Oracle 数据库的组成（instance+database）

SGA（系统全局区system global area）

• 在SGA区中数据是共享的，所有人都可以看到的数据.
• Oracle最重要的内存区域，是数据库中共享资源的内存区域.

1、Database Buffer Cache（数据缓冲区）

• 数据块
• 表的数据记录是放在数据块里的.
• oracle最小的单位是数据块.
• 数据块被读到内存里（oracle查询是在内存里完成的.数据处理要内存来完成）
• 某个用户从磁盘里读了一个数据块，放到内存里来，这个数据块被所有人所共有.

2、Shared pool

• Library cache(库高速缓存)
• SQL的一些信息.
• 比如一条SQL被解析了，生成了执行计划，这条SQL生成的执行计划可以被其他用户使用.如果其他用户再查询这条SQL就不用解析了，就可以直接使用这个执行计划.
• Data Dictionary Cache（数据字典高速缓存）
• 数据字典信息
• 如表的属性，列，存储 空间，权限等信息.

3、Redo log buffer（重做日志区）

SGA 区里发生了什么？

• SQL语句在这里被解析，生成执行计划，执行计划被共享。
• 数据在这里被访问，被共享。
• 重做日志在这里被产生。

SGA内存配置（show parameter sga）

PGA

PGA自己的内存区：

• Sort Area（排序区）：当排序区不够就放到临时表空间中排序.
• Hash Area
• Bitmap Merge Area
• Session Memory
• Persistent Area
• Runtime Area
• 是某个会话独有的数据和其他的一些东西.
• 每个会话都不一样，每个会话都有自己的PGA.
• 属于每一个会话私有的内存区.

PGA 里发生了什么？

• 私有SQL区

– 私有SQL区包含了：

1、绑定变量值的信息.

2、运行时期内存结构信息等数据。

-每一个运行SQL语句的会话都有一个块私有SQL区。

-所有提交了相同SQL语句的用户都有各自的私有SQL区，并且他们共享一个共享SQL区。因此，一个共享SQL区可能和多个私有共享区相关联。

• 游标和SQL区

– 一个Oracle预编译程序或OCI程序的应用开发人员能够很明确的打开一个游标，或者控制一块特定的私有SQL区，将他们作为程序运行的命名资源。

• 会话内存

基于排序的操作（ORDER BY、GROUP BY、ROLLUP、窗口函数）；

– Hash Join

– Bitmap merge

– Bitmap create

PGA是所有会话的总和

PGA会话内存总和(pga_alloc_mem)

后台进程

SQL> desc v$bgprocess;

SQL> select count(*) from v$bgprocess;

SQL> select name from v$bgprocess;

后台进程是一段代码，完成一些固定的功能.

后台进程定义：为了最大的性能和容纳更多的用户，oracle使用额外的进程被叫做后台进程处理。

一、后台进程主要包括：

• Database Writer Process(DBWn)
• Log Writer Process(LGWR)
• CheckPoint Process(CKPT)
• System Monitor Process(SMON)
• Process Monitor Process(PMON)
• Recoverer Process(RECO)
• Job Queue Processes
• Archiver Processes(ARCn)
• Queue Monitor Processes (QMNn)
• Other Background Processes

DBWn（Database Writer Process）

• n是指ORACLE可以启动多个Database Writer Process
• 内存中有很多脏数据，有很多数据在修改，一个Database Writer Process不够用，就会启多个Database Writer Process
• DBWn是数据库后台写入进程，负责把buffer cache内的脏数据（当buffer cache被修改了，就会标成脏数据）写入数据库.DBWn的主要工作是把脏数据写入磁盘以保证buffer cache是干净的.
• 用户进程会产生脏数据，空余的缓冲区会减少.如果空闲的缓冲区太少，用户进程从磁盘读取block进缓冲区的时候就找不到空余的位置了.DBWn管理buffer cache保证用户进程始终可以找到空闲的位置.

