Chapter 4zomkid.net/doc/dbms/DBMS_Ch4_21.pdfDatabase Structure and Space Management Overview ... ซับซ้อนมากในการจัดการโครงสร้างข้อมูลทางกายภาพ

เอกสารประกอบการบรรยายวชา ระบบการจดการฐานขอมล

อ.ดร. สมคด สทธธารธวช ม.ราชภฏพระนคร 1

Chapter 4

Oracle® Database Express Edition11g Release 2 (11.2)

The Oracle Server

Outlines

Starting Up and Shutting Down Database Structure and Space Management Overview

Logical Database Structures Schemas และ Schema Objects

Data Blocks, Extents, และ Segments

Tablespaces

Physical Database Structures Data Dictionary

Memory Structure และ Processes

SOMKID SOOTITANTAWAT: Database Management Systems 2

Starting Up the Database Oracle Database Express Edition (Oracle Database XE)

starts up automatically immediately after installation and after each system restart. Thus, there is no need to start up the database unless you previously shut it down.

You can start up the database from the desktop or with the SQL Command Line (SQL*Plus).


Starting Up the Database from the Desktop

Click Start, point to Programs (or All Programs), point to Oracle Database 11g Express

Edition, and then select Start Database.




Starting Up the Database from the Desktop


Starting Up the Database Using the SQL Command Line run the SQL Command Line. enter the following command to start the SQL

Command Line and connect to the database: SQL> connect sys/oracle AS SYSDBA

At the SQL Command Line prompt, enter the following command: SQL> STARTUP If the command is successful, it displays output

similar to the following. (System global area sizes will vary depending on the amount of physical memory in your Oracle Database XE host computer.)


Starting Up the Database Using the SQL Command Line (Cons.)


Shutting Down the Database Shutting Down the Database from the

Desktop

Click Start, point to Programs (or All Programs), point to Oracle Database 11g Express Edition, and then select Stop Database.




Shutting Down the Database from the Desktop


Shutting Down the Database Shutting Down the Database Using the SQL

Command Line run the SQL Command Line. enter the following command to start the SQL

Command Line and connect to the database: SQL>connect sys/oracle as sysdba;

At the SQL Command Line prompt, enter the following command: SQL> SHUTDOWN IMMEDIATE


Database Structure and Space Management Overview

Oracle database ใชโครงสรางเชงตรรก (logical structures) ท

ซบซอนมากในการจดการโครงสรางขอมลทางกายภาพ

(physical data files) ดวยการจดการพนทในรปโครงสรางเชง

ตรรกและกาหนดองคประกอบเชงตรรกเหลาน ใหแกผ ใชงาน

ฐานขอมล ทาให Oracle สามารถแยกกนในเชงตรรกระหวาง

ผ ใชงานฐานขอมล (ผ เปนเจาของออปเจกต เชน ตาราง) ออก

จากองคประกอบทางกายภาพของฐานขอมล (เชน data files

และอน ๆ)


Logical Database Structures

ฐานขอมล Oracle ใชโครงสรางการจดเกบฐานขอมลเชง

ตรรกเพอจดการกบการจดเกบทางกายภาพ (physical

storage) ทอยในรปของไฟลในระบบปฏบตการ

โครงสรางเชงตรรกดงกลาวน โดยพนฐาน ประกอบดวย

tablespaces, segments, extents, และ blocks




Logical Database Structures (ตอ)

กลมของ logical objects ทเกยวของกนในฐานขอมล

เรยกวา schema

การจดแบงออปเจกตของฐานขอมลใน schemas ตาง ๆ

ทาใหการจดการและการรกษาความปลอดภยงายข น



Logical structures ของ Oracle database ประกอบดวย

schema objects,

data blocks,

extents,

segments, และ

tablespaces



Schemas และ Schema Objects

schema คอ แหลงรวมของ objects ของผ ใชฐานขอมล และ

มชอเดยวกบผ ใชทเปนเจาของ schema น น

Schema objects เปน logical structures ทอางถงขอมลใน

ฐานขอมลโดยตรง ซงประกอบดวยobjects ตาง ๆ เชน

tables, views, และ indexes


Logical Database Structures (ตอ) Tables: เปนแหลงเก บขอมลในOracle database ทผ ใชสามารถเขาถงได แตละ

