数据库和数据结构的区别

数据结构是电脑里数据的组织方式,或者说存储方式,是一种什么结构来存取数据,例如典型的堆栈结构stack,队列结构queue，链表结构list等，堆栈是后进先出Last

In

First

Out

（LIFO），队列结构是First

In

First

Out(FIFO)，链表是任意位置插入新数据之类的，简单来说就是找一种方式方便你存取你的数据。

数据库是一个数据集合，顾名思义，库就是一个存储地方嘛，即存放大量数据的地方，而往数据库里放数据或者访问数据库里的数据的方式就是数据结构的内容了。

数据库相当于一个容器，数据结构相当于你往容器里放东西的方式和取东西的方式，如果没有数据结构，那么容器里的东西（数据）就会杂乱无章，以后取出来也麻烦。

Oracle的数据库：

一系列物理文件的集合

包括控制文件、数据文件、联机日志文件、参数文件、密码文件等

即：Oracle Database = Controlfile + datafile + logfiel + spfile +

1控制文件(controlfile)

数据库的名字，检查点信息，数据库创建的时间戳

所有的数据文件，联机日志文件，归档日志文件信息

备份信息等

2数据文件(datafile)

包含了用户和应用程序的所有数据

--查看数据文件信息

3联机日志文件

记录了用户对数据库的所有 *** 作，一个数据库中至少要有两个日志组文件，每个日志组中至少有一个日志成员

日志组中的多个日志成员是互为镜相关系

4归档日志文件

Oracle可以运行在两种模式之中，归档模式和非归档模式。在归档模式中，为了保存用户的所有修改，

在联机日志文件切换后和被覆盖之间系统将他们另外保存成一组连续的文件系列，该文件系列就是归档日志文件。

用户恢复意外情况出现的数据丢失、异常等。

5参数文件(pfile和spfile)

initSIDora或initora文件,通常位于：$ORACLE_BASE/admin/<SID>/pfile

初始化文件记载了许多数据库的启动参数，如内存，控制文件，进程数等，在数据库启动的时候加载(Nomount时加载)

6其他文件

密码文件：用于Oracle 的具有sysdba权限用户的认证

告警日志文件：报警日志文件(alertlog或alrtora），记录数据库启动，关闭和一些重要的出错信息

查看路径：select value from v$PARAMETER where name =‘background_dump_dest’;

7数据库逻辑组织结构

表空间、段、区、块

一个数据库由一个或多个表空间组成，一个表空间只能属于一个数据库

一个表空间由一个或多个多个数据文件组成，一个数据文件只能属于一个表空间

一个数据文件由一个或多个 *** 作系统块组成，每一个 *** 作系统块只能数以一个数据文件

一个表空间可以包含一个或多个段，一个段只能属于一个表空间

一个段由一个或多个区组成，每一个区只能属于一个段

一个区由一个或多个Oracle 块组成，每一个Oracle块只能属于一个区

一个区只能属于一个数据文件，数据文件的空间可以分配到一个或多个区

一个Oracle 块由一个或多个 *** 作系统块组成，一个 *** 作系统块是一个Oracle块的一部分

oracle实例：

一个Oracle Server由一个Oracle实例和一个Oracle数据库组成。

即：Oracle Server = Oracle Instance + Oracle Database

Oracle实例

包括了内存结构(SGA)和一系列后台进程(Background Process),两者合起来称为一个Oracle实例

即：Oracle Instance = SGA + Background Process

Oracle内存结构

包含系统全局区(SGA)和程序全局区(PGA)

即Oracle Memory Structures = SGA + PGA

SGA由服务器和后台进程共享

PGA包含单个服务器进程或单个后台进程的数据和控制信息,与几个进程共享的SGA 正相反，PGA是

只被一个进程使用的区域，PGA 在创建进程时分配在终止进程时回收。即由服务器进程产生。

1SGA

系统全局区SGA，SGA = 数据缓冲区+ 重做日志缓冲区+ 共享池+ 大池+ Java 池+ 流池

系统全局区是动态的，由参数SGA＿MAX＿SIZE决定。

查看当前系统的SGA大小：show parameter sga_max_size;