在什么触发DBWR进程的条件：

1.当脏缓冲区的数量超过了所设定的限额。

2.当所设定的时间间隔到了。

3.当有进程需要数据库高速缓冲区却找不到空闲的缓冲区时。当server process在buffer cache中无法找到可用的buffer时，调用该进程，保证用户进程始终可以在buffer cache中找到空闲的位置；

4.当校验点发生时。 接收到CKPT（检查点，checkpoint）进程的指令后，调用该进程，将数据写入到磁盘中。

5.当某个表被删除或被截断时。

6.当某个表空间被设置为只读状态时。

7.当使用类似于alter tablespace users begin backup的命令对某个表空间进行联机备份时。

8.当某个临时表空间被设置为只脱机状态或正常状态时。

官方文档关于dbwn的说明

Database Writer Process (DBWn)

The database writer process (DBWn) writes the contents of buffers to datafiles. The DBWn processes are responsible for writing modified (dirty) buffers in the database buffer cache to disk. Although one database writer process (DBW0) is adequate for most systems, you can configure additional processes (DBW1 through DBW9 and DBWa through DBWj) to improve write performance if your system modifies data heavily. These additional DBWn processes are not useful on uniprocessor systems.

数据库的dbwn进程主要是把缓存的内容写到数据文件中。dbwn进程主要负责把数据库的高速缓存中的脏数据写到硬盘上。虽然一个dbwn进程能够满足大部分的系统，如果你的系统脏数据太多，你也可以配置（dbw1到dbw9或dbwa到dbwj）来改善写性能。在单进程的系统上增加dbwn进程没有用。

When a buffer in the database buffer cache is modified, it is marked  dirty. A cold buffer is a buffer that has not been recently used according to the least recently used (LRU) algorithm. The DBWn process writes cold, dirty buffers to disk so that user processes are able to find cold, clean buffers that can be used to read new blocks into the cache. As buffers are dirtied by user processes, the number of free buffers diminishes. If the number of free buffers drops too low, user processes that must read blocks from disk into the cache are not able to find free buffers. DBWn manages the buffer cache so that user processes can always find free buffers.

在数据库高速缓存中当有一个缓存被修改，它就变成了脏数据了。一个冷缓存就是最近没有被访问的缓存块。dbwn进程写冷块，脏缓存到硬盘，所以用户进程能够找到冷块，清除缓，能把新的块读进缓存中去。缓存被用户进程变脏，空闲缓存的数量就变少了。如果空闲的缓存下降的太少了，如果缓存不能找到空闲的块用户进程就必须从硬盘中读块。dbwn管理着高速缓存是为了让用户进程总能找到空闲的缓存。

SGA只会将修改了的数据（脏数据）写入磁盘

LGWR(Log Writer Process)

LGWR进程在启动实例时启动

LGWR是把log_buffer中的日志条目（ORACLE把客户提交的SQL语句转换成ORACLE能够识别、通过它可以重构数据的一种日志格式）写入到日志文件中.

LGWR保存日志条目，迅速释放log_buffer空间，只要该日志条目写入到日志文件，所占的内存空间就释放.所以log_buffer的功能就是临时的存放日志条目，循环的使用，如果log_buffer满了，就无法接受新的事务，就会发生实例挂起现象.

LGWR的作用：

将日志缓存区的数据从内存写到磁盘的redo文件里，完成数据库对象创建、更新等操作过程中的记录。

LGWR的一些理解：

LGWR，是Log Writer的缩写，也是一种后台进程。主要负责将日志缓冲内容写到磁盘的在线重做日志文件或组中。DBWn将dirty块写到磁盘之前，所有与buffer修改相关的redo log都需要由LGWR写入磁盘的在线重做日志文件(组)，如果未写完，那么DBWn会等待LGWR，也会产生一些相应的等待事件(例如：log file prarllel write，后面单独作为话题再聊)。总之，这样做的目的就是为了当crash时，可以有恢复之前操作的可能，也是Oracle在保持交易完整性方面的一个机制。

