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【体系结构】Oracle进程架构

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Client Process的介绍

Client and Server Processes

Client Process 代表着客户端进程，每一个客户端进程关联着一个 Server Process (服务器进程)。并且客户端进程包含着一个私有的PGA内存。

客户端的进程

  1. 可以通过代码的方式(JAVA,C或者其他语言)来和数据库建立进程连接。
  2. SQL*Plus的方式建立。
  3. 通过远程的plsqldev等客户端工具建立连接。

举例:用一个SQL*Plus连接数据库，如下: 

1.本地连接

[oracle@db1 ~]$ sqlplus "/as sysdba"

SYS@prod>

[oracle@db1 ~]$ sqlplus scott/tiger

SCOTT@prod>

2.远程主机连接

[oracle@db2 admin]$ sqlplus scott/tiger@prod

SCOTT@prod>

效果图如下:

在本地主机和远程主机，对应的每一个 client process 的建立情况如下: 

1.本地的client process

[root@db1 ~]# ps -ef |grep sqlplus |grep -v grep

oracle   13474 13455  0 10:38 pts/3    00:00:00 rlwrap sqlplus /as sysdba

oracle   13538 13503  0 10:43 pts/5    00:00:00 rlwrap sqlplus scott/tiger

2.远程的client process

[root@db2 ~]# ps -ef |grep sqlplus |grep -v grep

oracle    2962  2916  0 10:45 pts/0    00:00:00 rlwrap sqlplus scott/tiger@prod

在数据库的主机下，可以查看服务器进程的建立情况, (LOCAL=NO) 代表非本地连接， (LOCAL=YES) 代表本地连接。 

[root@db1 ~]# ps -ef |grep LOCAL |grep -v grep

oracle   13476 13475  0 10:38 ?        00:00:00 oracleprod (DESCRIPTION=(LOCAL=YES)(ADDRESS=(PROTOCOL=beq)))

oracle   13540 13539  0 10:43 ?        00:00:00 oracleprod (DESCRIPTION=(LOCAL=YES)(ADDRESS=(PROTOCOL=beq)))

oracle   13590     1  0 10:46 ?        00:00:00 oracleprod (LOCAL=NO)

Connections and Sessions

  • 什么是 Connections

    一个 Connection 代表着 client proces 和数据库实例之间的一条物理连通路径。

  • 什么是 Sessions

    一个 session 是在数据库实例内存中的一个逻辑实体。代表着一个当前用户连接数据库的状态。

所以，一个 connection 可以有0,1或者更多的 sessions 的建立。

Oracle的网络连接有两种形式: dedicated server 和 Shared server

下图表示:一个session对应一个connection的情况:[一般在dedicated server模式下]

下图表示:两个session在一个connection的情况:[一般在Shared server模式下]

Server Processes的介绍

Oracle数据库会创建 Server Process 用于处理来自于客户端进程连接数据库的请求。一个 client process 会对应一个独立的 Server Process 用于和数据库之间的通信。

Server Processes完成如下工作:

  • 解析和运行SQL语句，包括创建和运行执行计划query plan,官方文档介绍SQL执行的过程"Stages of SQL Processing"
  • 运行PL/SQL代码块
  • 从 data files 中读取数据块，然后去修改 database buffer cache 的数据。( DBWn 后台进程，用于把已修改过的 blocks 写入至磁盘)
  • 将结果返回给应用程序。

Dedicated Server Processes

专用模式下， client process 和 server process 是一一对应的。在linux操作系统下，20个连接数据库实例的 client processes 就会有20个 server processes 。

每一个 client process 是直接与 server process 通信的。在会话存续期间，这个 server process 是专属于 client process , server process 在PGA中存储其特定的进程信息和UGA。

UGA：User global area。一个会话内存，存储会话变量，例如登录信息，同时包括OLAP池

Shared Server Processes

共享模式下，多个 client process 共享一个 server process 。它是通过 dispatcher process 进行调度。这种连接方式很少见，不过多讨论。

Background Processes的介绍

一个数据库实例有许多后台进程，可以通过如下查询语句，查看数据库正在运行的后台进程: 

SELECT PNAME

FROM   V$PROCESS

WHERE  PNAME IS NOT NULL

ORDER BY PNAME;