table ประกอบดวย columns และ rows ซ งมไดไมเกน256 columns

Views: เปนรปแบบการจดการขอมลเพอแสดงออกโดยใชtables หรอ views อน

ตว views เองไมไดมขอมลอยจรง แตใชขอมลจากtables (table ทถกนามาใช

สราง view น เรยกวา base tables ของ views) เราสามารถใชงาน views ได

เหมอนก บ table กลาวคอ เราสามารถ queried, updated, inserted into, และ

deleted from แตจะมขอจ าก ดการใชอยบาง

Indexes: เปนโครงสรางแบบหน งทผกอยก บtables เราสรางและใช Indexes เพอ

เพ มประสทธภาพการดงขอมล





Data Blocks, Extents, และ Segments

data blocks, extents, และ segments, ท าให Oracle สามารถ

ควบคมการใชพนทใน Disk ไดละเอยดข น


Logical Database Structures (ตอ) Oracle Data Blocks

กลาวในระดบทเลกทสดแลว Oracle database เกบขอมลในdata

blocks ซงหนงdata block จะเทากบจานวนไบตจานวนหนงของ

เนอททางกายภาพบน disk

ขนาดมาตรฐานของ block ถกกาหนดไวใน initialization

parameter DB_BLOCK_SIZE โดยเราสามารถกาหนดขนาดของ

Oracle data block ในหนวยของ 2KB, 4KB, 8KB, 16KB, หรอ

32KB และมกจะเรยกส น ๆ วา Oracle blocks


Logical Database Structures (ตอ) Oracle เสนอแนะการกาหนดขนาด database block size ดงน:

ก าหนดให block size มขนาดเลกถาเรกคอรดมขนาดเลกและการเขาถง

สวนมากแลวเปนแบบสม

ก าหนดให block size มขนาดใหญข นถาเรกคอรดมขนาดเลกและการเขาถง

สวนมากแลวเปนsequential หรอถาเรกคอรดมขนาดใหญ

กรณทไมแนใจวาจะใชขนาด block size เทาไร Oracle แนะนาใหใช

ขนาด 8KB สาหรบงาน transactions ท วไป แตถาตองใชงานLOBs

(large objects) กควรใชขนาด block size สงกวา 8KB


Logical Database Structures (ตอ) Extents

ระดบเหนอข นมาของเนอทของlogical database คอ extent

Extent คอจานวน data blocks ทตอเนองกนทถกกาหนดข น

เพอใชเกบขอมล




Logical Database Structures (ตอ) Segments

เหนอ extents ข นมากจะเปน segment

segment คอกลมของ extents ทถกกาหนดข นsegments ม

หลายชนดตามประเภทของขอมล คอ Data Segment, Index

Segment, Temporary Segment และ Rollback Segment


Logical Database

Structures (ตอ)

ความสมพนธระหวาง

data block, extent และ

segment


Tablespace & Segment & Extent & Data block

Oracle DatabaseSystem Tablespace

Data1.ora Data2.ora

User Tablespace

Data3.ora


Data block

Extent 1

Extent 2

Extent 3

Segment

Logical Database Structures (ตอ) Tablespaces

database ถกจดแบงออกเปนหนวยยอย logical storage units

เรยกวา tablespaces

Tablespaces เปนการจดกลม logical structures ทเกยวของ

กนเขาดวยกน เชน tablespaces เพอจดกลม application

objects เขาดวยกนเพอความสะดวกในการจดการ




Logical Database Structures (ตอ) ความสมพนธระหวางdatabases, tablespaces, และ

datafiles


Data File & Tablespace & Database

ทกๆหน ง Data file คอ หน งไฟลบนระบบปฎบตการของเครองทตดต งระบบฐานขอมล โดยท 1 Data file จะเปนสมาชกของ Tablespaces ใดๆ ไดเพยง Tablespace เดยวเทาน น แตสาหรบ Tablespaces หน งๆ น น จะประกอบดวย Data file อยางนอย 1 ไฟลหรอมากกวาน น

Tablespace เปน Logical Structure ทใชเปนพนทในการเก บขอมลตางๆ ของฐานขอมล ในฐานขอมลประกอบดวย Tablespace หลายๆ ตวรวมเขาดวยก น Tablespace ทถกสรางอยบน Data File ทเปน Physical Structure จรงในระบบ Tablespace อาจจะประกอบดวยไฟลหลายๆ ไฟลรวมก น แตอยางนอยทสดแลวใน 1 Tablespace ตองม Data Files อย 1 ไฟลเสมอ

