1.KIẾN TRÚC ORACLE SERVER

Oracle server là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu đối tượng-quan hệ cho phép quản lý thông tin một cách toàn diện. Oracle server bao gồm hai thành phần chính là Oracle instance và Oracle database.

1.1.1. Oracle Instance

Oracle instance bao gồm một cấu trúc bộ nhớ System Global Area (SGA) và các background processes (tiến trình nền) được sử dụng để quản trị cơ sở dữ liệu. Oracle instance được xác định qua tham số môi trường ORACLE_SID của hệ điều hành.

1.1.1.1. System Global Area - SGA

SGA là vùng bộ nhớ chia sẻ được sử dụng để lưu trữ dữ liệu và các thông tin điều khiển của Oracle server. SGA được cấp phát (allocated) trong bộ nhớ của máy tính mà Oracle server đang hoạt động trên đó. Các User kết nối tới Oracle sẽ chia sẻ các dữ liệu có trong SGA, việc mở rộng không gian bộ nhớ cho SGA sẽ làm nâng cao hiệu suất của hệ thống, lưu trữ được nhiều dữ liệu trong hệ thống hơn đồng thời giảm thiểu các thao tác truy xuất đĩa (disk I/O).

SGA bao gồm một vài cấu trúc bộ nhớ chính:

 Shared pool: Là một phần của SGA lưu các cấu trúc bộ nhớ chia sẻ.

 Data buffer cache: Lưu trữ các dữ liệu được sử dụng gần nhất.

 Redo log buffer: Được sử dụng cho việc dò tìm lại các thay đồi trong cơ sở dữ liệu và được thực hiện bởi các background process.

Để chi tiết hơn, ta sẽ xem xét cụ thể từng thành phần.

Share Pool

Shared pool là một phần trong SGA và được sử dụng khi thực hiện phân tích câu lệnh (parse phase). Kích thước của Shared pool được xác định bởi tham số SHARED_POOL_SIZE có trong parameter file (file tham số).

Các thành phần của Shared pool gồm có: Library cache và Data dictionary cache.

Library Cache

Library cache lưu trữ thông tin về các câu lệnh SQL được sử dụng gần nhất bao gồm:

 Nội dung của câu lệnh dạng text (văn bản).

 Parse tree (cây phân tích) được xây dựng tuỳ thuộc vào câu lệnh.

 Execution plan (sơ đồ thực hiện lệnh) gồm các bước thực hiện và tối ưu lệnh.

Do các thông tin trên đã được lưu trữ trong Library cache nên khi thực hiện lại một câu lệnh truy vấn, trước khi thực hiện câu lệnh, Server process sẽ lấy lại các thông tin đã được phân tích mà không phải phân tích lại câu lệnh. Do vậy, Library cache có thể giúp nâng cao hiệu suất thực hiện lệnh.

Data Dictionary Cache

Data dictionary cache là một thành phần của Shared pool lưu trữ thông tin của dictionary cache được sử dụng gần nhất như các định nghĩa các bảng, định nghĩa các cột, usernames, passwords, và các privileges (quyền).

Trong giai đoạn phân tích lệnh (parse phase), Server process sẽ tìm các thông tin trong dictionary cache để xác định các đối tượng trong câu lệnh SQL và để xác định các mức quyền tương ứng. Trong trường hợp cần thiết, Server process có thể khởi tạo và nạp các thông tin từ các file dữ liệu.

Data buffer cache

Khi thực hiện một truy vấn, Server process sẽ tìm các blocks cần thiết trong database buffer cache. Nếu không tìm thấy block trong database buffer cache, Server process mới đọc các block từ data file và tạo luôn một bản sao của block đó vào trong vùng nhớ đệm (buffer cache). Như vậy, với các lần truy xuất tới block đó sau này sẽ không cần thiết phải truy xuất vào

Database buffer cache là vùng nhớ trong SGA sử dụng để lưu trữ các block dữ liệu được sử dụng gần nhất. Tương tự như kích thước của blocks dữ liệu được xác định bởi tham số DB_BLOCK_SIZE, kích thước của vùng đệm trong buffer cache cũng được xác định bởi tham số DB_BLOCK_BUFFERS.

Oracle server sử dụng giải thuật least recently used (LRU) algorithm để làm tươi lại vùng nhớ. Theo đó, khi nạp mới một block vào bộ đệm, trong trường hợp bộ đệm đã đầy, Oracle server sẽ loại bớt block ít được sử dụng nhất ra khỏi bộ đệm để nạp block mới vào bộ đệm.

Redo log buffer

Server process ghi lại các thay đổi của một instance vào redo log buffer, đây cũng là một phần bộ nhớ SGA.

Có một số đặc điểm cần quan tâm của Redo log buffer:

 Kích thước được xác định bởi tham số LOG_BUFFER.

 Lưu trữ các redo records (bản ghi hồi phục) mỗi khi có thay đổi dữ liệu.

 Redo log buffer được sử dụng một cách thường xuyên và các thay đổi bởi một transaction có thể nằm đan xen với các thay đổi của các transactions khác.

 Bộ đệm được tổ chức theo kiểu circular buffer (bộ đệm nối vòng) tức là dữ liệu thay đổi sẽ tiếp tục được nạp lên đầu sau khi vùng đệm đã được sử dụng hết.

