Arquitectura de Oracle 11g r2

1. Arquitectura de la base de datos ADMINISTRACIÓN DE ORACLE 11G Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 1

2. INTRODUCCIÓN Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 2

3. INTRODUCCIÓN  Oracle está formado por 2 entidades diferenciadas:  La instancia  La base de datos  La instancia está formada por:  La estructura de memoria  Y los procesos que permiten que Oracle funcione.  La base de datos se refiere a los ficheros en disco que almacenan los datos.  Cuando iniciamos Oracle,  primero se inicia la instancia  y luego se abre la base de datos.  Una instancia de Oracle siempre se corresponde con una sola base de datos. Aunque existen muchas posibilidades de crear entornos distribuidos. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 3

4. ARQUITECTURA DE UNA SOLA INSTANCIA  La situación más común de funcionamiento de Oracle es de 1 instancia en un servidor contra 1 base de datos que también está en los discos locales.  Se debe tener en cuenta que también existen arquitecturas distribuidas, de múltiples instancias y de múltiples bases de datos, pero eso queda fuera del alcance de la primera certificación de administración. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 4

5. ARQUITECTURA DE UNA SOLA INSTANCIA Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 5

6. ARQUITECTURA DE UNA SOLA INSTANCIA  La instancia está formada por:  Estructuras de memoria  Procesos  Funciona en la RAM del ordenador. Cuando apagamos los servicios de Oracle, también desaparece de la RAM.  Esta memoria se llama system global area (SGA). El DBA puede dimensionar cuánto ocupará la SGA.  La SGA es una zona de memoria compartida a la que pueden acceder todos los procesos.  Los procesos (background processes) están presentes mientras la instancia está en memoria y controlan el funcionamiento de Oracle. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 6

7. ARQUITECTURA DE UNA SOLA INSTANCIA Cliente Servidor Procesos de la máquina cliente Procesos de la máquina Sesiones de usuario conexión servidor (foreground processes) Generan la sentencia SQL Oracle NET protocol Procesan el SQL Tienen una zona de memoria reservada: PGA (Program Global Area) Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 7

10. ARQUITECTURA DE UNA SOLA INSTANCIA  La estructura física de Oracle está formada por:  Los ficheros de datos  Los redo log  El fichero de control (controlfile)  Ficheros de datos  No se corresponden con las tablas de nuestro diseño.  Las tablas son diseño lógico y los ficheros diseño físico.  Los procesos de Oracle se encargan de relacionar las estructuras físicas y las lógicas.  Cambios sobre los datafiles, como cambiar su ubicación o su nombre, puede hacer que Oracle falle. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 10

11. ARQUITECTURA DE UNA SOLA INSTANCIA  Redo Logs  Registro secuencial de los cambios aplicados a los datos (operaciones DML).  Suelen ser, al menos, 2 ficheros físicos.  Protegen al sistema de pérdidas de datos.  Son útiles, en caso de error, para recuperar el estado anterior de los datos.  El controlfile  Almacena cuál es la ubicación de las estructuras físicas de Oracle.  La instancia necesita leer primero el controlfile para poder iniciarse. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 11

13. TALLER 1 Determinar si nuestra base de datos pertenece a una arquitectura de una sola instancia o distribuida. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 17

14. ESTRUCTURAS DE MEMORIA  La instancia de Oracle tiene un bloque de memoria compartida que se llama SGA y una serie de background processes.  La SGA, como mínimo, debe contener estas tres estructuras de memoria:  La Database Buffer Cache  El Redo Log Buffer  El Shared Pool  Los procesos de servidor a los que se conectan los clientes, también necesitan memoria, pero no es compartida, así que se almacena en la PGA. Además, cada proceso de servidor tiene su propia zona de PGA.  Opcionalmente, la SGA puede contener:  Un large pool, un pool de Java, un pool de streams Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 18