要修改：alter system set sga_max_size=1200m scope=spfile;

因为实例内存的分配是在数据库启动时进行的，所以要让修改生效，要重启数据库。

ORACLE 10G 引入了ASMM（自动共享内存管理），DBA只需设置SGA＿TARGET，ORACLE就会

自动的对共享池、JAVA池、大池、数据缓冲区、流池进行自动调配。取消自动调配就是

sga_target设为。

数据缓冲区(Database buffer cache):存储从数据文件中获得的数据块的镜像

大小由db_cache_size 决定

查看：show parameter db_cache_size;

设置：alter system set db_cache_size=800M;

重做日志缓冲区(Redo log buffer):对数据库的任何修改都按顺序被记录在该缓冲，然后由LGWR进程将

它写入磁盘,大小由LOG＿BUFFER决定

共享池(Shared pool):是SGA中最关键的内存片段,共享池主要由库缓存(共享SQL区和PL/SQL区)和数据

字典缓存组成，它的作用是存放频繁使用的sql，在有限的容量下，数据库系统根据一定的算法决

定何时释放共享池中的sql。

库缓存大小由shared_pool_size 决定

查看：show parameter shared_pool_size

修改：alter system set shared_pool_size=120m;

数据字典缓存：

存储数据库中数据文件、表、索引、列、用户和其它数据对象的定义和权限信息

大小由shared_pool_size 决定，不能单独指定

大池(Large pool):是一个可选的区域，用于一些大型的进程如Oracle的备份恢复 *** 作、IO服务器进程等

Java 池：该程序缓冲区就是为Java 程序保留的。如果不用Java程序没有必要改变该缓冲区的默认大小

流池(Stream pool)：被Oracle流所使用

2PGA

是为每个用户进程连接ORACLE数据库保留的内存

进程创建时分配，进程结束时释放，只能被一个进程使用

PGA包括了以下几个结构：

（）排序区

（）游标状态区

（）会话信息区

（）堆栈区

由参数：pga_aggregate_target 决定

3几类进程：用户进程，服务器进程，后台进程，其它可选进程

用户进程

在用户连接数据库产生，请求oracle服务器连接，必须要先建立一个连接，不会直接和oracle服务器连接

服务器进程

当连接实例并建立用户会话时产生，独立服务器或者提供共享服务器都能产生

后台进程

维持物理和内存之间的联系，用来管理数据库的读写，恢复和监视等工作。

Server Process主要是通过他和user process进行联系和沟通，并由他和user process进行数据的交换。

在Unix机器上，Oracle后台进程相对于 *** 作系统进程，也就是说，一个Oracle后台进程将启动一个 *** 作

系统进程。

在Windows机器上，Oracle后台进程相对于 *** 作系统线程，打开任务管理器，我们只能看到一个

ORACLEEXE的进程，但是通过另外的工具，就可以看到包含在这里进程中的线程。

必须要有的后台进程

DBWn -->数据库写进程

PMON -->程序监控进程

SMON -->系统监控进程

LGWr -->日志写进程

CKPT -->检查点进程

可选进程：

ARCN 归档进程

RECO

Snnn

pnnn

DBWn(数据库写进程)

负责将修改过的数据块从数据库缓冲区高速缓存写入磁盘上的数据文件中

写入条件：

发生检查点

脏缓存达到限制

没有自由的缓存

超时发生

表空间离线

表空间只读

表被删除或者截断

开始备份表空间

可以修改数据写进程的数量

alter system set db_writer_processes=3 scope=spfile;

PMON(程序监控进程)

清除失效的用户进程，释放用户进程所用的资源。

如PMON将回滚未提交的工作，释放锁，释放分配给失败进程的SGA资源。

清除失败的进程

回滚事务

释放锁

释放其他资源

SMON(系统监控进程)

