Oracle表空間、段、區和塊簡述

在Oracle學習過程中，存儲結構，表段區塊可能是每個初學者都要涉及到的概念。表空間、段、分區和數據塊分別表示了Oracle進行數據存儲的不同層次和結構。了解清楚這幾個結構，有助于我們奠定一個穩固的學習基礎，而且對于理解Oracle工作原理也有重要作用。

本文采用從小到大，逐步拓展的方式介紹四個結構，并且與Schema、數據文件的區別進行對比。

數據塊（Block）

數據塊Block是Oracle存儲數據信息的最小單位。注意，這里說的是Oracle環境下的最小單位。Oracle也就是通過數據塊來屏蔽不同操作系統存儲結構的差異。無論是Windows環境，還是Unix/Linux環境，他們的操作系統存儲結構和方式、甚至字符排列的方式都是不同的。Oracle利用數據塊將這些差異加以屏蔽，全部數據操作采用對Oracle塊的操作，相當于是一個層次的抽象。

Oracle所有對數據的操作和空間分配，實際上都是針對數據塊Block的操作。我們從數據表中搜索出一行，實際中Oracle就會從內存緩沖區（或者硬盤）中讀取到該行所在的數據塊，再返回這數據塊上的指定數據行。Oracle無論是在緩沖區，還是在硬盤，進行數據操作的雖小單位也就是數據塊。

數據塊是有大小的，在一個數據庫建立的時候，通過參數進行設置。注意，在Oracle數據庫參數中，只有數據塊大小的參數是建庫之后不能進行修改的。數據塊的大小，在一個數據庫中可以支持多個，但是一般沒有太大的意義，會給管理和調試帶來一定的負擔。

數據塊的大小是通過kb字節個數來指定的，默認為8KB。相關參數為db_block_size，下面是查看block大小的語句。

SQL> show parameter db_block_size;

NAME                                 TYPE        VALUE

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

db_block_size                        integer     8192  //1024×8

設置數據塊的大小是依據不同類型的系統的。如果數據塊設置比較大，那么一次讀取的數據行較多，相應對SGA內存消耗比較大，特定查詢引發的換入換出可能較多。如果設置的過小，頻繁的IO邏輯物理讀也會引起性能問題。

與數據塊有關系的另一個參數就是db_file_multiblock_read_count，表示一次從物理存儲中讀取的數據塊數量。對一些數據挖掘系統，可以考慮調節此參數略大一些。

接下來，我們看比block更高的一個單位，區extent。

區extent

區extent是比數據塊大一級的存儲結構，表示的是一連串連續的數據塊集合。我們知道，物理存儲通常是隨機的讀寫過程。即使在同一個文件里，我們也不能保證相同的一個信息是存儲在絕對連續的物理存儲空間的。Oracle數據存儲同樣如此。

在進行存儲數據信息的時候，Oracle將分配數據塊進行存儲，但是不能保證所有分配的數據塊都是連續的結構。所以，出現分區extent的概念，表示一系列連續的數據塊集合。

視圖dba_extents（或者all_extents、user_extents）是我們研究分區結構和存儲構成的重要手段。

SQL> desc dba_extents;

Name            Type         Nullable Default Comments                                                 

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

OWNER           VARCHAR2(30) Y         Owner of the segment associated with the extent          

SEGMENT_NAME    VARCHAR2(81) Y         Name of the segment associated with the extent           

PARTITION_NAME  VARCHAR2(30) Y         Partition/Subpartition Name, if any, of the segment      

SEGMENT_TYPE    VARCHAR2(18) Y         Type of the segment                                       

TABLESPACE_NAME VARCHAR2(30) Y         Name of the tablespace containing the extent             

EXTENT_ID       NUMBER       Y         Extent number in the segment                             

FILE_ID         NUMBER       Y         Name of the file containing the extent                   

BLOCK_ID        NUMBER       Y         Starting block number of the extent                      

BYTES           NUMBER       Y         Size of the extent in bytes                               

BLOCKS          NUMBER       Y         Size of the extent in ORACLE blocks                      

RELATIVE_FNO    NUMBER       Y         Relative number of the file containing the segment header

從視圖中，我們可以清晰看出分區的幾個特點。

首先分區是帶有段特定性的。數據段segment是分區的上層組織單位，一個數據庫對象對應一個segement，數據庫對象是歸屬在不同的schema（owner）上的。所以，通過不同的數據段名稱、不同的owner，乃至不同的tablespace表空間信息，就可以定位到數據區extent的信息描述。

另一部分信息是關于該區extent的分配信息，如所在文件編號，起始數據塊block編號和數據塊數量等內容。

數據段segment

數據段是與數據庫對象相對應，一般一個數據庫對象對應一個數據段。多個extent是對應一個數據段，每個數據段實際上就是數據庫一個對象的代表。從dba_segments視圖中，可以比較清楚看清數據段的結構。

SQL> desc dba_segments;

Name            Type         Nullable Default Comments                                                                                                                              

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

OWNER           VARCHAR2(30) Y                Username of the segment owner                                                                                                         

SEGMENT_NAME    VARCHAR2(81) Y                Name, if any, of the segment                                                                                                          

PARTITION_NAME  VARCHAR2(30) Y         Partition/Subpartition Name, if any, of the segment                                                                                    

SEGMENT_TYPE    VARCHAR2(18) Y     Type of segment:  "TABLE", "CLUSTER", "INDEX", "ROLLBACK",