15. ESTRUCTURAS DE MEMORIA Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 20

16. ESTRUCTURAS DE MEMORIA  DATABASE BUFFER CACHE  Área de trabajo para ejecutar SQL.  Un proceso de usuario no modifica los datos directamente sobre los datos en disco.  Primero, se copian los datos afectados sobre la Database Buffer Cache.  Luego, se aplican los cambios sobre esta copia.  Estos datos pueden permanecer el memoria hasta que otros datos necesiten ese espacio.  Los procesos de usuario tampoco acceden a los ficheros de datos directamente para consultar.  Cuando un proceso quiere consultar datos también se crea una copia en la Database Buffer Cache. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 21

17. ESTRUCTURAS DE MEMORIA  DATABASE BUFFER CACHE  Cuando copiamos datos a cache, se copian en bloques.  Los datafiles están formatados en bloques de tamaño fijo.  La Database Buffer Cache también está formatada para dejar huecos para bloques de ese tamaño.  El tamaño de un bloque lo determina el DBA.  Los bloques que contienen datos accedidos con frecuencia, estarán siempre cargados en memoria, por lo que su acceso será más rápido y nos ahorraremos tiempo de I/O de disco. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 22

18. ESTRUCTURAS DE MEMORIA  DATABASE BUFFER CACHE  Supongamos estos dos accesos a la base de datos: Select last_name, salary, job_id from employees where employee_id=100; Update employees set salary=salary*1.1 where employee_id=100; Commit;  El primer select pone los datos del empleado en caché.  El update no necesita leer de disco porque ya tiene los datos disponibles en caché.  En este caso nos ahorramos el 50% de los accesos a disco.  Una base de datos bien configurada por el DBA debe ahorrarse el 90% de los accesos a disco. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 23

19. ESTRUCTURAS DE MEMORIA  DATABASE BUFFER CACHE  Los datos que se modifican en la cache, luego tienen que almacenarse en disco. Existe un background process dedicado exclusivamente a eso.  Dimensionar bien esta cache es crítico para el rendimiento. Debe tener un tamaño tal que puedan caber los bloques accedidos con más frecuencia.  Si no damos suficiente memoria, no caben los bloques más accedidos y hay que hacer más acceso a disco.  Si se sobredimensiona, a la hora de arrancar la instancia tarda más, porque debe preparar una zona de memoria mayor.  La mayoría de bases de datos operativas utilizan una database buffer cache entre 100 megas y 5 gigas. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 24

20. ESTRUCTURAS DE MEMORIA  LOG BUFFER  Zona de la SGA en la que se almacenan los cambios que se hacen sobre los datos.  Los procesos de servidor que hacen cambios en los datos de la database buffer cache también lo apuntan en el log buffer.  Estos cambios, se acaban almacenando en los redo logs, en disco.  Existe un background process encargado de escribir a redo log: el log writer (LGWR). Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 25

21. ESTRUCTURAS DE MEMORIA Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 26

22. ESTRUCTURAS DE MEMORIA  SHARED POOL  Es la estructura de memoria más compleja de la SGA.  Está formada por muchas subestructuras, pero las más importantes son:  LibraryCache  Data Dictionary Cache  SQL query results. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 27

23. ESTRUCTURAS DE MEMORIA  SHARED POOL  Library Cache  Almacena código ejecutado recientemente ya parseado. Esto quiere decir que Oracle se ahora el tiempo de comprobar si la sentencia es correcta o no e interpretarla.  Supongamos la siguiente consulta: Select * from employees where last_name=‘KING’;  Cuando Oracle recibe esta consulta debe mirar cosas cómo:  ¿Existe employees?  Si me dan ‘*’, ¿qué columnas debo leer?  El usuario actual, ¿tiene permiso para acceder a esta tabla?  Y además, se crea un plan de ejecución para recuperar los datos. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 28

