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存儲空間管理

來源：程序員人生發布時間：2016-07-21 09:02:06 閱讀次數：3229次

在數據庫的邏輯結構中，表空間將不同類型的數據分別組織在1起，如系統數據、用戶數據、臨時數據、回滾數據等。
在同1個表空間中，數據以數據庫對象為單位組織在1起，1般情況下1個數據庫對象對應1個段，1個表空間中包括多個段。
在段中存儲數據庫對象中的數據，數據所占用的存儲空間以區為單位進行分配和回收。
1個數據庫對象占用若干個區，所以段是由若干個區組成的。
當為數據庫對象分配存儲空間時，1次分配1個或多個區。
區是分配和回收存儲空間的基本單位，1個區是由若干個連續的數據塊組成的。
數據塊是邏輯結構中的最小存儲單位，是Oracle讀寫數據的基本單位。
當用戶訪問數據時，服務器進程首先將數據從數據塊讀到數據庫高速緩存中，并存儲在與數據塊大小相同的緩沖區中，然后在緩沖區中對數據進行讀寫。
數據庫中的數據在物理上是存儲在磁盤上的，需要占用1定的操作系統塊。
1個數據塊是由若干個操作系統塊組成的，因此，數據塊的大小是操作系統塊的整數倍。
數據庫服務器對數據塊的讀寫終究將轉化為對多個操作系統塊的讀寫。
段的管理
在表空間中，1個段1般代表1個數據庫對象，對象的所有數據都存儲在對應的段中。
1般情況下段不需要用戶自己創建，在創建數據庫對象將自動產生段。
為段所分配的空間就位于表空間的數據文件中，這些存儲空間由若干個區組成。
段、區和數據塊之間的關系如圖所示。

段的類型
Oracle 11g支持10余種類型的段。
通過查詢數據字典dba_segments ，可以得到當前數據庫中已存在的段類型。
下面是有關數據字典dba_segments的相干信息：
DBA_SEGMENTS describes the storage allocated for all segments in the database.
Related View
USER_SEGMENTS describes the storage allocated for the segments owned by the current user's objects. This view does not display the OWNER, HEADER_FILE, HEADER_BLOCK, or RELATIVE_FNO columns.

Column	Datatype	NULL	Description
OWNER	VARCHAR2(128)		Username of the segment owner
SEGMENT_NAME	VARCHAR2(128)		Name, if any, of the segment
PARTITION_NAME	VARCHAR2(128)		Object Partition Name (Set to NULL for nonpartitioned objects)
SEGMENT_TYPE	VARCHAR2(18)		Type of segment: NESTED TABLE TABLE TABLE PARTITION CLUSTER LOBINDEX INDEX INDEX PARTITION LOBSEGMENT TABLE SUBPARTITION INDEX SUBPARTITION LOB PARTITION LOB SUBPARTITION ROLLBACK TYPE2 UNDO DEFERRED ROLLBACK TEMPORARY CACHE SPACE HEADER UNDEFINED
SEGMENT_SUBTYPE	VARCHAR2(10)		Subtype of LOB segment: SECUREFILE, ASSM, MSSM, andNULL
TABLESPACE_NAME	VARCHAR2(30)		Name of the tablespace containing the segment
HEADER_FILE	NUMBER		ID of the file containing the segment header
HEADER_BLOCK	NUMBER		ID of the block containing the segment header
BYTES	NUMBER		Size, in bytes, of the segment
BLOCKS	NUMBER		Size, in Oracle blocks, of the segment
EXTENTS	NUMBER		Number of extents allocated to the segment
INITIAL_EXTENT	NUMBER		Size in bytes requested for the initial extent of the segment at create time. (Oracle rounds the extent size to multiples of 5 blocks if the requested size is greater than 5 blocks.)
NEXT_EXTENT	NUMBER		Size in bytes of the next extent to be allocated to the segment
MIN_EXTENTS	NUMBER		Minimum number of extents allowed in the segment
MAX_EXTENTS	NUMBER		Maximum number of extents allowed in the segment
MAX_SIZE	NUMBER		Maximum number of blocks allowed in the segment
RETENTION	VARCHAR2(7)		Retention option for SECUREFILE segment
MINRETENTION	NUMBER		Minimum retention duration for SECUREFILE segment
PCT_INCREASE	NUMBER		Percent by which to increase the size of the next extent to be allocated
FREELISTS	NUMBER		Number of process freelists allocated to this segment
FREELIST_GROUPS	NUMBER		Number of freelist groups allocated to this segment
RELATIVE_FNO	NUMBER		Relative file number of the segment header
BUFFER_POOL	VARCHAR2(7)		Buffer pool to be used for segment blocks: DEFAULT KEEP RECYCLE
FLASH_CACHE	VARCHAR2(7)		Database Smart Flash Cache hint to be used for segment blocks: DEFAULT KEEP NONE Solaris and Oracle Linux functionality only.
CELL_FLASH_CACHE	VARCHAR2(7)		Cell flash cache hint to be used for segment blocks: DEFAULT KEEP NONE See Also: Oracle Exadata Storage Server Software documentation for more information
INMEMORY	VARCHAR2(8)		Indicates whether the In-Memory Column Store (IM column store) is enabled (ENABLED) or disabled (DISABLED) for this segment
INMEMORY_PRIORITY1	VARCHAR2(8)		Indicates the priority for In-Memory Column Store (IM column store) population: LOW MEDIUM HIGH CRITICAL NONE NULL
INMEMORY_DISTRIBUTE1	VARCHAR2(15)		Indicates how the IM column store is distributed in an Oracle Real Application Clusters (Oracle RAC) environment: AUTO BY ROWID RANGE BY PARTITION BY SUBPARTITION
INMEMORY_DUPLICATE1	VARCHAR2(13)		Indicates the duplicate setting for the IM column store in an Oracle RAC environment: NO DUPLICATE DUPLICATE DUPLICATE ALL
INMEMORY_COMPRESSION1	VARCHAR2(17)		Indicates the compression level for the IM column store: NO MEMCOMPRESS FOR DML FOR QUERY [ LOW \| HIGH ] FOR CAPACITY [ LOW \| HIGH ] NULL