"DEFERRED ROLLBACK", "TEMPORARY","SPACE HEADER", "TYPE2 UNDO"  or "CACHE"

TABLESPACE_NAME VARCHAR2(30) Y                Name of the tablespace containing the segment                                                                                         

HEADER_FILE     NUMBER       Y                ID of the file containing the segment header                                                                                           

HEADER_BLOCK    NUMBER       Y                ID of the block containing the segment header                                                                                          

BYTES           NUMBER       Y                Size, in bytes, of the segment                                                                                                        

BLOCKS          NUMBER       Y                Size, in Oracle blocks, of the segment                                                                                                

EXTENTS         NUMBER       Y                Number of extents allocated to the segment                                                                                             

INITIAL_EXTENT  NUMBER       Y         Size, in bytes, of the initial extent of the segment                                                                                  

NEXT_EXTENT     NUMBER       Y   Size, in bytes, of the next extent to be allocated to the segment                                                                     

MIN_EXTENTS     NUMBER       Y                Minimum number of extents allowed in the segment                                                                                       

MAX_EXTENTS     NUMBER       Y                Maximum number of extents allowed in the segment                                                                                      

PCT_INCREASE    NUMBER       Y   Percent by which to increase the size of the next extent to be allocated                                                              

FREELISTS       NUMBER       Y   Number of process freelists allocated in this segment                                                                                  

FREELIST_GROUPS NUMBER       Y   Number of freelist groups allocated in this segment                                                                                   

RELATIVE_FNO    NUMBER       Y      Relative number of the file containing the segment header                                                                             

BUFFER_POOL     VARCHAR2(7)  Y      The default buffer pool to be used for segments blocks           

從segment_type列的comment信息中，可以看出數據段的類型是多樣的。任何種類的數據庫對象，本質上都是一種數據段。數據表、索引、回滾、聚集這些都是數據段的一種表現形式。同時，數據段是在數據對象創建的時候就已經創建出來，隨著對象體積的增大，而不斷分配多個extents進行管理。

另一部分信息可以從dba_segments中讀出的，就是該數據對象分配的空間大小和數據塊、分區個數。使用這個視圖，可以方便的獲取到指定schema的所有對象大小。

SQL> select owner,sum(bytes)/1024/1024 as vol, sum(blocks) as totalblocks,sum(extents) as totalextents from dba_segments group by owner having wner='SYS';

OWNER             VOL TOTALBLOCKS TOTALEXTENTS

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SYS                 585.5       74944         3248

上面查詢，說明SYS的schema，所占用空間585.5MB，包括74944個數據塊和3248個分區。

一個對象創建出來之后，在segment層次上是分配一個分區extent和八個數據塊block。

有一個問題需要注意，通常我們的數據段是與數據對象相關。一個數據對象對應一個segment。但是，分區表的時候，一個分區要對應一個segment對象。還有就是，segment對象是可以指定存儲在那個表空間里，實現存儲劃分的基礎也就在于此。不同類型的segment劃分建立在不同的表空間里，才有可能存放在不同的文件中，最后分布在不同的物理存儲。

分區實際上就是存在分開存儲的可能。一般一個對象是不會跨物理存儲進行存放的，分區表是對應的多個segment。所以，分區表分開存儲空間是可能的。

表空間tablespace

TableSpace是存儲結構中的最高層結構。建立一個表空間的時候，是需要指定存儲的文件。一個表空間可以指定多個數據文件，多個文件可以在不同的物理存儲上。也就是說，表空間是可以跨物理存儲的。但是有一點就是，表空間下一級對象數據段的存儲，是不能指定存儲在那個文件里的。所以，要想讓數據對象訪問IO負載均衡，需要指定不同的數據對象在不同的表空間里。這也就是為什么將數據表和索引建立在不同的表空間的原因。

表空間通過v$tablespace進行訪問。

SQL> desc v$tablespace;

Name                        Type         Nullable Default Comments

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

TS#                         NUMBER       Y                        

NAME                        VARCHAR2(30) Y                        

INCLUDED_IN_DATABASE_BACKUP VARCHAR2(3)  Y                        

BIGFILE                     VARCHAR2(3)  Y                        

FLASHBACK_ON                VARCHAR2(3)  Y                        

ENCRYPT_IN_BACKUP           VARCHAR2(3)  Y                         

相對于前面的結構視圖，表空間視圖的結構要簡單的多，只是一些描述信息。其中兩個參數需要注意一下。

一個是bigfile，是一個標志位，標志表空間是不是所謂的大文件表空間。大文件表空間是在10g中推出的一個新特性，處于性能考慮，可以設置表空間為大文件表空間，存儲超過百T的數據，但是要求數據文件只能有一個。另一個是flashback_on，表示表空間的閃回特性是否開啟。

要注意，數據表段區塊的概念集合，很容易與schema的結構相混淆。schema是一個組織概念，是來自于經典數據庫理論范疇。在oracle中，Schema就是一個組織概念，一個user對應的就是一個schema。schema是邏輯對象的集合組織，同表空間等概念不是一個層面的。

在一個schema里，是可以將對象建立在任何數據表空間內的，只有一個默認表空間的概念default tablespace。指定默認表空間是在創建用戶的時候指定的。

分清幾個核心概念和各自的區別關系，就能更好的理解Oracle運行的各種機制。