行业不可或缺的一项技能。现在的数据处理过程越来越重要，其中一个重要的环节就是数据库。数据库是一个高度组织化的数据，包含多个表，用于存储和管理企业、组织或个人数据。但是，一些人对数据库的了解仅限于表和数据，而对数据库的结构和管理并不了解。
数据库物理结构是数据库中非常重要的一部分，是组成数据库体系结构的一个关键部分。它包括了诸如文件、索引、表、视图和数据字典等对象的组织方式和存储细节。本文将会深入探讨数据库物理结构技术的大揭密。
一、文件
数据库物理结构最基本的组成单位就是文件。文件是指一组相关联的数据块，其中包括表、表空间、控制文件、日志文件等。在数据库中，文件通常是单独的数据文件或数据文件的组合。 其中，数据文件是存储数据的文件，数据文件的组合则可以表示为一个表空间。
1.1 控制文件
控制文件是数据库的一部分，用于存储数据库的元数据信息，包括数据库名称、数据文件位置和大小、日志文件名称和大小、表空间名称和状态等等信息。在Oracle数据库中，每个实例都有一个控制文件，控制文件用于标识数据库的位置和元数据信息。如果控制文件丢失，那么整个数据库就无法启动。
1.2 日志文件
日志文件也是数据库中很重要的部分。它负责记录数据库的所有变更操作，包括数据更新、删除等操作，并保留这些操作的顺序和时间。日志文件可以帮助数据库在发生故障时恢复数据。因为它可以帮助数据库从备份文件中获取丢失的数据并进行恢复。
二、表空间
在数据库中，表空间是由一组数据文件所组成的逻辑存储空间。表空间可以理解为数据库存储数据的“容器”。一个表空间可以包含多个数据文件，但是一个数据文件只能属于一个表空间。而且，每个表空间都有多个段，段是指存储数据的逻辑空间，或者可以理解为存储表或者索引的逻辑存储区域。
表空间的设计和使用，对于数据库的性能和管理都有重要的影响。因此，在进行设计时，需要考虑到实际的使用需求，如规划数据量，控制数据增长等。同时，还需要考虑物理硬件的可用性、可扩展性等其他因素。
三、索引
索引是数据库中的另一种关键的物理结构。它是一种数据结构，用于快速检索数据库中的数据。索引可以基于一组或多组列的值对表数据进行排序。索引就像一本字典，可以让数据库快速定位到需要查询的记录，从而加速查询的速度。
索引的设计和使用对于数据库性能的影响非常大。在设计索引时，需要考虑到查询频率、表中的字段特性和数据的分布等因素。错误的索引设计甚至可能导致性能降低，因此在同样的存储空间中尽可能的更大化索引的效用非常重要。
四、视图
视图是数据库中的另一个重要的物理结构。它是从一个或多个表中选出一些需要的数据，并将其以一种特定的逻辑形式展现出来的虚拟表。与表不同的是，视图并不是一个实际存在的表。视图查询本质上就是对原始表的查询。
在实际应用中，视图可以通过提供安全性和增强查询能力，帮助用户快速地进行查询操作。例如，在访问一个表时，为了避免用户对敏感数据的误操作，可以使用视图来过滤不需要显示的字段；对于不同用户对于相同数据不同的查询需求，视图可以提供查询效果的设计和维护。
五、数据字典
数据字典是数据库物理结构中比较特殊的一部分，也是数据库管理系统的核心组件之一。它是保存了数据库结构和元数据信息的一个表，记录了数据库中各种对象（如表、视图、索引、约束等）的定义，以及用户在数据库中的权限等等信息。
数据字典在数据库中具有非常大的作用。它不仅能够在系统内部维护数据库的结构，提供数据的安全性，还能提供内部查询的功能，帮助开发人员和管理人员更好地了解数据库操作状态。
结语
本文对数据库物理结构技术进行了较为深入的探讨。一些概念和知识点对于那些刚开始涉猎数据库领域的人可能有些陌生，但是，对于那些需要深入学习数据库及其管理的人，了解数据库物理结构技术是非常必要的。只有学习和掌握了这些技术，才能实现更好的数据库管理和维护，提高数据库的安全性和高效性。
相关问题拓展阅读：
轻松掌握什么是数据的物理（存储）结构
数据结构在计算机中猜源的表示（映像）称为数据的物理（存储）结构 它包括数据元素的表示和关系的表示
物理结构 即oracle数据库使用的操作系统文件结构 对于数据库物理结构文件 不同的oracle版本 不同的操作系统平台上有不同的存储目录结构
