联动Oracle：设计思想、架构实现与AWR报告

【为宏观掌握Oracle基础（第1~3章）】，介绍了进程管理、内存管理及存储等基础知识，并且讲解了常用Linux操作系统性能工具的使用及结果分析方法，旨在帮助读者了从宏观视角掌握Oracle数据库体系架构和进程组织方案。【微观理解Oracle原理（第4~8章）】，围绕Oracle内部运行原理展开讲解。首先，在Oracle数据结构的基础上讨论日志和回滚。其次，引入了排队论和排队系统中的概念，对比法讲解了Oracle的数据缓冲区高速缓存和共享池设计思想及运行原理。【串联Oracle运行流程（第9~11章）】，结合实践案例将从提交SQL至结果返回的整个过程串起来，首先总结归纳了Oracle算法和数据结构的重要知识点，打通了Oracle原理与数据结构之间的桥梁。其次，通过典型案例讲解AWR报告，让读者能够了解完整的Oracle诊断思路。再次，介绍了集群技术、Oracle RAC及其日志结构。然后，对Oracle多租户架构的演进过程及部分新特性进行了简要讨论及总结。

玉素甫·买买提 广电企业资深Oracle OCM，擅长数据库性能优化、数据迁移、IT系统从0到1的建设和运维过程，目前主要从事数据中心（IDC）及云平台建设运维相关工作。 近15年来，作为项目经理及主力军亲历10余个中大型项目建设，如呼叫中心系统、BOSS系统、基于OpenStack的企业云平台、用户行为大数据采集与分析平台、OSS综合网管、GIS资管系统、IDC建设工程等。