例如：
SELECT DISTINCT segment_type FROM dba_segments;
1.表段(TABLE)
表段是用來存儲表中的數據的，這是最多見的1種段。
在創建表時將自動創建1個同名的段，表中的數據就存儲在數據段中。
2.索引段(INDEX)
索引是依賴于表的數據庫對象，它的功能是加快表的查詢速度。
當用戶履行CREATEINDEX命令創建索引時，在數據庫中將產生1個索引段。
當用戶在表上定義主鍵束縛和唯1性束縛時也將自動產生索引段。
索引段的名稱與索引相同，索引中的數據就存儲在索引段中。
3.臨時段
當用戶履行排序等操作時，將產生大量的臨時數據。
臨時數據將首先存儲在PGA的排序區中，如果排序區的大小不足以寄存這些臨時數據時，將使用臨時段。
1般情況下，用戶在履行以下操作時可能用到臨時段：
SELECT ??? FROM ??? ORDER BY ???
SELECT ??? FROM ??? GROUP BY ???
SELECT DISTINCT ??? FROM ???
SELECT ??? UNION
CREATE INDEX ???
ANALYZE
臨時段1般位于專門的臨時表空間中。
如果沒有專門的臨時表空間，數據庫服務器將把SYSTEM表空間作為用戶的臨時表空間。
臨時段不是1種永久性的段，而是隨著用戶的排序操作的進行而動態產生和消失的。
當排序操作開始時，在臨時表空間中將產生1個臨時段，在排序結束時臨時段將被刪除。
如果在SYSTEM表空間中存儲這些臨時數據，將致使大量的存儲碎片的產生，從而大大下降數據庫服務器的性能。
因此， Oracle建議創建專門的臨時表空間。
4.回滾段(ROLLBACK)
回滾段是用來存儲回滾數據的。
如果使用自動方式管理回滾數據，需要在數據庫中創建1個UNDO表空間，隨著用戶事務的履行，在UNDO表空間中將自動產生回滾段。
5.分區表段(TABLE PARTITION)
在數據庫中可以將1個大表分成幾個分區（ PARTITION ），每一個分區對應1個段。
這些分區表段可以存儲在同1個表空間中，也能夠存儲在不同的表空間中。
分區表主要利用于數據倉庫，它的主要作用是縮小數據庫查詢的范圍，加快查詢的速度。
例如，某公司的客戶表中存儲了上萬條客戶信息，假定將這個表分成13個區，將客戶信息依照其姓名的首字母不同而分別存儲在不同的分區中。
姓名以“A”和“B ”開始的客戶存儲在第1個分區中，以“C”和“D”開始的存儲在第2個區中，依此類推。
這樣1個表中的數據就被分開存儲在13 個分區中，如果要查詢1個客戶的信息，只需要在它所在的分區中查詢便可，查詢的范圍將大約縮小為原來的1/13 。
6.分區索引段(INDEX PARTITION)
與表的分區類似，索引也能夠分區。
將1個索引劃分為幾個分區，每一個分區對應1個段，索引的數據將分別存儲在這些段中。
對索引進行分區的目的是為了加快查詢索引的速度。
需要注意的是，只有對表進行分區后，才能在表上創建分區索引。
7.LOB段
如果在表中定義了CLOB 或BLOB 類型的列，在表中就能夠存儲大文本或2進制數據，如文檔、圖象、聲音等。
LOB數據其實不是直接存儲在表段中，而是單獨寄存在1個LOB 段中，在表中僅僅寄存LOB 段的指針。
8.LOB索引段
如果在表上定義了LOB 類型的列，在數據庫中將自動創建LOB 段，同時自動創建LOB索引段。
LOB索引段的作用是加快LOB 列的查詢速度。
9.簇段(CLUSTER)
簇是1種數據庫對象，它的作用是將邏輯上相干的數據組織在1起，簇中的數據來自1個或多個表。
每一個簇對應1個簇段，在創建簇時將自動創建簇段，并且簇段的名稱與簇完全相同。
使用簇可以加快多表查詢的速度。
10.索引組織表(INDEX ORGANIZED TABLE)段
如果常常要根據1個表的主鍵查詢數據，可以將主鍵列上的索引與表放在1個段中，這類表稱為索引組織表，它被存儲在1個表段中，這類表段就是索引組織表段。
索引組織表段的主要作用是加快基于主鍵的查詢速度。
假定在數據庫中創建1個表，在表上創建1個索引，在表中包括1個LOB列，那末創建表的結果是產生了4個段：表段、索引段、LOB段和LOB索引段。
圖表示這4個段之間的關系。

