معماری پایگاه داده در پایگاه داده اوراکل

معماری پایگاه داده در پایگاه داده اوراکل

معماری پایگاه داده اوراکل به گونه‌ای طراحی شده است که هم قابلیت اطمینان بالا و هم عملکرد بهینه را ارائه دهد.

معماری پایگاه داده در اوراکل به دو بخش منطقی و فیزیکی تقسیم می‌شود.

در بخش منطقی، داده‌ها به صورت جداول، ویوها (Views)، ایندکس‌ها (Indexes) و سایر اشیاء سازمان‌دهی می‌شوند.

این بخش از معماری به کاربران اجازه می‌دهد تا بدون نگرانی از نحوه ذخیره‌سازی فیزیکی داده‌ها، به آن‌ها دسترسی داشته باشند و عملیات مدیریتی و پردازشی روی داده‌ها انجام دهند.

در سطح منطقی، اوراکل مفاهیمی مانند اسکیما (Schema)، Tablespace و بلوک‌های داده را به کار می‌گیرد تا داده‌ها به شکل سازمان‌یافته و کارآمد مدیریت شوند.

بخش فیزیکی معماری اوراکل شامل فایل‌های فیزیکی مانند فایل‌های داده (Data Files)، فایل‌های کنترلی (Control Files) و فایل‌های لاگ بازگشتی (Redo Log Files) است.

این فایل‌ها در سیستم‌عامل ذخیره می‌شوند و وظیفه دارند داده‌ها و اطلاعات مرتبط با وضعیت پایگاه داده را حفظ کنند.

ساختار فیزیکی به‌گونه‌ای طراحی شده است که تضمین می‌کند عملیات بازیابی داده‌ها، پشتیبان‌گیری و بازگردانی اطلاعات به درستی انجام شود و سیستم پایگاه داده در صورت خرابی یا خطا قابل اطمینان باقی بماند.

معماری پایگاه داده اوراکل به گونه‌ای طراحی شده است که هم قابلیت اطمینان بالا و هم عملکرد بهینه را ارائه دهد.

در این مقاله، به بررسی معماری پایگاه داده اوراکل خواهیم پرداخت و اجزای اصلی آن را به‌طور مفصل تشریح خواهیم کرد.

۱. معماری فیزیکی پایگاه داده اوراکل

معماری فیزیکی پایگاه داده اوراکل مربوط به ساختار فایل‌ها و منابع فیزیکی است که برای ذخیره‌سازی و بازیابی داده‌ها استفاده می‌شود.

به‌طور کلی، معماری فیزیکی شامل سه نوع فایل اصلی است:

• فایل‌های داده (Data Files)

  فایل‌های داده، اصلی‌ترین جزء فیزیکی ذخیره‌سازی اطلاعات در پایگاه داده اوراکل هستند. این فایل‌ها اطلاعات جداول، شاخص‌ها، ویوها و سایر اشیاء پایگاه داده را ذخیره می‌کنند.
  هر فایل داده معمولاً در یک یا چند دیسک فیزیکی ذخیره می‌شود و می‌تواند به‌طور پیوسته بزرگ شود تا داده‌های بیشتری را در خود جای دهد.

ویژگی‌های مهم فایل‌های داده شامل موارد زیر است:

هر فایل داده به یک Tablespace اختصاص داده می‌شود که یک واحد منطقی از فضای ذخیره‌سازی است.
فایل‌های داده به‌صورت پویا افزایش یا کاهش اندازه داده‌ها را مدیریت می‌کنند.
ساختار این فایل‌ها به گونه‌ای است که قابلیت اطمینان بالا و بازیابی سریع داده‌ها را فراهم می‌کند.

•  فایل‌های کنترلی (Control Files)

  فایل‌های کنترلی از جمله فایل‌های مهم و حیاتی در معماری فیزیکی اوراکل هستند.
  این فایل‌ها شامل اطلاعات مهمی در مورد وضعیت پایگاه داده می‌باشند، از جمله:

  • نام پایگاه داده

  • موقعیت فایل‌های داده

  • تنظیمات بازیابی و تهیه نسخه پشتیبان

  • سوابق بایگانی تغییرات و غیره

فایل‌های کنترلی به دلیل اهمیتشان معمولاً در چندین نسخه نگهداری می‌شوند تا در صورت خرابی یکی از آن‌ها، بتوان از نسخه دیگر استفاده کرد.