前　言 第一篇　宏观掌握Oracle基础 第1章　Oracle概貌及进程　　2 1.1　Oracle概貌　　2 1.1.1　串联Oracle知识体系的挑战　　3 1.1.2　UNIX体系结构简介　　4 1.1.3　Oracle进程状态转换　　6 1.2　充分理解进程　　8 1.2.1　何为进程　　8 1.2.2　进程的状态　　10 1.2.3　进程切换　　11 1.2.4　进程间通信　　11 1.3　Oracle的进程组织方案　　12 1.3.1　2N方案：一个数据库服务器 进程对应一个用户进程　　12 1.3.2　N+M方案：M个数据库服务器进程对应N个用户进程　　14 1.4　Oracle的进程结构　　15 1.4.1　Oracle常见进程及简介　　15 1.4.2　Oracle进程的启动顺序　　20 1.4.3　进程、连接、会话的区别　　21 1.5　本章小结　　22 第2章　Oracle内存与实例　　24 2.1　虚拟存储管理　　24 2.1.1　操作系统虚拟内存结构　　24 2.1.2　共享内存段的概念　　26 2.1.3　共享内存段与内核参数　　26 2.1.4　查看共享内存段　　27 2.1.5　共享内存段与进程　　28 2.1.6　内存交换与HugePage　　29 2.1.7　内存文件系统　　29 2.2　Oracle实例　　30 2.2.1　数据库实例的构成　　30 2.2.2　ASM实例的构成　　32 2.2.3　ASM启动与参数文件　　33 2.2.4　数据库实例与ASM实例的 交互　　34 2.3　Linux性能分析工具　　35 2.3.1　查看进程队列及系统负载　　36 2.3.2　查看I/O　　38 2.4　Oracle常用视图及跟踪工具　　40 2.4.1　常用动态性能视图　　40 2.4.2　查看SQL执行计划　　43 2.4.3　常用诊断和调试工具　　46 2.5　本章小结　　49 第3章　Oracle存储结构　　50 3.1　存储体系结构　　50 3.1.1　逻辑存储结构　　52 3.1.2　段和表的区别　　52 3.1.3　数据块结构　　55 3.1.4　Rowid结构　　56 3.1.5　索引结构及索引范围扫描　　59 3.2　数据文件存储结构　　60 3.2.1　数据文件物理存储结构　　61 3.2.2　Oracle数据文件读取　　62 3.3　日志文件存储结构　　65 3.3.1　重做记录存储结构　　65 3.3.2　检查点　　66 3.3.3　控制文件　　68 3.4　ASM存储结构　　70 3.4.1　ASM磁盘组与磁盘　　70 3.4.2　ASM文件　　72 3.4.3　ASM空间分配　　73 3.5　ASM存储设备配置　　76 3.5.1　ASM磁盘发现　　76 3.5.2　多路径配置　　78 3.5.3　UDEV简介及配置　　80 3.6　本章小结　　81 第二篇　微观理解Oracle原理 第4章　重做　　84 4.1　深入认识重做记录　　84 4.1.1　SCN：系统改变号　　85 4.1.2　SEQ与RBA　　85 4.1.3　准备重做日志转储　　86 4.1.4　转储文件的内容及构成　　87 4.2　IMU与非IMU　　89 4.2.1　非IMU的重做日志申请 过程　　90 4.2.2　IMU的重做日志申请过程　　91 4.3　LGWR的工作原理　　93 4.3.1　写日志流程　　93 4.3.2　3秒唤醒和commit写入的 差异　　93 4.4　Redo等待事件　　94 4.4.1　log buffer space　　94 4.4.2　log file parallel write　　94 4.4.3　log file sync　　94 4.5　多LGWR进程　　95 4.6　本章小结　　96 第5章　回滚　　98 5.1　回滚的概念及原理　　98 5.1.1　Do-Undo-Redo协议　　99 5.1.2　Undo部分的生成过程　　99 5.1.3　数据块头、回滚段头、回滚块 之间的关系　　104 5.1.4　事务槽及相关等待事件　　108 5.2　读一致性及块清除　　109 5.3　获取UNDO信息　　110 5.4　本章小结　　112 第6章　排队论和并发控制　　113 6.1　排队论和事务处理　　113 6.1.1　排队论的基本概念　　113 6.1.2　事务的基本概念　　116 6.1.3　事务流　　118 6.2　响应时间曲线图和CPU、I/O 系统模型　　119 6.2.1　响应时间曲线图　　119 6.2.2　CPU系统模型　　121 6.2.3　I/O系统模型　　121 6.3　并发控制和封锁　　122 6.3.1　并发控制的基本概念　　122 6.3.2　封锁的概念和类型　　123 6.4　Oracle多粒度锁机制　　123 6.4.1　RDBMS的TM锁和 意向锁　　124 6.4.2　Oracle的TM锁和意向锁　　125 6.4.3　Oracle锁查询脚本　　126 6.5　本章小结　　126 第7章　数据缓冲区　　128 7.1　数据缓冲区结构　　128 7.1.1　Working Set　　129 7.1.2　Buffer Header　　129 7.1.3　Hash Bucket与 Hash Chain　　130 7.2　并发控制及申请流程　　131 7.2.1　CBC Latch和Pin　　131 7.2.2　共享与独占　　134 7.2.3　LRU队列　　135 7.2.4　数据块申请流程　　137 7.3　物理读与逻辑读　　139 7.3.1　逻辑读过程及统计SQL　　139 7.3.2　物理读过程及统计SQL　　139 7.4　本章小结　　140 第8章　共享池　　142 8.1　共享池结构　　142 8.1.1　子池　　143 8.1.2　空闲列表与LRU　　146 8.1.3　共享池内存申请流程　　147 8.1.4　ORA-4031报错过程　　149 8.2　SQL解析及并发控制　　149 8.2.1　SQL解析及游标　　150 8.2.2　library Cache Lock加锁 步骤　　153 8.2.3　cursor_sharing　　155 8.2.4　v$latch、v$latch_childred 统计　　156 8.3　Mutex　　157 8.3.1　Mutex简介　　157 8.3.2　Mutex的类型　　159 8.3.3　Mutex解析　　159 8.4　避免共享池解析阶段争用　　162 8.4.1　硬/软/软软解析的区别　　162 8.4.2　避免解析阶段争用　　163 8.4.3　存储过程编译案例　　164 8.5　本章小结　　166 第三篇　串联Oracle运行流程 第9章　串联Oracle　　170 9.1　SQL查询原理　　170 9.1.1　SQL数据访问流程的分解　　170 9.1.2　SQL语句执行顺序　　171 9.1.3　从不同维度理解SQL优化　　175 9.2　Oracle网络　　177 9.2.1　Oracle网络概述　　177 9.2.2　多进程并发服务器的请求 实现　　179 9.2.3　Oracle网络连接原理　　181 9.2.4　Oracle连接模式及配置　　181 9.2.5　远程监听　　183 9.2.6　SDU和TDU　　185 9.3　串联SQL语句的整体流程　　186 9.3.1　SQL语句的解析阶段　　186 9.3.2　SQL语句的执行阶段　　187 9.3.3　Update流程分解　　191 9.3.4　Insert流程分解　　194 9.4　数据结构在Oracle中的应用　　195 9.4.1　数组　　195 9.4.2　指针　　196 9.4.3　队列　　196 9.4.4　链表　　197 9.4.5　哈希表　　198 9.4.6　树和堆　　199 9.5　本章小结　　200 第10章　AWR数据解读　　202 10.1　AWR的数据来源和操作　　202 10.1.1　AWR简介与数据来源　　202 10.1.2　AWR操作　　204 10.2　AWR分析　　206 10.2.1　实例效率命中率　　207 10.2.2　系统负载　　210 10.2.3　首要的5个等待事件　　214 10.2.4　等待接口和时间模型的 整合　　218 10.2.5　DB Time　　221 10.2.6　操作系统统计指标　　223 10.3　AWR中RAC指标的解读　　226 10.3.1　RAC环境中的全局缓存 等待时间　　226 10.3.2　RAC环境中的AWR　　228 10.4　本章小结　　232 第11章　集群与多租户　　233 11.1　Oracle集群的演变　　233 11.1.1　并行计算需求的由来　　233 11.1.2　Oracle 10g RAC架构　　236 11.1.3　Oracle 11g RAC架构　　237 11.1.4　Oracle 12c RAC架构　　238 11.1.5　集群磁盘文件　　239 11.1.6　CSS备份和恢复　　240 11.2　集群启动顺序及进程日志　　241 11.2.1　集群组件及其进程　　241 11.2.2　集群的启动顺序　　245 11.2.3　集群进程的日志　　246 11.2.4　关闭及启动RAC集群　　250 11.3　Oracle RAC　　254 11.3.1　RAC文件结构　　254 11.3.2　Oracle分布式锁（DLM）　　255 11.3.3　Oracle资源及加锁　　257 11.3.4　全局资源目录　　258 11.3.5　RAC数据块读取　　259 11.3.6　RAC集群并发控制　　260 11.3.7　RAC缓存融合技术案例　　263 11.3.8　RAC实例恢复　　266 11.4　多租户　　66 11.4.1　多租户体系结构　　266 11.4.2　多租户用户管理　　269 11.4.3　容器数据库的创建与 管理　　271 11.4.4　容器数据库的启动与 关闭　　273 11.4.5　容器数据库的备份与 恢复　　276 11.5　本章小结　　280 后记　　281