段空間的管理
1般來講，段不需要用戶專門創建，當用戶創建1個數據庫對象時，在數據庫中將自動產生對應的段。
臨時段和回滾段比較特殊，臨時段位于臨時表空間中，它是隨著用戶的排序等操作的進行而動態創建和消失的。
回滾段位于UNDO表空間中，并且隨著用戶事務的履行而動態產生和消失。
在本地管理表空間中，區的分配策略有自動方式和手工方式兩種。
如果采取自動方式(AUTOALLOCATE ），數據庫服務器將決定區的大小，并自動進行區的分配和回收，區的大小是可變的，默許的區大小為64KB 。
如果采取手工方式，則需要通過UNIFORM 指定區的大小，默許為1MB 。
在創建本地管理表空間時，還可使用SEGMENT SPACE MANAGEMENT子句指定段空間的管理方式。
如果采取手工方式，則表空間將為每一個段保護1個空閑列表（ Free List ），它位于數據文件的頭部，在空閑列表中記錄當前數據文件中所有的空閑塊，段利用空閑列表管理塊的分配和回收。
如果選擇自動方式，段將采取位圖的方式管理塊的分配和回收。
為了對段中數據塊的使用進行控制，在段中設置了1個HWM (High Water Mark ）。
HWM可以認為是1個指針，在段剛被創建時， HWM位于段的開始位置。
在HWM之上是沒有被格式化，尚不能寫入數據的數據塊，而在HWM之下的數據塊有以下幾種情況：
·已包括數據。
·之前曾包括數據，但后來數據被刪除。
·已被格式化，且狀態為空閑的。
·還沒有被格式化。
為了給用戶數據分配數據塊，在段中還設置了1個低HWM ，位于低HWM之下的數據塊要末是已包括數據的，要末是曾包括數據，但后來數據被刪除的。
對1個用戶事務而言，可用的數據塊就是那些位于低HWM 和HWM之間的數據塊。
當用戶向段中寫入數據時，服務器進程將在低HWM 和HWM之間查找那些已被格式化的數據塊，將數據寫入這些數據塊。
如果沒有足夠的數據塊可用，服務器進程將在這個范圍內查找那些還沒有被格式化的數據塊，對其進行格式化，然后將數據寫入。
如果這樣的數據塊還不能滿足要求，服務器進程將把HWM 向上移動，為這次事務分配其他還沒有格式化的數據塊，然后對其進行格式化，并將數據寫入。
在將數據寫入數據塊以后，服務器進程將把低HWM 向上移動，使其指向第1個可用的數據塊。
數據塊的分配情況如圖所示。

