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Oracle 数据库作为全球领先的 relational database management system（RDBMS），以其高性能、高可靠性和可扩展性著称，在深入探讨其内部结构之前，我们先来理解什么是“数据存储单元”，这些单元是指数据库中用于存放数据的各种组件和机制。
表空间与数据文件
表空间的定义及作用
在 Oracle 数据库中，表空间是逻辑上的容器，用于组织和管理数据库中的对象，每个数据库至少有一个默认的表空间，称为 SYSTEM 表空间，它包含了系统目录和元数据信息，除此之外，还可以创建其他自定义的表空间来存放应用程序的数据。
表空间的作用：
- 分离数据：通过将不同类型或来源的数据放置在不同的表空间中，可以实现数据的隔离和管理。
- 性能优化：可以根据业务需求调整表空间的存储特性，如读写速度、备份策略等，从而提高整体性能。
- 安全性增强：对不同表空间设置不同的权限控制，确保敏感数据的访问安全。
数据文件的组成与功能
数据文件是物理上存在的文件,它们存储了实际的数据，在 Oracle 中，每个表空间通常由一组或多组数据文件组成，这些数据文件可以是同一种类型的（所有为数据块大小相同的文件），也可以是混合型的。
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数据文件的组成：
- 控制文件：记录数据库的结构信息和状态变化，包括日志序列号、时间戳等。
- 重做日志文件：保存事务操作的详细信息，用于恢复操作和数据完整性检查。
- 在线重做日志文件：实时记录所有更改操作，以便于快速恢复和同步备用服务器。
- 归档重做日志文件：当需要清理在线重做日志时，会将已满的在线重做日志复制到归档位置以备后用。
段、区和行
段的概念及其分类
段是数据库中的一个重要概念,它是为了有效地管理磁盘空间而设计的，一个段的实例可能对应于数据库中的一个表或者索引等对象，每个段都包含若干个区（extent）。
段的分类：
- 数据段：专门用来存储表或索引的数据。
- 索引段：用于存储对表的索引信息的区域。
- 回滚段：用于保存事务执行过程中的临时数据变更，以便在发生错误时进行回滚操作。
- 临时段：在查询过程中临时生成的数据所使用的空间。
区的定义与管理
区是由连续的磁盘块组成的,通常是 1MB 或更大，区的划分有助于提高 I/O 效率和减少碎片化问题，当一个新对象被创建时，它会从空闲列表中选择一个足够大的区来分配给它。
区的管理：
- 自动扩展：某些类型的区（如数据块大小的扩展）可以通过配置参数自动增加大小以满足增长的需求。
- 手动调整：管理员可以根据实际情况手动修改区的大小或者移动区以优化存储布局。
行的组织方式
在 Oracle 数据库中，一行数据可能会跨越多个区甚至多个数据文件，这是因为随着数据的不断插入和更新，原有的空间可能不足以容纳新的记录，因此需要动态地扩展存储空间。
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行的组织方式：
- 簇列存储：对于具有共同属性的字段组合，可以使用簇列来共享同一行的部分数据，这样可以节省存储空间和提高查询效率。
- 分区表：大型表可以被划分为多个子集，每个子集都有自己的索引和维护规则，这样可以在一定程度上减轻单张表的负担。
索引技术与应用
索引的基本原理
索引是一种特殊的结构,它允许快速定位特定值的位置而不必扫描整个表，在 Oracle 中，常见的索引类型有 B 树索引、哈希索引和多路平衡树（B+Tree）索引等。
索引的工作流程：
- 当执行 SELECT 操作时，如果使用了索引字段作为条件过滤，那么可以直接利用索引找到满足条件的记录位置；
- 对于 UPDATE 和 DELETE 操作，同样可以利用索引来加速查找目标行的过程。
索引的性能影响
虽然索引可以提高查询速度,但也会带来一些负面影响，每次插入、删除或更新数据时都需要维护相应的索引结构，这会增加额外的开销；过多的索引可能会导致存储空间的浪费以及复杂的维护工作。
索引的性能考虑因素：
- 选择性：一个好的索引应该能够覆盖大部分查询需求，即它能帮助缩小搜索范围，使得只有少数几条记录符合条件。
- 唯一性：在某些情况下，我们需要保证每条记录的唯一性，这时可以使用唯一索引来实现这一目的。
- 顺序性：有时我们希望按照某种特定的顺序来排列结果集，这时可以考虑使用有序索引。
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