Background process

Background process (các tiến trình nền) thực hiện các chức năng thay cho lời gọi tiến trình xử lý tương ứng. Nó điều khiển vào ra, cung cấp các cơ chế xử lý song song nâng cao hiệu quả và độ tin cậy. Tùy theo từng cấu hình mà Oracle instance có các Background process như:

 Database Writer (DBW0): Ghi lại các thay đổi trong data buffer cache ra các file dữ liệu.

 Log Writer (LGWR): Ghi lại các thay đổi được đăng ký trong redo log buffer vào các redo log files.

 System Monitor (SMON): Kiểm tra sự nhất quán trong database.

 Process Monitor (PMON): Dọn dẹp lại tài nguyên khi các tiến trình của Oracle gặp lỗi.

 Checkpoint Process (CKPT): Cập nhật lại trạng thái của thông tin trong file điều khiển và file dữ liệu mỗi khi có thay đổi trong buffer cache.

Database Writer (DBW0)

Server process ghi lại các dữ liệu thay đổi để rollback và dữ liệu của các block trong buffer

cache. Database writer (DBWR) ghi các thông tin được đánh dấu thay đổi từ database buffer cache lên các data files nhằm đảm bảo luôn có khoảng trống bộ đệm cần thiết cho việc sử dụng.

Hình vẽ 5. Database Writer (DBWR)

Với việc sử dụng này, hiệu suất sử dụng database sẽ được cải thiện do Server processes chỉ tạo các thay đổi trên buffer cache, DBWR ghi dữ liệu vào các data file cho tới khi:

 Số lượng buffers đánh bị dấu đạt tới giá trị ngưỡng.

 Tiến trình duyệt tất cả buffer mà vẫn không tìm thấy dữ liệu tương ứng.

 Quá thời gian quy định.

Log Writer

Log Writer (LGWR) là một trong các background process có trách nhiệm quản lý redo log buffer để ghi lại các thông tin trong Redo log buffer vào Redo log file. Redo log buffer là bộ đệm dữ liệu được tổ chức theo kiểu nối vòng.

Hình vẽ 6. Log Writer (LGWT)

LGWR ghi lại dữ liệu một cách tuần tự vào redo log file theo các tình huống sau:

 Khi redo log buffer đầy

 Khi xảy ra timeout (thông thường là 3 giây)

 Trước khi DBWR ghi lại các blocks bị thay đổi trong data buffer cache vào các data files.

 Khi commit một transaction.

System Monitor (SMON)

Tiến trìnhsystem monitor (SMON) thực hiện phục hồi các sự cố (crash recovery) ngay tại thời điểm instance được khởi động (startup), nếu cần thiết. SMON cũng có trách nhiệm dọn dẹp các temporary segments không còn được sử dụng nữa trong dictionary-managed tablespaces. SMON khôi phục lại các transactions bị chết mỗi khi xảy ra sự cố. SMON đều đặn thực hiện kiểm tra và khắc phục các sự cố khi cần.

Trong môi trường Oracle Parallel Server, SMON process của một instance có thể thực hiện khôi phục instance trong trường hợp instance hay CPU của máy tính đó gặp sự cố.

Process Monitor (PMON)

Tiến trình process monitor (PMON) thực hiện tiến trình phục hồi mỗi khi có một user process gặp lỗi. PMON có trách nhiệm dọn dẹp database buffer cache và giải phóng tài nguyên mà user process đó sử dụng. Ví dụ, nó thiết lập lại (reset) trạng thái của các bảng đang thực hiện trong transaction, giải phóng các locks trên bảng này, và huỷ bỏ process ID của nó ra khỏi danh sách các active processes.

PMON kiểm tra trạng thái của nơi gửi (dispatcher ) và các server processes, khởi động lại (restarts) mỗi khi xảy ra sự cố. PMON cũng còn thực hiện việc đăng ký các thông tin về instance và dispatcher processes với network listener.

Tương tự như SMON, PMON được gọi đến mỗi khi xảy ra sự cố trong hệ thống.

Checkpoint Process (CKPT)

Cập nhật lại trạng thái của thông tin trong file điều khiển và file dữ liệu mỗi khi có thay đổi trong buffer cache. Xảy ra checkpoints khi:

 Tất cả các dữ liệu trong database buffers đã bị thay đổi tính cho đến thời điểm checkpointed sẽ được background process DBWRn ghi lên data files.

 Background process CKPT cập nhật phần headers của các data files và các control files.

Checkpoints có thể xảy ra đối với tất cả các data files trong database hoặc cũng có thể xảy ra với một data files cụ thể.

Checkpoint xảy ra theo các tình huống sau:

 Mỗi khi có log switch

 Khi một shut down một database với các chế độ trừ chế độ abort

 Xảy ra theo như thời gian quy định trong các tham số khởi tạo LOG_CHECKPOINT_INTERVAL và LOG_CHECKPOINT_TIMEOUT

 Khi có yêu cầu trực tiếp của quản trị viên

Thông tin về checkpoint được lưu trữ trong Alert file trong trường hợp các tham số khởi tạo LOG_CHECKPOINTS_TO_ALERT được đặt là TRUE. Và ngược lại với giá trị FALSE.