本文将深入探讨 Oracle数据库的组成要素及其运作原理，让您对ORACLE数据库有一个整体的了解。

　　本文主要包括以下内容：

l Oracle数据库架构简介

l Oracle 实例（instance）

l 系统全域区（SGA）

l 后台进程（background process）

一、ORACLE数据库架构　　

Oracle数据库系统大致可区分为两个主要部分：

l Oracle实例(Oracle Instance)

l Oracle数据库(Oracle Database)。

简单地说，Oracle Instance 是指数据库服务器的内存区与相关进程，而Oracle Database则由操作系统内的各种文件组成，如下图所示。　　　 　　图1：Oracle9i 服务器基本架构。

　图1上半部是内存内的Oracle9i Instance，下半部则是位于操作系统的各种数据库文件。彼此之间是藉由各个后台进程互相沟通。一般情况下，这两者之间是一对一关系，但在Oracle的并行环境（OPS , RAC）中，一个Oracle Database 可对应多个Oracle Instance。

二、oracle instance

接下来我们先讨论Oracle Instance的组成要素。

何谓Oracle Instance?

通常我们将Oracle Instance翻译为Oracle实例，俗称Oracle数据库引擎。既然是数据库引擎，就表示Oracle数据库内大大小小的事都跟它有关系，这也是我们一开始就先讨论的主要原因。

Oracle instance主要由以下两项要素组成：

l 系统全局区(System Global Area)

l 后台进程(background processes)

三、系统全局区（SGA）

什么是系统全局区？当启动（startup）Oracle9i数据库时，系统会先在内存内规划一个固定区域，用来储存每位使用者所需存取的资料，以及Oracle运作时必备的系统信息。我们称此区域为系统全域区(System Global Area)，俗称SGA 。

在 Oracle8i 时，SGA 的大小是由初始参数文件（initialization parameter file )内的某些参数所设定。但麻烦的是每次调整参数之后必须等重新启动数据库才生效。从 Oracle9i 开始，DBA 可以动态配置内存的大小；这样的技术称为动态SGA(dynamic SGA)。有了dynamic SGA ，SGA 的各组成区域都可以动态地进行规划与调整，而不需先关闭数据库。

如上所述，启动Oracle Instance时系统必须藉由某些参数值来配置适当大小的内存空间。换言之，我们可以在启动Instance之前就先规划这些参数的设定值，并储存在操作系统下的某个文件里。往后只要利用此文件就可开启相对应的Oracle Instance — 我们就将这个文件档案称为初始参数文件（initialization parameter file )。

一般来说，我们还是应该在启动Oracle9i 之前就妥善规划好适当的内存空间。例如，初始参数文件的 SGA_MAX_SIZE可设定 SGA 所占用的最大内存空间。如果考虑 Oracle9i 的性能，应该将此参数尽可能设到最大！但有一点需要注意的是：SGA_MAX_SIZE 尽量不要超过物理内存大小，否则将会使用到硬盘上的虚拟内存，反而导致效能下降。

SGA 的大小可由初始参数文件的特定参数所控制，表1整理出与SGA相关的参数名称及其意义：　　　　　注：如果 SGA_MAX_SIZE 的设定值小于其它 SGA 相关参数设定值的总和；或是小于各相关参数默认值的总和，则 SGA_MAX_SIZE 的设定值无效。

　　如图1所示，SGA又包含数个重要区域，分别是：

l Database Buffer Cache (数据高速缓冲区)

l Redo Log Buffer (重做日志缓冲区)

l Shared Pool (共享区)

l 其它，如Large pool

以下是每个区域之意义、用途，以及相关设定方式。

1、Database Buffer Cache数据高速缓冲区

　是SGA 的主要成员，用来存放读取自数据文件的数据块拷贝，或是用户曾经处理过的数据。其用途在于有效减少存取数据时造成的磁盘读写动作，进而提升数据存取之性能。所有同时上线的用户都可以共享此缓冲区的数据。

整个数据高速缓冲区包含两个缓冲区列表，分别是 write list 与 LRU list：

l Write list 存放脏缓存（dirty buffers）的拷贝，会在适当时机写入磁盘。dirty buffer 是存放”已修改但尚未写入磁盘的数据”之缓冲区。

l LRU list 包含：free buffers，dirty buffers与pinned buffers。其中free buffer 为空闲的缓冲区，随时可存放数据；pinned buffer则是目前使用中的缓冲区。LRU是指（least recently used），将在下面详细说明。

数据高速缓存区的运作原理是：当用户第一次向Oracle 送出数据查询请求时，Oracle会先在数据高速缓冲区内寻找该数据。如果欲查询的数据恰好已存在于缓冲区内(这样的情况我们称之为缓存命中cache hit )，就直接从内存读出数据资料。

反之，如果缓存区内并没有用户要查询的数据资料(此情况称为 cache miss )，Oracle就会先从磁盘上的数据文件读出适当的数据块（data block），放入缓冲区之后，用户才从缓冲区读取数据。可以想象，在 “cache hit” 的情况下查询数据的速度比在 ”cache miss” 的情况会快很多。事实上，这就是数据缓冲区的主要用途所在。

让我们进行更深入的讨论！当数据块从磁盘读出，准备放入缓冲区时，系统必须先确定缓冲区内有free buffers。这时候Oracle 会开始扫描 LRU list，扫描的原则为：

l 从 LRU 端扫到 MRU 端

l 当扫描到 free buffer；或是已扫描的缓冲区数目超过临界值时，就会停止扫描动作

l 扫描 LRU list 时如果发现了dirty buffer，就将它移到 write list，然后继续扫描

l 如果扫描过程顺利在LRU list 内找到 free buffer，那么Oracle就会把从磁盘读出的数据块放入此 free buffer中，然后再把它移到 LRU list 的 MRU 端。

l 如果一直扫描到LRU list 的某个预定的阈值（predetermined threshold，在ORACLE 9i中，这个阈值是40％）都没有FREE BUFFER，那么Oracle就会停止扫描动作，然后通知数据库写入器(database writer)后台进程将部分 dirty buffers 先写入磁盘（此时当前用户的会话（session）会等待“free buffer waits”event）。接着ORACLE从 LRU list 的 LRU端开始清除缓冲区，这样就可以空出新的free buffer了。

LRU (least recently used)算法的基本概念是：当内存内剩余可利用的空间不足时，缓冲区尽可能先保留用户最常使用的数据；换言之，优先清除”较不常使用的数据”，并释放其空间。

我们将 LRU list 想象成是长条型一连串的缓冲区集合，两端分别为MRU端和LRU端。MRU是Most Recently Used的缩写，可译为”最常使用的”(

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