检查数据库的一致性,当启动失败时完成灾难恢复等

实列恢复时，前滚所有重做日志中的文件，打开数据库为了用户能访问，回滚未提交的事务，释放临时表空间

清除临时空间，聚结空闲空间，从不可用的文件中恢复事务的活动，OPS中失败节点的实例恢复

清除OBJ$表

缩减回滚段

使回滚段脱机

LGWr(日志写进程)

将重做日志缓冲区中的更改写入在线重做日志文件

条件：

提交的时候（commit)

redo log buffer达到1／3满

每隔3秒

有大于1MB 重做日志缓冲区未被写入磁盘

DBWR需要写入的数据的SCN号大于LGWR 记录的SCN号，DBWR 触发LGWR写入

超时

在dbwr进程些之前写日志

CKPT(检查点进程)

DBWR/LGWR的工作原理，造成了数据文件，日志文件，控制文件的不一致，CKPT进程负责同步数据文件，

日志文件和控制文件

CKPT会更新数据文件/控制文件的头信息

条件：

在日志切换的时候

数据库用immediate ，transaction ，normal选项shutdown数据库的时候

根据初始话文件LOG_CHECKPOINT_INTERVAL、LOG_CHECKPOINT_TIMEOUT、FAST_START_IO_TARGET 的设置的数值来确定

用户触发

ARCN(归档进程)

在每次日志切换时把已满的日志组进行备份或归档

条件：

数据库以归档方式运行的时候

RECO

负责解决分布事物中的故障。Oracle可以连接远程的多个数据库，当由于网络问题，有些事物处于悬而未决的状态。

RECO进程试图建立与远程服务器的通信，当故障消除后，RECO进程自动解决所有悬而未决的会话。

Server Process(服务进程)

分为专用服务进程(Dedicated Server Process)和共享服务进程(MultiTreaded Server Process)

专用服务进程：一个服务进程对应多个用户进程，轮流为用户进程服务。

用户进程(User Process)、服务进程(Server Process)、后台进程(Background Processes)的启动

用户进程: 数据库用户请求Oralce server会话时被启动

服务进程：当用户会话启动后，连接到Oracle实例时该进程被启动

后台进程：当Oracle实例被启动时，启动相关的后台进程

非三言二语说得清的,第一范式（1NF）无重复的列

所谓第一范式（1NF）是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。如果出现重复的属性，就可能需要定义一个新的实体，新的实体由重复的属性构成，新实体与原实体之间为一对多关系。在第一范式（1NF）中表的每一行只包含一个实例的信息。简而言之，第一范式就是无重复的列。 说明：在任何一个关系数据库中，第一范式（1NF）是对关系模式的基本要求，不满足第一范式（1NF）的数据库就不是关系数据库。

第二范式（2NF）属性

完全依赖于主键[消除非主属性对主码的部分函数依赖] 第二范式（2NF）是在第一范式（1NF）的基础上建立起来的，即满足第二范式（2NF）必须先满足第一范式（1NF）。第二范式（2NF）要求数据库表中的每个实例或行必须可以被唯一地区分。为实现区分通常需要为表加上一个列，以存储各个实例的唯一标识。例如员工信息表中加上了员工编号（emp_id）列，因为每个员工的员工编号是唯一的，因此每个员工可以被唯一区分。这个唯一属性列被称为主关键字或主键、主码。 第二范式（2NF）要求实体的属性完全依赖于主关键字。所谓完全依赖是指不能存在仅依赖主关键字一部分的属性，如果存在，那么这个属性和主关键字的这一部分应该分离出来形成一个新的实体，新实体与原实体之间是一对多的关系。为实现区分通常需要为表加上一个列，以存储各个实例的唯一标识。简而言之，第二范式就是属性完全依赖于主键。

第三范式（3NF）属性

不依赖于其它非主属性[消除传递依赖] 满足第三范式（3NF）必须先满足第二范式（2NF）。简而言之，第三范式（3NF）要求一个数据库表中不包含已在其它表中已包含的非主关键字信息。例如，存在一个部门信息表，其中每个部门有部门编号（dept_id）、部门名称、部门简介等信息。那么在的员工信息表中列出部门编号后就不能再将部门名称、部门简介等与部门有关的信息再加入员工信息表中。如果不存在部门信息表，则根据第三范式（3NF）也应该构建它，否则就会有大量的数据冗余。简而言之，第三范式就是属性不依赖于其它非主属性。

