Oracle數(shù)據(jù)塊原理深入剖析
數(shù)據(jù)塊（Oracle Data Blocks），本文簡稱為“塊”，是Oracle最小的存儲單位，Oracle數(shù)據(jù)存放在“塊”中。一個塊占用一定的磁盤空間。特別注意的是，這里的“塊”是Oracle的“數(shù)據(jù)塊”，不是操作系統(tǒng)的“塊”。
Oracle每次請求數(shù)據(jù)的時候，都是以塊為單位。也就是說，Oracle每次請求的數(shù)據(jù)是塊的整數(shù)倍。如果Oracle請求的數(shù)據(jù)量不到一塊，Oracle也會讀取整個塊。所以說，“塊”是Oracle讀寫數(shù)據(jù)的最小單位或者最基本的單位。
塊的標準大小由初始化參數(shù)DB_BLOCK_SIZE指定。具有標準大小的塊稱為標準塊（Standard Block）。塊的大小和標準塊的大小不同的塊叫非標準塊（Nonstandard Block）。同一數(shù)據(jù)庫中，Oracle9i及以上版本支持同一數(shù)據(jù)庫中同時使用標準塊和非標準塊。Oracle允許指定5種非標準塊（Nonstandard Block）。
操作系統(tǒng)每次執(zhí)行I/O的時候，是以操作系統(tǒng)的塊為單位；Oracle每次執(zhí)行I/O的時候，都是以Oracle的塊為單位。
Oracle數(shù)據(jù)塊大小一般是操作系統(tǒng)塊的整數(shù)倍。
數(shù)據(jù)塊的格式（Data Block Format）
塊中存放表的數(shù)據(jù)和索引的數(shù)據(jù)，無論存放哪種類型的數(shù)據(jù)，塊的格式都是相同的，塊由塊頭（header/Common and Variable),表目錄（Table Directory）,行目錄（Row Directory）,空余空間（Free Space）和行數(shù)據(jù)（Row Data）五部分組成，
如下圖所示。
塊頭（header/Common and Variable)：存放塊的基本信息，如：塊的物理地址，塊所屬的段的類型（是數(shù)據(jù)段還是索引段）。 表目錄（Table Directory）：存放表的信息，即：如果一些表的數(shù)據(jù)被存放在這個塊中，那么，這些表的相關信息將被存放在“表目錄”中。
行目錄（Row Directory）：如果塊中有行數(shù)據(jù)存在，則，這些行的信息將被記錄在行目錄中。這些信息包括行的地址等。
行數(shù)據(jù)（Row Data）：是真正存放表數(shù)據(jù)和索引數(shù)據(jù)的地方。這部分空間是已被數(shù)據(jù)行占用的空間。
空余空間（Free Space）：空余空間是一個塊中未使用的區(qū)域，這片區(qū)域用于新行的插入和已經(jīng)存在的行的更新。
頭部信息區(qū)（Overhead）：我們把塊頭（header/Common and Variable),表目錄（Table Directory）,行目錄（Row Directory）這三部分合稱為頭部信息區(qū)（Overhead）。頭部信息區(qū)不存放數(shù)據(jù)，它存放的整個塊的信息。頭部信息區(qū)的大小是可變的。一般來說，頭部信息區(qū)的大小介于84字節(jié)（bytes）到107字節(jié)（bytes）之間。
數(shù)據(jù)塊中自由空間的使用
當往數(shù)據(jù)庫中插入（INSERT）數(shù)據(jù)的時候，塊中的自由空間會減少；當對塊中已經(jīng)存在的行進行修改（UPDATE）的時候（使記錄長度增加），塊中的自由空間也會減少。
DELETE語句和UPDATE語句會使塊中的自由空間增加。當使用DELETE語句刪除塊中的記錄或者使用UPDATE語句把列的值更改成一個更小值的時候，Oracle會釋放出一部分自由空間。釋放出的自由空間并不一定是連續(xù)的。通常情況下，Oracle不會對塊中不連續(xù)的自由空間進行合并。因為合并數(shù)據(jù)塊中不連續(xù)的自由空間會影響數(shù)據(jù)庫的性能。只有當用戶進行數(shù)據(jù)插入（INSERT）或者更新（UPDATE）操作，卻找不到連續(xù)的自由空間的時候，Oracle才會合并數(shù)據(jù)塊中不連續(xù)的自由空間。
對于塊中的自由空間，Oracle提供兩種管理方式：自動管理，手動管理
行鏈接和行遷移（Row Chaining and Migrating）
行鏈接（Row Chaining）：如果我們往數(shù)據(jù)庫中插入（INSERT）一行數(shù)據(jù)，這行數(shù)據(jù)很大，以至于一個數(shù)據(jù)塊存不下一整行，Oracle就會把一行數(shù)據(jù)分作幾段存在幾個數(shù)據(jù)塊中，這個過程叫行鏈接（Row Chaining）。如下圖所示：
如果一行數(shù)據(jù)是普通行，這行數(shù)據(jù)能夠存放在一個數(shù)據(jù)塊中；如果一行數(shù)據(jù)是鏈接行，這行數(shù)據(jù)存放在多個數(shù)據(jù)塊中。
行遷移(Row Migrating)：數(shù)據(jù)塊中存在一條記錄，用戶執(zhí)行UPDATE更新這條記錄，這個UPDATE操作使這條記錄變長，這時候，Oracle在這個數(shù)據(jù)塊中進行查找，但是找不到能夠容納下這條記錄的空間，無奈之下，Oracle只能把整行數(shù)據(jù)移到一個新的數(shù)據(jù)塊。原來的數(shù)據(jù)塊中保留一個“指針”，這個“指針”指向新的數(shù)據(jù)塊。被移動的這條記錄的ROWID保持不變。行遷移的原理如下圖所示：
無論是行鏈接還是行遷移，都會影響數(shù)據(jù)庫的性能。Oracle在讀取這樣的記錄的時候，Oracle會掃描多個數(shù)據(jù)塊，執(zhí)行更多的I/O。
塊中自由空間的自動管理
Oracle使用位圖（bitmap）來管理和跟蹤數(shù)據(jù)塊，這種塊的空間管理方式叫“自動管理”。自動管理有下面的好處：
◆易于使用
◆更好地利用空間
◆可以對空間進行實時調(diào)整
塊中自由空間的手動管理
用戶可以通過PCTFREE, PCTUSED來調(diào)整塊中空間的使用，這種管理方式叫手動管理。相對于自動管理，手動管理方式比較麻煩，不容易掌握，容易造成塊中空間的浪費。
PCTFREE參數(shù)用于指定塊中必須保留的最小空閑空間百分例。之所以要預留這樣的空間，是因為UPDATE時，需要這些空間。如果UPDATE時，沒有空余空間，Oracle就會分配一個新的塊，這會產(chǎn)生行遷移（Row Migrating）。
PCTUSED也是用于設置一個百分比，當塊中已使用的空間的比例小于這個百分比的時候，這個塊才被標識為有效狀態(tài)。只有有效的塊才被允許插入數(shù)據(jù)。
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