•  فایل‌های بازگشتی (Redo Log Files)

  این فایل‌ها تغییرات ایجاد شده در داده‌ها را ثبت می‌کنند و برای بازگردانی و بازیابی داده‌ها در صورت بروز خطا یا خرابی استفاده می‌شوند.
  سیستم پایگاه داده اوراکل از این فایل‌ها برای محافظت در برابر از دست رفتن داده‌ها در زمان‌های بحرانی استفاده می‌کند. اوراکل این فایل‌ها را به دو دسته تقسیم می‌کند:
  
  

  • Online Redo Log Files

    تغییرات اخیر در داده‌ها را ثبت می‌کنند.

  • Archived Redo Log Files

    نسخه‌های بایگانی‌شده از فایل‌های بازگشتی برای مقاصد پشتیبان‌گیری و بازیابی.
    
    
    

۲. معماری منطقی پایگاه داده اوراکل

معماری منطقی اوراکل شامل ساختارهایی است که به کاربران اجازه می‌دهد داده‌ها را به‌صورت سازمان‌یافته ذخیره و بازیابی کنند. در این سطح، داده‌ها به‌عنوان اشیاء منطقی مثل جداول، شاخص‌ها و ویوها سازمان‌دهی می‌شوند. برخی از اجزای مهم معماری منطقی شامل موارد زیر است:

•  Tablespace

  Tablespace واحد منطقی ذخیره‌سازی در اوراکل است و مجموعه‌ای از فایل‌های داده را شامل می‌شود.
  هر Tablespace می‌تواند یک یا چند فایل داده داشته باشد.
  Tablespace به سازمان‌دهی منطقی داده‌ها و تخصیص فضای دیسک برای اشیاء پایگاه داده کمک می‌کند. اوراکل به‌طور پیش‌فرض چند نوع Tablespace دارد:
  
  

  • SYSTEM Tablespace

    شامل جداول سیستمی و اطلاعات حیاتی پایگاه داده است.

  • USER Tablespace

    برای ذخیره‌سازی داده‌های کاربران استفاده می‌شود.

  • TEMP Tablespace

    برای عملیات موقتی مانند مرتب‌سازی و جستجوها استفاده می‌شود.

  • UNDO Tablespace

    برای مدیریت تراکنش‌ها و عملیات بازگردانی داده‌ها استفاده می‌شود.
    
    

•  Segments, Extents و Data Blocks

  
  

  • Segments

    بخشی از Tablespace است که برای ذخیره داده‌های خاص مانند جداول یا شاخص‌ها استفاده می‌شود.
    هر Segment از چندین Extent تشکیل شده است.

  • Extents

    Extents واحدهای پیوسته‌ای از فضای ذخیره‌سازی هستند که برای ذخیره داده‌های یک Segment به کار می‌روند.
    هر Extent شامل چندین بلوک داده (Data Blocks) است.

  • Data Blocks

    کوچک‌ترین واحد ذخیره‌سازی در پایگاه داده اوراکل است.
    هر Data Block معمولاً شامل یک یا چند رکورد از داده‌ها می‌باشد و از دیسک خوانده یا روی آن نوشته می‌شود.
    
    

• جداول (Tables)

  جداول ساختار اصلی برای ذخیره‌سازی داده‌ها در اوراکل هستند. هر جدول شامل سطرها و ستون‌هایی است که داده‌ها را در قالب رکوردها نگه می‌دارند.
  جداول می‌توانند با استفاده از شاخص‌ها، ویوها و سایر اشیاء پایگاه داده بهینه‌سازی شوند تا دسترسی به داده‌ها سریع‌تر و مؤثرتر شود.
  
