通过寄存服务来“理解”Oracle数据库基本体系结构和动作流程
通过寄存服务来“理解”Oracle数据库基本体系结构和动作流程
关键字（Keyword）：数据库(database)，实例(instance),体系结构，内存，SQL
本文将数据库问题诊断的基础---数据库的体系结构和基本动作流程，并通过寄存行李服务来帮助“理解”。
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理解数据库的体系结构
使用数据库过程中遇到的问题可能是千奇百怪的，难以预测的，所以仅仅靠总结各种问题集合来诊断问题的话，如果遇到新问题的话，是很难解决的。 纵使它有千变万化，我有一计定海神针。即理解理解数据库的体系结构和基本动作流程，以不变应万变。
实例（Instance）和物理数据库（Database）
我们首先明确2个概念：实例（Instance）和物理数据库（Database）。
▲Figure 1-1 Oracle Instance and Database (Database Concepts) https://docs.oracle.com/en/database/oracle/oracle-database/19/cncpt/introduction-to-oracle-database.html#GUID-8F2EEEC8-0372-4419-88FF-7D77A9C0FCAD
如上图所示，我们通常所说的数据库其实可以分为实例（Instance）和物理数据库（Database）2个部分。
简单而言，实例（Instance）指后台进程/线程和内存结构，如 PMOM、SMOM、DBW、LGWR、CKPT等后台进程和服务器进程，以及 shared pool、db buffer Cache、redo log buffer等内存区域。物理数据库（Database）指存储数据的物理文件 ，如数据文件、控制文件、重做日志、归档日志等物理文件。
单实例数据库而言，实例（Instance）和物理数据库（Database）的对应关系为1对1；RAC (real application cluster) 构成的情况下，实例（Instance）和物理数据库（Database）的对应关系为1对多，即实例可以分别在不同服务器上，而数据文件存储在共享的磁盘阵列上，多实例可同时对物理数据库进程操作。
寄存行李服务图（简化的体系结构图）
如果将整个数据库处理流程类比成火车站寄存行李服务的话，我们可以将数据库体系结构简化成如下内容（以下内容为高度抽象和概括的信息，和实际略有不同）：
1. 客户，存行李或者取行李。 2. 前台服务员，提供服务。 3. 前台，临时存放寄存行李。4. 后台工作人员，负责将前台行李搬运到仓库间。 5. 仓库，用于存放行李。
▲简化的数据库体系结构图1
以上内容对应到数据库的各部分如下：
1. 客户端进程，即用户的客户端，通过发行SQL语句来实现业务的需要。2. 服务器进程，用于接收客户端的SQL/PL/SQL语句，进行解析和执行，访问内存中的相关数据，将数据文件中的数据载入内存。3. 数据库内存结构，用于临时处理的数据4. 后台进程, 将内存中的数据保存到数据文件。5. 物理文件，用于永久的存放数据如果进一步细化一下寄存前台的主要工作，可以包括下面3类：
1. 接待工作, 接受用户的存取请求。2. 搬运工作，根据请求处理行李。3. 登记工作，将存取结果登记入册并且放在仓库中的物品也可以细化为如下2类：
1. 行李2. 登记册这样简化的数据库体系结构图变成如下：
▲简化的数据库体系结构图2
相对应地，数据库内存的主要区域的相关工作包括下面内容：
1. 共享池（shared pool），用于处理缓存SQL游标，SQL语句解析，执行等工作2. 数据库缓冲区（Database buffer cache），用于处理从数据文件中读取的数据块，更改数据块等工作，主要关联进程为DBW，服务器进程3. 日志缓冲区（redo log buffer），用于记录 DML和DDL操作对数据块的更改，主要关联进程为LGWR物理文件主要包括控制文件，数据文件，日志文件。
02
寄存行李服务（数据库基本动作）流程
由此，寄存行李服务（客户操作数据库）可以分下如下几类：
取行李（查询数据）的过程：
1. 客户发出取行李请求。(客户端发行SQL)2. 前台服务员，接受用户的取行李请求。（解析和执行SQL）3. 根据请求开始处理行李，如果前台有相应的行李话，直接提供给客户；(buffer cache中有相应数据块，直接返回查询结果给客户端)4. 如果前台没有的话，前台人员去仓库搬运来。(buffer cache中没有相应数据块，服务器进程读取数据文件)5. 前台人员，根据情况从仓库搬运行李。（服务器从数据文件读取相应数据块）6. 前台提供给客户行李。（返回查询结果给客户端）存行李（插入数据）的过程：1. 客户发出存行李请求。(客户端发行SQL)2. 前台服务员，接受用户的存行李请求。（解析和执行SQL）3. 根据请求开始处理行李，将行李打包或贴上标签(buffer cache中取得空块，修改数据块)4. 登记信息入册（在 Log Buffer中写Redo信息）5. 请后台人员将行李搬入仓库。(DBW将相应数据块写入数据文件)6. 前台将存行李结果反馈给客户。（返回Insert结果给客户端）7. 后台人员非同期将登记册搬入仓库。(LGWR非同期将Redo信息写入更新日志，服务器进程无需等待)替换行李中的物品（更新数据）的过程：
1. 客户发出替换行李中的物品请求。(客户端发行SQL)2. 前台服务员，接受用户的替换请求。（解析和执行SQL）3. 根据请求开始处理行李，如果相应的行李还在前台的话，替换物品。(buffer cache中有相应数据块，修改数据块)4. 如果行李没在前台的话，前台从仓库搬运来。(buffer cache中没有相应数据块，服务器进程读取数据文件)5. 前台人员，根据情况从仓库搬运行李。（服务器进程从数据文件读取相应数据块）6. 在前台替换物品。(buffer cache中修改数据块)7. 登记信息入册（在 Log Buffer中写Redo信息）8. 前台将替换结果反馈给客户。（返回Update结果给客户端）9. 后台人员非同期将登记册搬入仓库。(LGWR非同期将Redo信息写入更新日志，服务器进程无需等待)客户签字确认（Commit）的过程：
1. 客户同意签字确认。(客户端发行Commit)2. 前台服务员，接受用户的请求。（解析和执行SQL）3. 前台服务员提供登记册给用户签字后，前台等待后台反馈。（在 Log Buffer中写Redo信息，服务器进程等待）4. 后台人员将登记册搬入仓库。(LGWR将Redo信息写入更新日志)5. 前台接收到后台反馈， 将结果反馈给客户。（返回Commit结果）本文主要介绍了数据库的基本体系结构和动作流程，并通过寄存行李服务来帮助“理解”，希望对你有所帮助。
※本文主要对前一篇中关于服务器进程和DBWR进程的动作进行了修正
※特别感谢峰哥的指正
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