24. ESTRUCTURAS DE MEMORIA  SHARED POOL  Data Dictionary Cache  Almacena la definición de objetos que se han accedido hace poco. Por ejemplo, la descripción de una tabla.  Supongamos que estas dos consultas se hacen seguidas: Select sum(salary) from employees; Select * from employees where last_name = ‘KING’;  Al realizar la primera consulta, se debe parsear e interpretar y, además, acceder al diccionario de datos en disco para saber la definición de la tabla de employees.  La segunda consulta también se deberá parsear e interpretar, dado que es una consulta diferente, pero nos ahorraremos el acceso al diccionario de datos, dado que la definición de la tabla de employees ya está cargada en memoria. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 29

25. ESTRUCTURAS DE MEMORIA  SHARED POOL  SQL query results  Es una nueva característica de Oracle 11g.  Una misma consulta puede ser ejecutada varias veces y obtener los mismos resultados.  En esta zona de memoria, se almacenan los resultados para una consulta, de manera que no es necesario volverla a hacer.  El mecanismo es lo suficientemente inteligente como para invalidar los resultados si los datos han sufrido cambios. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 30

26. TALLER 2 Investigar las estructuras de memoria de la instancia. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 31

27. ESTRUCTURAS DE PROCESOS  Los procesos de background se inician con las instancia y están trabajando hasta que la instancia se apaga.  Existen 5 procesos que siempre han coexistido con Oracle:  System Monitor (SMON)  Process Monitor (PMON)  Database Writer (DBWn)  Log Writer (LGWR)  Checkpoint Process (CKPT)  Otros vienen de versiones más recientes:  Manageability Monitor (MMON)  Memory Manager (MMAN)  Otros, se utilizan a veces:  Archiver (ARCn)  Recoverer (RECO). Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 32

28. ESTRUCTURAS DE PROCESOS Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 33

29. ESTRUCTURAS DE PROCESOS  System Monitor (SMON)  Tiene asignada la tarea de abrir la base de datos.  Valida que los datos que se dan en el controlfile sean correctos  Se encarga de localizar espacio libre en los datafiles para guardar más datos.  Process Monitor (PMON)  Se encarga de localizar problemas con los procesos de servidor.  Si alguno de estos procesos falla, el PMON se encarga de destruir el proceso de servidor y liberar la memoria que ocupa. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 34

30. ESTRUCTURAS DE PROCESOS Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 35

31. ESTRUCTURAS DE PROCESOS  Database Writer (DBWn)  Los procesos de servidor no escriben directamente sobre los ficheros de datos, sino en la database buffer cache.  Es el Database Writer el encargado de escribir a disco estos datos.  Una instancia puede tener más de un DBWn funcionando. A cada uno se les llama: DBW0, DBW1, etc.  Con DBWn nos referimos a todos los Database Writer que hayan.  El número de DBWn que suelen haber es 1 por cada 8 CPUs aproximadamente. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 36

32. ESTRUCTURAS DE PROCESOS  Database Writer (DBWn) Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 37

33. ESTRUCTURAS DE PROCESOS  Log Writer (LGWR)  Este proceso es el encargado de escribir los cambios que hay en el log buffer a los log files de disco.  Como los procesos de servidor escriben los cambios en el log buffer de memoria y, la memoria puede borrarse, el objetivo es que el LGWR escriba estos datos en los log files lo antes posible.  Es uno de los cuellos de botella de la arquitectura de Oracle. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 38

34. ESTRUCTURAS DE PROCESOS  Log Writer (LGWR) Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 39

35. ESTRUCTURAS DE PROCESOS  Checkpoint process (CKPT)  Va asignando checkpoints dentro de los buffers de cambio, para poder recuperar la base de datos en caso de fallo.  Manageability Monitor (MMON)  MMON se dedica a capturar estadísticas del funcionamiento de la base de datos y las almacena en el diccionario de datos.  Con esta información, la herramienta ADDM (Automatic Database Diagnostic Monitor) da recomendaciones sobre cómo mejorar el rendimiento de Oracle.  Manageability Monitor Light (MMNL)  Es un proceso que sirve de ayuda al MMON. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 40

