【体系结构】Oracle进程架构

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