ขนาดของ Data file ทประกอบเปน Tablespace รวมก นจะเปนขนาดของ Tablespace และขนาดของ Tablespaceท งหมดรวมก นจะเปนขนาดของฐานขอมล



Oracle Database

Tablespace A

Datafile1

Datafile2

Tablespace C

Datafile4

Datafile5

Tablespace B

Datafile3



Oracle Database

System Tablespace

Data1.ora Data2.ora

User Tablespace

Data3.ora

Database 1 ตว ประกอบดวย 2 Tablespaces ทมชอวา

-System ซ งประกอบดวย Data files: Data1.ora ขนาด 200 MBและ

Data2.ora ขนาด 300 MB-User ซ งประกอบดวย Data file: Data3.ora ขนาด 400 MB




Logical Database Structures (ตอ) ฐานขอมลถกแบงเชงตรรกออกเปนหนงหรอหลาย tablespaces โดย

หนงหรอหลาย datafiles ถกสรางข นสาหรบแตละ tablespace เพอ

จดเกบในทางกายภาพ

ขนาดของ datafiles รวมกนในtablespace หนงกคอความจของ

tablespace (SYSTEM tablespace มขนาด 2 megabit (Mb), และ

USERS tablespace ม 4 Mb) ดงน นความจท งหมดของdatabase’s

tablespaces กคอขนาดของ database (6 Mb) นนเอง

ในกรณทพนทใชงานฐานขอมลไมพอเพยงเมอมการเพมเตมขอมลใหม

นนหมายความวาเราจะตองเพมขนาดของtablespaces


Logical Database Structures (ตอ) Oracle ม default tablespaces สาหรบฐานขอมล คอ

System tablespace

ใชเกบขอมลทเปนขอมลของตวระบบฐานขอมลทเรยกวา

Data Dictionary

Sysaux tablespace

Permanent tablespace เชน User tablespaces


Logical Database Structures (ตอ) Undo tablespace

Undo คอ คาของขอมลในฐานขอมลกอนทจะถกเปลยนแปลงไปเปนคาใหมโดยผ ใชงาน

การทตองมการเกบ Undo data เพอใชในการรองรบการทางาน

ของคาส งRollback (ยกเลกการเปลยนแปลงททาตอฐานขอมล)

ระบบจะจดการขอมลน ใหเองอตโนมต

Temporary tablespace

เกบขอมลชวคราว ขอมลน อาจเกดจากการใชค าส งเรยงลาดบ

ขอมลเปนตน ซงระบบจะจดการขอมลน ใหเองอตโนมตSOMKID SOOTITANTAWAT: Database Management Systems 31


Oracle เกบขอมลในแบบเชงตรรกไวใน Tablespace และเกบ

ในแบบเชงกายภาพใน Datafiles




33SOMKID SOOTITANTAWAT: Database Management Systems

Physical Database Structures

Physical database structures ของฐานขอมล Oracle ม

ดงตอไปน

datafiles

redo log files

control files

นอกจากไฟลท งสามขางบนน แลว Oracle ยงใชไฟลอน ๆ ทเปนoperating

system files เพอใชในการท างานดวย ไดแก initialization files (init.ora และ

SPFILE), ไฟลเพอจดการเครอขาย (เชน tnsnames.ora และ listener.ora), alert log

files, trace files, และ password file





Datafiles

ทก ๆ ฐานขอมลของ Oracle จะตองมอยางนอยหนง

physical datafiles ซงเปนทบรรจขอมลท งหมดของ

ฐานขอมล

ขอมลของ logical database structures เชน tables และ

indexes จะถกจดเกบทางกายภาพภายใน datafiles





คณลกษณะของdatafiles คอ:

Datafile หนงจะผกตดอยกบฐานขอมลหนงเทาน น

Datafiles ไฟลใชสาหรบเกบขอมล

Datafiles สามารถขยายขนาดออกไดโดยอตโนมตเมอเนอท

ของฐานขอมลเตมแลว

หนงหรอหลาย datafiles จดรวมกนเปนหนงหนวยlogical

unit ของ database storage เรยกวา tablespace ดงทไดกลาว

มาแลวSOMKID SOOTITANTAWAT: Database Management Systems 37


คณลกษณะของdatafiles คอ:

