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Oracle数据库基础入门：架构与安装指南

Oracle数据库基础入门：架构与安装指南

讲座开场白

大家好！欢迎来到今天的讲座，今天我们要一起探讨的是Oracle数据库的基础入门。如果你是第一次接触Oracle，或者对数据库的概念还比较模糊，别担心，我们会用轻松诙谐的方式，带你一步步了解Oracle的架构和安装过程。准备好了吗？让我们开始吧！

什么是Oracle数据库？

在进入正题之前，我们先来简单介绍一下Oracle数据库。Oracle是一个关系型数据库管理系统（RDBMS），由Oracle公司开发和维护。它广泛应用于企业级应用中，处理大量的数据存储、管理和查询任务。你可以把它想象成一个巨大的电子表格，只不过它的功能远不止于此。

关系型数据库 vs. 非关系型数据库

  • 关系型数据库：如Oracle、MySQL、PostgreSQL等，使用表（Table）来存储数据，表与表之间通过键（Key）进行关联。SQL（Structured Query Language）是用于操作这些数据库的主要语言。
  • 非关系型数据库：如MongoDB、Cassandra等，通常用于处理大规模的非结构化数据，灵活性更高，但查询复杂度相对较低。

Oracle数据库的架构

Oracle数据库的架构可以分为两个主要部分：物理结构和逻辑结构。理解这两者的区别，有助于你更好地管理数据库。

1. 物理结构

物理结构是指数据库在磁盘上的实际存储方式。主要包括以下几种文件：

  • 数据文件（Data Files）：存储表、索引等数据的实际文件。每个表空间（Tablespace）至少对应一个数据文件。
  • 控制文件（Control Files）：记录数据库的物理结构信息，如数据文件的位置、日志文件的位置等。控制文件非常重要，丢失后可能导致数据库无法启动。
  • 重做日志文件（Redo Log Files）：记录所有对数据库的修改操作，用于恢复数据库。每次事务提交时，都会将修改写入重做日志。
  • 归档日志文件（Archive Log Files）：当启用了归档模式时，重做日志文件会被复制到归档日志文件中，用于更长时间的备份和恢复。
  • 参数文件（Parameter File）：包含数据库的配置参数，如内存分配、进程数等。有两种格式：
    • 文本参数文件（PFILE）：以文本形式存储，手动编辑。
    • 二进制参数文件（SPFILE）：以二进制形式存储，动态修改。

2. 逻辑结构

逻辑结构是指用户在数据库中看到的对象和组织方式。主要包括以下几类：

  • 表空间（Tablespace）：逻辑上划分的存储区域，类似于文件系统中的目录。每个表空间可以包含多个数据文件。
  • 段（Segment）：表、索引、LOB等对象在表空间中的存储单元。每个段占用一定的空间。
  • 区（Extent）：段中的连续存储区域，用于分配给表或索引。
  • 块（Block）：最小的存储单位，通常为8KB。每个块可以存储一行或多行数据。

3. 内存结构

Oracle数据库的内存结构主要用于缓存数据和提高性能。主要包括以下几个组件：

  • 系统全局区（SGA）：共享内存区域，所有用户进程都可以访问。SGA包含以下子组件：

    • 数据缓冲区（Database Buffer Cache）：缓存从磁盘读取的数据块，减少磁盘I/O。
    • 重做日志缓冲区（Redo Log Buffer）：缓存重做日志条目，确保事务的持久性。
    • 共享池（Shared Pool）：缓存SQL语句、PL/SQL代码和其他元数据，避免重复解析。
    • 大池（Large Pool）：用于大块内存分配，如备份和恢复操作。
    • Java池（Java Pool）：用于存储Java应用程序的内存。
    • 流池（Streams Pool）：用于Oracle Streams特性，支持数据复制和消息传递。

  • 程序全局区（PGA）：每个用户进程的私有内存区域，用于存储会话变量、排序结果等。

4. 进程结构

Oracle数据库的进程结构负责执行各种后台任务。主要包括以下几类进程：

  • 用户进程（User Process）：客户端应用程序与数据库之间的通信桥梁，负责发送SQL请求并接收结果。
  • 服务器进程（Server Process）：负责执行用户进程的SQL请求，访问SGA中的数据，并将结果返回给用户进程。
  • 后台进程（Background Processes）：负责数据库的维护和管理任务，如日志切换、检查点、归档等。常见的后台进程包括：
    • 数据库写入器（DBWn）：将脏数据块从SGA写入数据文件。
    • 日志写入器（LGWR）：将重做日志缓冲区的内容写入重做日志文件。
    • 检查点进程（CKPT）：触发检查点操作，确保数据一致性。
    • 归档进程（ARCn）：将重做日志文件复制到归档日志文件。
    • 系统监控进程（SMON）：负责实例恢复和清理临时段。
    • 进程监控进程（PMON）：负责清理失败的用户进程，并释放资源。