  

• شاخص‌ها (Indexes)

  شاخص‌ها ساختارهایی هستند که برای افزایش سرعت بازیابی داده‌ها استفاده می‌شوند.
  با استفاده از شاخص‌ها، پایگاه داده می‌تواند به‌سرعت به رکوردهای خاصی دست یابد بدون اینکه نیاز به جستجوی کامل در جداول داشته باشد.
  شاخص‌ها در اوراکل به چندین نوع تقسیم می‌شوند:

  • B-Tree Indexes

    شاخص‌های متداول برای بازیابی سریع داده‌ها.

  • Bitmap Indexes

    برای جداول با مقادیر بسیار کم و تکراری بهینه شده‌اند.

  • Clustered Indexes

    داده‌ها را بر اساس یک ستون مرتب می‌کنند تا دسترسی به آن‌ها سریع‌تر شود.

۳. حافظه و پردازش‌ها در پایگاه داده اوراکل

در پایگاه داده اوراکل، مدیریت حافظه و پردازش‌ها نقش بسیار مهمی در کارایی سیستم دارد.

دو نوع اصلی از حافظه در اوراکل وجود دارد:

•  SGA (System Global Area)

  SGA مجموعه‌ای از بخش‌های حافظه است که اطلاعات مختلف پایگاه داده را ذخیره می‌کند و توسط همه پردازش‌های پایگاه داده به اشتراک گذاشته می‌شود.
  بخش‌های مختلف SGA عبارتند از:

  • Database Buffer Cache

    برای نگهداری بلوک‌های داده که اخیراً از دیسک خوانده یا روی دیسک نوشته شده‌اند.

  • Shared Pool

    شامل اطلاعات مربوط به پردازش‌های SQL، PL/SQL و ساختارهای داده‌های سیستمی.

  • Redo Log Buffer

    حاوی اطلاعاتی از تغییرات انجام‌شده روی داده‌ها قبل از نوشتن آن‌ها در فایل‌های بازگشتی.
    Large Pool: برای پردازش‌های بزرگ مانند پشتیبان‌گیری و بازیابی استفاده می‌شود.
    
    

•  PGA (Program Global Area)

  PGA بخشی از حافظه است که برای هر پردازش کاربر به‌صورت اختصاصی تخصیص داده می‌شود. هر پردازش کاربر اطلاعات خاص خود را در PGA ذخیره می‌کند.
  اجزای مهم PGA عبارتند از:
  

  • Session Memory

    اطلاعات مربوط به نشست کاربر را نگه می‌دارد.

  • Sort Area

    برای انجام عملیات مرتب‌سازی و سایر پردازش‌های موقت داده‌ها استفاده می‌شود.

۴. پردازش‌ها در پایگاه داده اوراکل

پردازش‌های مختلفی در پایگاه داده اوراکل اجرا می‌شوند که هرکدام وظایف خاص خود را دارند.
این پردازش‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• پردازش‌های پس‌زمینه (Background Processes)

  اوراکل مجموعه‌ای از پردازش‌های پس‌زمینه دارد که وظایف مهمی مانند مدیریت حافظه، ورود داده‌ها به فایل‌های فیزیکی و مدیریت تراکنش‌ها را انجام می‌دهند.
  برخی از پردازش‌های پس‌زمینه اصلی عبارتند از:

  • DBWn (Database Writer)

    مسئول نوشتن داده‌ها از حافظه به دیسک.

  • LGWR (Log Writer)

    وظیفه نوشتن داده‌ها به فایل‌های بازگشتی.

  • CKPT (Checkpoint Process)

    مسئول ذخیره وضعیت جاری پایگاه داده در فایل‌های کنترلی.

  • SMON (System Monitor)

    وظیفه بازیابی پایگاه داده در صورت خرابی.

  • PMON (Process Monitor)

    وظیفه مدیریت پردازش‌های معیوب را دارد.

• پردازش‌های کاربر (User Processes)

  پردازش‌های کاربر همان پردازش‌هایی هستند که برای اجرای دستورات SQL و درخواست‌های کاربران ایجاد می‌شوند.
  هر پردازش کاربر توسط یک پردازش سرور پشتیبانی می‌شود که منابع لازم را برای اجرای دستورات فراهم می‌کند.