winnt | d:oracleproduct oradataDB_NAME * *(oracle g);d:orantdatabase* *(oracle oracle ) Unix | /home/app/oracle/product/ /oradata/DB_NAME/* * ( g);/home/app/oradata/db_name/* *( i i)
数据库的物理结构文件按其作用可以分为三类
数据文件
日志文件
控制文件
一 数据文件
数据文件用来存储数据库的数据 如表 索引等 读取数据时 系统首先从数据库文件中读取数据 并存储到SGA的数据缓冲区中 这是为了减少I/O 如果读取数据时 缓冲区中已经有要读取如兆拍的数据 就不需要再从磁盘中读取了 存储数据时也是一样 事务提交时改变的数据先存储到内存缓冲区中 再由oracle后台进程DBWR决定如何将其写入到数据文件中
查询数据文件的信息
sql>select * from dba_data_files或 sql>select * from v$datafile (此数据字典包含文件的动态信息)
一个数据文件只与一个数据库相联系 数据文件的大小是渣羡可以改变的 可以通过以下语句查询表空间的空间空闲量
sql>select * from dba_free_space
修改数据文件的大小
sql>alter database datafile “d: df dbf” resize m
数据库文件的自动扩展特性 请看下面的例子:
sql>alter tablespace tbs add datafile “d: df dbf” size m autoextend on next m maxsize m sql>alter database mydb datafile “d: df dbf” “d: df dbf” autoexetend off sql>alter database mydb datafile “d: df dbf” “d: df dbf” autoexetend on next m maxsize unlimited
二 重做日志文件
重做日志文件记录对数据库的所有修改信息 它是三类文件中最复杂的一类文件 也是保证数据库安全与数据库备份与恢复有直接关系的文件
日志文件组与日志成员
在每一个oracle数据库中 至少有两个重做日志文件组 每组有一个个或多个重做日志文件 即日志成员 同一组中的成员是镜像关系 它们存储的内容是一模一样的 Oracle在写日志时 以一个日志组为逻辑单位写入 只在将日志都写入日志组中的每个成员文件中后 写日志才完成
日志工作原理
Oracle有多个日志文件组 当一个日志文件组中所有的成员所有的成员同时被写满数据时 系统自动转换到下一个日志文件组 这个转换过程称为日志切换
当日志切换后 会给前一个日志组编一个号 用于归档日志的编号 这个编号称为日志序列号 此编号由 开始 每切换一次 序列号自动加 更大值受参数MAXLOGHISTORY限制 该参数的更大值为
当oracle把最后一个日志组写满了以后 自动转向之一个日志组 这时 再向之一个日志组写日志的时候 如果数据库运行在非归档模式下 这个日志组中的原有日志信息就会被覆盖
使用以下语句查询日志文件信息
sql>select * from v$log
相关字段说明如下
GROUP#:日志文件组号
THREAD#:日志文件线程号 一般为 双机容时为
SEQUENCE#:日志序列号
BYTES:日志文件大小
MEMBERS:该组的日志成员个数
ARC:该组日志信息是否已经完成归档
STATUS:该组状态（CURRENT:表示当前正在使用的组 NACTIVE:表示非活动组 ACTIVE:表示归档未完成）
FIRST_CHANGE#:系统改变号SCN 也叫检查点号
FIRST_TIME:系统改变时间
DBA可以使用下列命令进行强制日志切换
sql>alter system switch logfile
NOARCHIVELOG/ARCHIVELOG
NOARCHIVELOG是非归档模式 如果数据库运行在这种模式下 当日志切换时 新切换到的日志组中的日志信息会被覆盖 ARCHIVELOG:归档模式 如果数据库运行在这种模式下 日志会被归档存储 产生归档日志 且在未归档之前 日志不允许被覆盖写入
要确认数据库的归档方式 可以查询数据字典v$database:
sql>select log_mode from v$database
要了解归档日志的信息 可以查询数据字典v$archived_log
要将数据库改为归档模式
a alter database archivelog
b 设置初始化参数LOG_ARCHIVE_START=TRUE
c 设置归档文件目标存储路径 LOG_ARCHIVE_DEST=C:ORAARCHIVE
d 设置归档文件命名格式参数 LOG_ARCHIVE_FORMAT=”ORCK%T%S ARC” 这个格式中的%S表示日志序列号 自动左边补零 %s表示日志序列号 自动左边不补零 %T表示日志线程号 左边补零 %t表示日志线程号不补零
e 重新启动数据库
CKPT进程(检查点进程)
CKPT进程保证有修改过的数据库缓冲区中的数据都被写入到数据文件 日志文件 数据文件 数据库头和控制文件中都有写入检查点标记 数据库在恢复时 只需提供自上一个检查以来所做的修改 检查点完成时系统将更新数据库数据库头和控制文件
参数LOG_CHECKPOINT_TIMEOUT决定一个检查点发生的时间间隔 LOG_CHECKPOINT_INTERVAL决定一个检查需要填充的日志文件块的数量 检查点号 也称系统改变号(SCN) 它标识一个检查点 可以通过v$log查询日志文件的检查点信息 通过v$datafile查询数据文件的检查点信息 通过v$database查询数据库头的检查点信息 三个地方的检查点号相同 如果不同 说明发明数据库不同步 此时数据库肯定无法正常启动
增加与删除日志文件组 日志成员(详细语法请参考oracle文档)
alter database add logfile filespec add logfile ( ) alter database drop logfile alter database add logfile member “filespec” to group integer alter database drop logfile member “filename” “filename” alter database rename file “filename” to “filename
”
清除日志文件数据
alter database clear logfile group integer|filespec
三 控制文件
控制文件是一个二进制文件 用来描述数据库的物理结构 一个数据库只需要一个控制文件 控制文件的内容包括
数据库名及数据库唯一标识
数据文件和日志文件标识
数据库恢复所需的同步信息 即检查点号
控制文件由参数control_files指定 格式如下
control_files=(“home/app/ /control ctl” “home/app/ /control ctl”)
参数中各个文件是镜像关系 也就是说 几个文件中只要有一个文件完好 数据库就可以正常运行
以下语句查询控制文件的信息
sql>select * from v$controlfile
如果控制文件损坏或丢失 数据库将终止并且无法启动 所以 要对控制文件进行镜象 手工镜像步骤如下
a 关闭数据库
b 复制控制文件
c 修改参数文件 加入新增的控制文件位置描述
d 重新启动数据库
另外注意 控制文件中还包含几个服务器参数的设置 如果修改这些参数的值 刚需要重新创建控制文件 这些参数是
MAXLOGFILES:更大日志文件个数
MAXLOGMEMBERS:更大日志成员个数
MAXLOGHISTORY:更大历史日志个数
MAXDATAFILES:更大数据文件个数
MAXINSTANCES:更大实例文件个数
所有修改数据库结构的命令都会引起控制文件的改变 同时出会记录在oracle跟踪文件中 跟踪文件的名称为alter_SID log 路径如下
d:oracleproduct adminDB_NAMEdumpSIDALRT log(unix是alter_SID ora)
也可以在参数文件中指定跟踪文件的存储路径 后台进程跟踪文件目录由参数background_dump_dest指定 用户跟踪文件位置由参数user_bdump_dest指定 如
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