36. ESTRUCTURAS DE PROCESOS  Memory Manager (MMAN)  Gestiona la memoria de la SGA y la PGA.  Permite que se puedan hacer redimensionamientos de memoria con la base de datos en marcha.  Archiver (ARCn) y Recoverer Process (RECO)  Son procesos opcionales que veremos más adelante.  Existen otros muchos más procesos pero los que hemos visto son los más importantes. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 41

37. TALLER 3 Investigar los procesos que corren en nuestra instancia. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 42

38. ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO  Estructuras físicas de la base de datos  Estructuras lógicas de la base de datos  El diccionario de datos Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 43

39. ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO  ESTRUCTURAS FÍSICAS  Controlfile  Una instancia de Oracle tiene un único controlfile.  Sin embargo, un buen DBA hace varias copias de ese fichero por si se daña.  Online Redo Log Files  Almacenan los cambios que se van haciendo en la base de datos, por si hubiera que volver a un estado anterior.  Datafiles  Desde la versión 10g, se necesitan 2 datafiles como mínimo.  1 almacena el diccionario de datos y otro, para el resto.  Otros menos importantes:  El fichero de parámetros, el fichero de passwords, los archive redo log files, etc. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 44

40. ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 45

41. ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO  ESTRUCTURAS LÓGICAS  Un administrador debe conocer las estructuras físicas y las lógicas.  El programador trabaja con estructuras lógicas, como por ejemplo, tablas.  Una tabla tiene asociado:  filas con la información  Índices. Son un mecanismo para acceder más rápidamente a la información.  Información de undo. Por si queremos que la tabla vuelva a un estado anterior.  Toda esta información, se dice que se guarda en segmentos. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 46

44. ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO  ESTRUCTURAS LÓGICAS  Un tablespace es  A nivel lógico, un conjunto de segmentos. Por lo que puede contener varias tablas.  A nivel físico, uno o más datafiles.  Una tabla puede estar distribuida en uno o más datafiles.  En un datafile pueden haber datos de más de una tabla.  Al instalar Oracle, se crean también una serie de segmentos que forman el diccionario de datos. Estos segmentos se guardan en 2 tablespaces:  SYSTEM  SYSAUX  Cada uno de estos tablespace tienen un datafile asignado. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 49

46. ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO  ESTRUCTURAS LÓGICAS  Un segmento, a su vez, está formado por una serie de bloques.  Los datafiles tienen un formato basado en bloques.  Los segmentos tienen una serie de bloques asignados.  Como gestionar el espacio de bloque en bloque puede ser muy costoso, los bloques que van seguidos se agrupan en extents Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 51

48. ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO  DICCIONARIO DE DATOS  Se almacena en el conjunto de segmentos que forman los tablespaces de SYSTEM y SYSAUX.  Los datos que almacena son una descripción de los contenidos físicos y lógicos que tiene la base de datos:  Definición de usuarios  Información de seguridad  Restricciones de integridad  Etc.  No podemos acceder al diccionario de datos directamente, a no ser que nos conectemos como usuario DBA.  Si hacemos modificaciones directamente sobre el diccionario de datos, podemos dañar de forma irreparable la base de datos y Oracle no nos daría soporte. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 53

49. ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO  DICCIONARIO DE DATOS  Oracle, sin embargo, nos proporciona una serie de vistas con las que podemos consultar alguna información.  Estas vistas empiezan por: DBA_, ALL_ o USER_.  Por ejemplo, si nos conectamos como HR y hacemos select * from user_tables, tendremos todas las tablas que son propiedad de este usuario. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 54

51. TALLER 4 Investigar las estructuras de almacenamiento de la base de datos. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 56

52. TALLER 5 Investigar la situación de una base de datos. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 57

53. Carmen Soler Chorro - http://www.linkedin.com/in/casoch 58

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