Oracle数据库的安装步骤

接下来，我们来聊聊如何安装Oracle数据库。安装过程可能看起来有点复杂，但只要你按照步骤来，其实并不难。我们假设你使用的是Linux操作系统，Windows的安装过程类似。

1. 系统准备

在安装Oracle之前，确保你的系统满足以下要求：

  • 操作系统：Oracle支持多种操作系统，如Linux、Windows、Solaris等。我们推荐使用最新的稳定版本。
  • 硬件要求：
    • CPU：至少4核
    • 内存：至少8GB（建议16GB以上）
    • 磁盘空间：至少50GB（根据数据库大小调整）
  • 软件包：确保安装了必要的依赖包，如gcc、make、libaio等。可以通过以下命令安装：
sudo yum install gcc make libaio
  • 内核参数：调整内核参数以优化Oracle性能。编辑/etc/sysctl.conf文件，添加以下内容：
fs.file-max = 6815744
kernel.sem = 250 32000 100 128
kernel.shmall = 2097152
kernel.shmmax = 536870912
kernel.shmmni = 4096
net.ipv4.ip_local_port_range = 9000 65500
net.core.rmem_default = 262144
net.core.rmem_max = 4194304
net.core.wmem_default = 262144
net.core.wmem_max = 1048576

然后运行以下命令使更改生效：

sudo sysctl -p
  • 用户和组：创建Oracle用户和组。建议使用oracle用户和oinstall、dba组。可以通过以下命令创建：
sudo groupadd oinstall
sudo groupadd dba
sudo useradd -g oinstall -G dba oracle
sudo passwd oracle

2. 下载Oracle安装包

前往Oracle官方网站下载适合你操作系统的安装包。下载完成后，解压到指定目录：

tar -zxvf linuxx64_19c_database.tar.gz -C /u01/app/oracle/product/19.0.0/dbhome_1

3. 启动安装向导

进入解压后的目录，运行安装脚本：

cd /u01/app/oracle/product/19.0.0/dbhome_1
./runInstaller

安装向导会引导你完成以下步骤：

  • 选择安装类型：可以选择“典型安装”或“高级安装”。对于初学者，建议选择“典型安装”。
  • 选择安装位置：指定Oracle主目录和库存目录（Inventory Directory）。默认情况下，主目录为/u01/app/oracle/product/19.0.0/dbhome_1，库存目录为/u01/app/oraInventory。
  • 配置监听器：监听器用于接收来自客户端的连接请求。你可以选择自动配置监听器，或者手动配置。
  • 创建数据库：可以选择创建一个新数据库，或者仅安装数据库软件。对于初学者，建议选择“创建并配置数据库”。
  • 设置密码：为SYS、SYSTEM等管理员账户设置密码。请务必记住这些密码，后续登录时会用到。

4. 配置环境变量

安装完成后，需要配置环境变量以便使用Oracle命令。编辑~/.bash_profile文件，添加以下内容：

export ORACLE_HOME=/u01/app/oracle/product/19.0.0/dbhome_1
export PATH=$ORACLE_HOME/bin:$PATH
export ORACLE_SID=orcl

然后运行以下命令使更改生效：

source ~/.bash_profile

5. 启动和停止数据库

安装完成后，你可以使用以下命令启动和停止数据库：

  • 启动数据库：
sqlplus / as sysdba
SQL> startup
  • 停止数据库：
sqlplus / as sysdba
SQL> shutdown immediate

6. 验证安装

最后，验证数据库是否正常工作。你可以使用SQL*Plus连接到数据库并执行一些简单的查询：

sqlplus sys as sysdba
SQL> SELECT * FROM v$version;

如果一切正常，你应该会看到类似以下的输出：

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--------------------------------------------------------------------------------
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0

恭喜你，Oracle数据库已经成功安装并运行！

总结

今天我们学习了Oracle数据库的基本架构和安装步骤。通过了解物理结构、逻辑结构、内存结构和进程结构，你可以更好地理解Oracle的工作原理。安装过程中，我们介绍了如何准备系统、下载安装包、配置环境变量以及启动和停止数据库。

希望这篇讲座对你有所帮助！如果你有任何问题，欢迎随时提问。下次再见！ 😊

参考资料：

  • Oracle官方文档《Oracle Database Concepts》
  • Oracle官方文档《Oracle Database Installation Guide》

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