编辑本段范式应用实例剖析

下面以一个学校的学生系统为例分析说明，这几个范式的应用。首先第一范式（1NF）：数据库表中的字段都是单一属性的，不可再分。这个单一属性由基本类型构成，包括整型、实数、字符型、逻辑型、日期型等。在当前的任何关系数据库管理系统（DBMS）中，傻瓜也不可能做出不符合第一范式的数据库，因为这些DBMS不允许你把数据库表的一列再分成二列或多列。因此，你想在现有的DBMS中设计出不符合第一范式的数据库都是不可能的。 首先我们确定一下要设计的内容包括那些。学号、学生姓名、年龄、性别、课程、课程学分、系别、学科成绩，系办地址、系办电话等信息。为了简单我们暂时只考虑这些字段信息。我们对于这些信息，说关心的问题有如下几个方面。 学生有那些基本信息 学生选了那些课，成绩是什么 每个课的学分是多少 学生属于那个系，系的基本信息是什么。

第二范式（2NF）实例分析

首先我们考虑，把所有这些信息放到一个表中(学号，学生姓名、年龄、性别、课程、课程学分、系别、学科成绩，系办地址、系办电话)下面存在如下的依赖关系。 问题分析 因此不满足第二范式的要求，会产生如下问题 数据冗余： 同一门课程由n个学生选修，"学分"就重复n-1次；同一个学生选修了m门课程，姓名和年龄就重复了m-1次。 更新异常： 1)若调整了某门课程的学分，数据表中所有行的"学分"值都要更新，否则会出现同一门课程学分不同的情况。 2)假设要开设一门新的课程，暂时还没有人选修。这样，由于还没有"学号"关键字，课程名称和学分也无法记录入数据库。 删除异常 ： 假设一批学生已经完成课程的选修，这些选修记录就应该从数据库表中删除。但是，与此同时，课程名称和学分信息也被删除了。很显然，这也会导致插入异常。 解决方案 把选课关系表SelectCourse改为如下三个表： 学生：Student(学号，姓名, 年龄，性别，系别，系办地址、系办电话)； 课程：Course(课程名称, 学分)； 选课关系：SelectCourse(学号, 课程名称, 成绩)。

第三范式（3NF）实例分析

接着看上面的学生表Student(学号，姓名, 年龄，性别，系别，系办地址、系办电话)，关键字为单一关键字"学号"，因为存在如下决定关系： （学号）→ (姓名, 年龄，性别，系别，系办地址、系办电话) 但是还存在下面的决定关系 (学号) → (所在学院)→(学院地点, 学院电话) 即存在非关键字段"学院地点"、"学院电话"对关键字段"学号"的传递函数依赖。 它也会存在数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常的情况。 (数据的更新，删除异常这里就不分析了，可以参照211进行分析) 根据第三范式把学生关系表分为如下两个表就可以满足第三范式了： 学生：(学号, 姓名, 年龄, 性别，系别)； 系别：(系别, 系办地址、系办电话)。

总结

上面的数据库表就是符合I,II,III范式的，消除了数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常。

可以这样简单理解：

生产数据库：业务实际使用的数据库

开发数据库：供系统开发人员使用，模拟生产环境去编写程序和检验程序

测试数据库：测试人员对开发出来的系统，进行测试所使用的数据库，数据环境需要和生产数据库尽可能保持一致

MySQL、PostgreSQL属于关系型数据库

分布式数据库系统通常使用较小的计算机系统，每台计算机可单独放在一个地方，每台计算机中都可能有DBMS的一份完整拷贝副本，或者部分拷贝副本，并具有自己局部的数据库，位于不同地点的许多计算机通过网络互相连接，共同组成一个完整的、全局的逻辑上集中、物理上分布的大型数据库。

比较火的分布式数据库有tidb和 sequoiadb

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