การอานขอมลใน datafile ในการใชงานฐานขอมลตามปกต

น น ขอมลจะถกอานลงในmemory cache ของ Oracle

ขอมลใหมหรอขอมลทไดรบการปรบเปลยนไมจาเปนตอง

เขยนลงใน datafile ทนท แตจะถกรวบรวมไวใน

หนวยความจาและจะถกเขยนลง datafiles คร งเดยวโดยม

writer process (DBWn) ซงเปน background process เปนตว

ควบคมและตดสนใจ SOMKID SOOTITANTAWAT: Database Management Systems 38

Physical Database Structures คณลกษณะของdatafiles คอ:

ไฟลเหลาน สรางโดยใชtools ของ Oracle เชน SQL*Plus หรอ OEM

ตว Datafiles เองไมไดถกจดเขากบฐานขอมลโดยตรง แตจะผกตดกบ

instance โดยอาศย tablespace

Tablespace ในฐานขอมลของOracle จะมหนงหรอหลาย physical

datafiles

Datafile หนงจะสมพนธกบหนงtablespace และหนงฐานขอมล

เทาน น


Physical Database Structures Redo Log Files

Oracle database จะม redo log files สองชดหรอมากกวา

กลมของ redo log files เรยกวา redo log ของฐานขอมล redo

log หนงประกอบดวยรายการเรยกวาredo entries (หรอ redo

records)

หนาทหลกของ redo log กคอบนทกการเปลยนแปลงทเกด

ข นกบขอมล




Physical Database Structures Redo Log Files

เพอปองกนความเสยหายทอาจจะเกดข นกบตวredo log เอง

Oracle จงอนญาตใหม redo log หลาย ๆ ฉบบซงสามารถ

จดเกบไวใน disk คนละหนวยกนได

ขอมลใน redo log file ใชสาหรบการ recover ฐานขอมล

เทาน นเมอเกดความลมเหลวของระบบทาใหไมสามารถเขยน

ขอมลลงใน datafiles ได



Control Files

ฐานขอมลของ Oracle ตองม control file เสมอ

Control file บรรจรายการทจะเกบตวกาหนด physical

structure ของฐานขอมล เชนมนจะมรายการ:

ชอฐานขอมล

ชอทอยของ datafiles และ redo log files

Time stamp ทสรางฐานขอมล



การใช Control Files:

ทกคร งทมการสง(start) ให instance ของฐานขอมลเรมทางาน control

file กจะเปนตว identifies ฐานขอมลและจะทาการเปด redo log files

กอนการทางานปกตตอไปได ในกรณทมการเปลยนแปลงทางกายภาพ

เกดข นกบฐานขอมล (เชนมการสราง datafiles หรอ redo log ใหม)

Oracle กจะทาการปรบเปลยน control file โดยอตโนมตเพอให

สอดคลองกบการเปลยนแปลงทเกดข นน น


Data Dictionary

แตละฐานขอมลจะม data dictionary ซงกคอกลมของ tables และ

views ทเกยวของกบตวฐานขอมลและใชงานเพอการอานเทาน น (read-

only) เชน data dictionary เกบสารสนเทศเกยวกบ logical และ physical

structure ของฐานขอมล

นอกจากน data dictionary ย งเกบสารสนเทศของ:

ผ ใชทเขาใชงานฐานขอมลได

Integrity constraints ของ tables ในฐานขอมล

จานวนเนอททจดใหแกschema object และจานวนทถกใชงาน




Data Dictionary

data dictionary ถกสรางข นพรอมกบการสรางฐานขอมลและ

เพอใหแสดงถงสถานะของฐานขอมลไดถกตองตลอดเวลาdata

dictionary จะไดรบการปรบปรงอยางอตโนมตเมอมการ

เปลยนแปลงเกดข น

เชน การเปลยนโครงสรางของฐานขอมล การใชงานฐานขอมลน น

ข นอยกบdata dictionary เชนระหวางการใชงานฐานขอมลOracle

จะอาน data dictionary เพอตรวจสอบการมอยของ schema objects

และการเขาถงขอมลของผ ใชเปนไปอยางถกตอง



Oracle server ใช memory structures และ processes

ในการจดการและการเขาถงฐานขอมล

Memory structures ท งหมดอยในmain memory ของ

คอมพวเตอรทใชเปนระบบฐานขอมล

Processes คองานททาในหนวยความจาของ

คอมพวเตอรน น



สถาปตยกรรมของ Oracle server สนบสนนใหผ ใช

หลายคนเขาถงฐานขอมลตวเดยวกนในเวลา

เดยวกนไดและทาให Oracle server สามารถทางาน

แบบ concurrent multiuser, multi application

database systems อยางมประสทธภาพ



ทกคร งทมการเปดใชงาน (started) ฐานขอมล กจะมการจดเนอ

ทหนวยความจาทเรยกวา system global area (SGA) และเรม

การทางานของ Oracle background processes

เราเรยกการทางานของbackground processes และการจดการ

memory buffers วา Oracle instance

Oracle server จะเปนผ ใช memory structures และ processes

เปนผ จดการและการเขาถงฐานขอมล




สถาปตยกรรมฐานขอมลของ Oracle

Oracle Server

Oracle Instance

Oracle Database

Oracle Instance

OracleProcess SGA

Oracle Database

Control File Redo log File Data File

Oracle Database Server


สถาปตยกรรมฐานขอมลของ Oracle

Oracle Instance

หนวยความจาทใชเกบขอมลและควบคมการทางานของ Oracle

Server เรยกวา System Global Area (SGA) รวมกบ Oracle

Process ทใชในการทางานของ Oracle รวมเขาดวยกนเรยกวา

Oracle Instance

โดยทกคร งเมอมการเรมตนฐานขอมลข นมา oracle จะจองพนท

หนวยความจา (SGA) และสราง Oracle Process ข นมาทางานทก

คร งเพอใหฐานขอมลสามารถทางานได


หลกในการจดการ Tablespace

การจดการ Tablespace ท DBA ควรจะทราบและจดการได

อยางถกตอง มหลกการดงน

1. สราง Tablespace ใหมมากกวา 1 Tablespace และแยกประเภท

ในการเกบขอมลลงใน Tablespace

Data Dictionary

Tablespace1

User Data

Tablespace2

Index

Tablespace3

Tablespace1

Data DictionaryUser Data

Index

51


2. กาหนดจานวนไฟลและขนาดของไฟลทประกอบเปน

Tablespace ใหเหมาะสม การใชไฟลขนาดใหญและมจานวนนอย

ยอมดกวาการใชไฟลขนาดเลกแตมจานวนมาก

3. กาหนดคา Default Storage ของ Tablespace ควรกาหนดให

เหมาะสมกบขนาดแตละ object เพอใหการใชพนท Tablespace ได

ค มคาทสด

4. ดแลพนทใชงานของ Tablespace ใหเพยงพอตอความตองการ

ของผ ใช ไมให Tablespace เตม

52




5. วางแผนการกระจายไฟลของแตละ Tablespace ใหอยคนละดสก

กน เพอลดการแยงการใชงานดสก

6. แยกไฟลข อมล (Data Files) ไว คนละดสกกบ Redo log file

เพราะถาเกบทเดยวกน แลวดสกเสยหาย อาจทาใหกฐานขอมล

ไมได

7. แยกขอมลทมและไมมการเปลยนแปลงไว ใน Tablespace

ตางกน

8. กาหนดโควตาในการใชงาน Tablespace ใหกบ Users

53

การกระจาย Tablespace ในฐานขอมล

54

System Tablespace

Undo Tablespace

Temporary Tablespace

Index Tablespace

Data Tablespace

Disk1

Disk2

Disk3

Disk4

Disk5

Disk6

Disk7

SOMKID SOOTITANTAWAT: Database Management Systems

References http://www.oracle.com/pls/xe112/homepage

http://i.dell.com/sites/content/business/solutions/brochures/en/Documents/oracle_db11g_comparison.pdf

รศ. ศรลกษณ โรจนกจอ านวย. การออกแบบและบรหารฐานขอมล, 2545.

C.J. Date. An Introduction to Database Systems. Addison Wesley: 8th

edition, 2004.

Jeffrey A. Hoffer, Mary B. Prescott and Heikki Topi. Modern Database Management. Pearson Prentice Hall: 9th Edition , 2009.

Peter Rob and Carlos Coronel. Database Systems: Design, Implementation and Management. Thomson: 7th Edition, 2007.

55