區的管理
區是Oracle 為數據庫對象分配存儲空間的基本單位。
當用戶創建表、索引、簇等數據庫對象時，數據庫服務器將為該對象對應的段分配若干個區，以存儲該對象的數據。
當段的空間被消耗完時，可以進行擴大，數據庫服務器將為該段分配新的區。
當1個數據庫對象被刪除時，它所占用的區將被釋放，數據庫服務器負責回收這些區，并在適當的時機將這些空閑辨別配給其他數據庫對象。
區的分配
在本地管理表空間中，區的大小要末由數據庫服務器自動指定，要末由數據庫管理員指定。
當在表空間中創建表、索引等數據庫對象時，數據庫服務器將依照指定的大小為段分配相應數量的區，在默許情況只分配1個初始區，雖然在這個區中還沒有包括數據，但這個區不能分配給其他數據庫對象。
當初始區被寫滿后，數據庫服務器將根據需要為段分配其他的區。
在表空間的每一個數據文件的頭部，都有1個位圖，用來控制塊的分配。
當為段分配1個區時，數據庫服務器將在位圖中查找可用的數據塊，將它們分配這個區。
首先我們履行下面的語句來創建本地管理表空間ts4:
CREATE TABLESPACE TS4 DATAFILE 'C:\Users\john\Desktop\tbs\ts4_1.dbf' SIZE 1M
EXTENT MANAGEMENT LOCAL AUTOALLOCATE;
由于采取了自動分配方式（ AUTOALLOCATE ），因此在表空間ts4 中所有區的大小默許都是64KB 。
接下來我們在表空間ts4 中創建表tab3:
CREATE TABLE tab3 (col INT) TABLESPACE ts4;
這樣將為段TAB3分配1個區，大小為64KB ，占用8個數據塊（每一個數據塊大小為8KB ）。
履行下面的查詢語句，將得到為段TAB3 分配得區的信息：
SELECT bytes, blocks, extents FROM dba_segments WHERE segment_name='TAB3';
1個段所占用的區的詳細信息可以通過查詢數據字典DBA_EXTENTS取得。
下面是有關數據字典DBA_EXTENTS的信息。
DBA_EXTENTS describes the extents comprising（構成） the segments in all tablespaces in the database.
Note that if a data file (or entire tablespace) is offline in a locally managed tablespace, you will not see any extent information. If an object has extents in an online file of the tablespace, you will see extent information about the offline data file. However, if the object is entirely in the offline file, a query of this view will not return any records.
Related View
USER_EXTENTS describes the extents comprising the segments owned by the current user's objects. This view does not display the OWNER,FILE_ID, BLOCK_ID, or RELATIVE_FNO columns.

Column	Datatype	NULL	Description
OWNER	VARCHAR2(128)		Owner of the segment associated with the extent
SEGMENT_NAME	VARCHAR2(128)		Name of the segment associated with the extent
PARTITION_NAME	VARCHAR2(128)		Object Partition Name (Set to NULL for nonpartitioned objects)
SEGMENT_TYPE	VARCHAR2(18)		Type of the segment: INDEX PARTITION, TABLE PARTITION
TABLESPACE_NAME	VARCHAR2(30)		Name of the tablespace containing the extent
EXTENT_ID	NUMBER		Extent number in the segment
FILE_ID	NUMBER		File identifier number of the file containing the extent
BLOCK_ID	NUMBER		Starting block number of the extent
BYTES	NUMBER		Size of the extent in bytes
BLOCKS	NUMBER		Size of the extent in Oracle blocks
RELATIVE_FNO	NUMBER		Relative file number of the first extent block

例如，下面的SELECT語句用于查詢段TAB3所占用的區的ID 、大小、區中所包括數據塊的數目和第1個數據塊的ID:
SELECT extent_id, bytes/1024 ||'K' KBytes, blocks, block_id FROM dba_extents WHERE segment_name='TAB3';
區的回收
在1般情況下，從段中刪除數據時，數據所占用的空間并沒有被釋放，除非這個數據庫對象被刪除。
在以下幾種情況中，會產生區的回收：
·1個對象被刪除。
．對表進行整理。

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