相关知识点：

1、LGWR写日志是顺序写，这就解释了一个Orace Server只能有一个LGWR进程，不能像DBWR那样可以有多个，否则就无法保证顺序写的机制，而且可能会产生锁的问题。

2、用户进程每次修改内存数据块时，都会在日志缓冲区(redo buffer)中构造一个相应的重做条目(redo entry)，它记录了被修改数据块修改之前和之后的值。

3、LGWR将redo entry写入联机日志文件的情况可以概括为两种：后台写和同步写，或者说异步写和同步写。

可以使用如下命令查看日志文件位置：

SQL> select group#,member from v$logfile;

    GROUP#

----------

MEMBER

--------------------------------------------------------------------------------

         3

/u01/app/oracle/oradata/gaga01/redo03.log

         2

/u01/app/oracle/oradata/gaga01/redo02.log

         1

/u01/app/oracle/oradata/gaga01/redo01.log

SMON(System Monitor Process)

SMON是Oracle数据库至关重要的一个后台进程，SMON 是System Monitor 的缩写，意即：系统监控。

作用：

• 实例恢复
• 前滚Rolls forward changes in redo logs
• Opens database for user access
• 回滚Rolls back uncommitted transactions
• 回收空间Coalesces free space
• 释放临时表Deallocates temporary segments

在数据库启动过程中，SMON排在CKPT进程之后，在Oracle9i中排在第六号的位置:

PMON started with pid=2

DBW0 started with pid=3

LGWR started with pid=4

CKPT started with pid=5

SMON started with pid=6

RECO started with pid=7

SMON负责系统监视已经一些系统清理及恢复工作，这些工作主要包括：

1.清理临时空间以及临时段

SMON负责在数据库启动时清理临时表空间中的临时段，或者一些异常操作过程遗留下来的临时段.

例如，当创建索引过程中，创建期间分配给索引的Segment被标志为TEMPORARY，如果Create Index （或rebuild Index等）会话因某些原因异常中断，SMON负责清理这些临时段。

2.接合空闲空间

在DMT（字典管理表空间）中，SMON负责把那些在表空间中空闲的并且互相是邻近的Extent接合成一个较大的空闲扩展区，这需要表空间的pctincrease设置为非零值。

3.执行实例恢复（Instance recovery）

在实例恢复过程中，SMON的工作包括三个环节：

1. 应用Redo执行前滚、
2. 打开数据库提供访问、
3. 回滚未提交数据

4.离线（Offline）回滚段

在自动回滚段管理（AUM）中负责Offline不再需要的回滚段，日志中会记录类似如下信息：

Fri May 2 15:43:21 2008

SMON offlining US=11

5.执行并行恢复

以下信息来自9i日志：

Fri May 11 21:30:45 2007

SMON: Parallel transaction recovery tried

Also Record some English Note About SMON:

The SMON background process performs all system monitoring functions on the Oracle database. The SMON process performs a "warm start" each time that Oracle is re-started, ensuring that any in-flight transaction at the time of the last shutdown are recovered. For example, if Oracle crashed hard with a power failure, the SMON process is attached at startup time, and detects any uncompleted work, using the rollback segments to recover the transactions. In addition, SMON performs periodic cleanup of temporary segments that are no longer needed, and also perform tablespace operations, coalescing contiguous free extents into larger extents.

• Process Monitor Process(PMON)
• 回滚事务
• 释放锁及其它资源
• 重启死掉的调度器.(在共享服务器中用).
• 在监听器中注册服务信息

• CheckPoint Process(CKPT)

检查点，把内存中的数据写到磁盘上

• 会启动DBWn来写脏数据(SIGNALLING DBWn at CKPT.)
• 完后会更新DATAFILE的HEADER和控制文件的HEADER.而HEADER中有同步所需要的信息,即CHECKPOINT的信息.
• 在ORACLE中,正常情况下,所有文件必须同期性地同步;靠CHECKPOINT来完成.

• 服务器进程 --server process
• 接受客户端发出的SQL请求。
• 完成SQL的分析，执行计划和SQL的执行过程。