操作系统的命令 

[oracle@oradb ~]$ ps -ef |grep ora_

Mandatory Background Processes

这些强制性，标志性的进程。在最小话配置的初始化参数文件启动的数据库实例中运行。

Process Monitor Process (PMON)系统监控

pmon是监控其他后台进程并且检测会话中的问题。

1.会话异常终止时，PMON 销毁对应服务器进程。 释放所有当前挂起的锁定。释放服务器端使用的资源（PGA 内存等）。回滚正在进行的未完成的事务。

2.监控其他进程，如果进程异常终止时执行进程恢复，亦或者终止数据库实例。

3.动态注册实例到监听器(listener)。

System Monitor Process (SMON)进程监控

SMON在实例启动时执行实例恢复 instance recovery 。具体的操作:

  • 在线redo日志做前滚的修改。
  • 打开数据库让用户可以访问。
  • 回滚未提交的事务。
  • 合并空闲资源。
  • 释放不再使用的临时段。

Database Writer Process (DBWn)数据库写进程

写脏块。将修改后的缓冲区（脏 buffer) 数据写入数据文件中。

DBWn 写入的时机:

  • 触发Checkpoint
  • Dirty buffers 达到了阈值
  • 没有多余的空闲buffers。
  • 超时触发。
  • RAC ping request is made
  • 表空间的操作 OFFLINE , READ ONLY , BEGIN BACKUP 下线，只读，备份
  • 表的操作 DROP , TRUNCATE

Log Writer Process (LGWR)日志写进程

log writer process (LGWR) 管理着redo日志缓存区，负责将日志缓冲区中的日志条目( redo entries )写入日志文件。 dirty buffer(修改database buffer的脏块) to disk 是分散写入， redo to disk 是快速频繁写入。皮面数据库的频繁IO操作，提升数据库的性能。

dbwn 是 lazy write ，lgwr 是速写，频繁写。

由于是 lazy write 所以dbwn有多个线程，而lgwr是一个线程。保证一个平衡

LGWR 写入的时机:

  • commit提交的时候。
  • 三分之一满（或 1M 满）。
  • 每3秒触发一次写入。
  • dbwr 写之前（先记后写，先记日志后写脏块，保证未提交数据都能回滚）

LGWR and Commits

Oracle数据库使用快速提交机制 （ fast commit ） 来提高提交事务的性能。当用户发起一个 commit 语句，事务会分配一个system change number (SCN)。LGWR会把commit记录放置在redo log buffer中，同时快速写入至磁盘。这里面包括 commit SCN and transaction's redo entries .

Checkpoint Process (CKPT)检查点进程

checkpoint process (CKPT) 会更新数据文件头部和控制文件中的检查点信息。并发出一个信号通知或督促 dbwr 写脏块。

检查点信息(Checkpoint information ) 包含

  • the checkpoint position,
  • SCN
  • location in online redo log to begin recovery等等。

CKPT 不会把data blocks写入至数据文件中，不会把 redo blocks写入至redo日志文件中。

完全检查点 full checkpoint：保证数据一致性。

增量检查点 incremental checkpoint：不断更新控制文件中的检查点位置，当发生实例崩溃时，可以尽量缩短实例恢复的时间。其部分目的是避免在联机重做日志交换机上写入大量块。

局部检查点 tablespace/datafile checkpoint：特定的操作下，针对某个表空间的。

Manageability Monitor Processes (MMON and MMNL)管理监控进程

manageability monitor process (MMON) 执行许多与自动工作负载存储库(AWR)相关的任务。例如，当度量值违反阈值时，MMON就会写入，为最近修改的SQL对象获取快照和统计值。

manageability monitor lite process (MMNL) 将SGA中的活动会话历史(ASH)缓冲区中的统计信息写入磁盘。当ASH缓冲区满时，MMNL写入磁盘。

Recoverer Process (RECO)

在分布式数据库中，恢复进程(RECO)自动解决分布式事务中的故障。节点的RECO进程会自动连接到涉及可疑分布式事务的数据库。当RECO在数据库之间重新建立连接的时候，它会自动处理所有可疑的事务，从每个数据库的挂起事务表中删除与已解析事务对应的任何行。

Optional Background Processes

Archiver Processes (ARCn)

归档模式下，发生日志切换时，把当前日志组中的内容写入归档日志，作为备份日志。ARCn只有在数据库开启归档模式下才会启用。

Job Queue Processes (CJQ0 and Jnnn)

Oracle数据库使用 job queue processes 来运行用户作业，通常采用批处理模式。作业是计划运行一次或多次的用户定义任务

Flashback Data Archiver Process (FBDA)

**flashback data archiver process (FBDA) **对被跟踪表的历史修改信息存入至闪回数据归档中。这个需要设置某个表有闪回归档区。才有此特性。

Space Management Coordinator Process (SMCO)

SMCO process 协调各种空间管理相关任务的执行，如空间主动分配和空间回收。

文献参考

Process Architecture

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