Oracle 面試寶典 - 進程結構篇

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Oracle 數(shù)據庫是以單進程還是多進程方式運行的？

在Windows 平臺下， Oracle 數(shù)據庫是以單進程 (oracle.exe) 多線程方式運行。

在Linux/Unix 平臺下， Oracle 數(shù)據庫通常是以多進程方式運行。

到了12c 這個版本， Oracle 在 Unix/Linux 平臺上做出了一些改變，引入了多線程的模式。

這個特性由threaded_execution 參數(shù)來控制，通過這個參數(shù)，可以控制數(shù)據庫以多進程方式運行或者以多線程方式運行，該參數(shù)默認是 false 。數(shù)據庫以多進程方式運行。

怎么理解進程和線程？

進程是表示資源分配的基本單位，又是調度運行的基本單位。線程是進程中執(zhí)行運算的最小單位，亦即執(zhí)行處理機調度的基本單位。如果把進程理解為在邏輯上操作系統(tǒng)所完成的任務，那么線程表示完成該任務的許多可能的子任務之一。一個線程只能屬于一個進程，而一個進程可以有多個線程，但至少有一個線程。線程是操作系統(tǒng)可識別的最小執(zhí)行和調度單位。

看到知乎上，一位名為南理漢子的作者回答特別新穎：

開個QQ ，開了一個進程；開了迅雷，開了一個進程。在 QQ 的這個進程里，傳輸文字開一個線程、傳輸語音開了一個線程、彈出對話框又開了一個線程。所以運行某個軟件，相當于開了一個進程。在這個軟件運行的過程里（在這個進程里），多個工作支撐的完成 QQ 的運行，那么這“多個工作”分別有一個線程。所以一個進程管著多個線程。通俗的講：“進程是爹媽，管著眾多的線程兒子” ...

Oracle 數(shù)據庫中有哪幾類進程？

1 客戶 進程

2 服務 進程

3 后臺進 程

請分別介紹下 客戶 進程、 服務器 進程、后臺進 程 ？

1 客戶 進程

當用戶運行一個應用程序( 如 Pro*C 程序或 SQL*Plus) 時，操作系統(tǒng)創(chuàng)建一個客戶端進程 ( 有時稱為用戶進程 ) 來運行用戶應用程序?？蛻舳藨贸绦驅? 和 Oracle 數(shù)據庫 相連 ，以提供與數(shù)據庫通信所需的api 。

客戶 進 程與直接與實例交互的Oracle 進 程在重要方面有所不同。

服務于客戶進程的Oracle 進程可以讀寫 SGA ，而客戶進程不能?？蛻暨M程可以在數(shù)據庫主機之外的主機上運行，而 Oracle 進程不能。

例如，假設客戶端主機上的用戶啟動了SQL*Plus ，然后在數(shù)據庫實例沒有啟動時通過網絡連接到另一臺主機上的數(shù)據庫 sample:

SQL> CONNECT SYS@ cjc  AS SYSDBA

Enter password: *********

Connected to an idle instance.

在客戶端主機上，對sqlplus 或 sample 進程的搜索只顯示 sqlplus 客戶端進程 :

在數(shù)據庫主機上，對sqlplus 或 sample 進程的搜索顯示一個具有非本地連接的服務器進程，但是沒有客戶機進程 :

2 服務 進程

Oracle 服務進程 用于處理 連接到實例的客戶進程的請求。

專用服務器進程（dedicated server ），每個進程服務一個客戶進程。

共享服務器進程（shared server ），每個進程服務多個客戶進程。

在共享服務器連接中，客戶機應用程序通過網絡連接到dispatcher 進程，而不是服務器進程。例如， 20 個客戶端進程可以連接到單個 dispatcher 進程。

dispatcher 進程接收來自連接的客戶機的請求，并將它們放入大池中的請求隊列中。第一個可用的共享服務器進程從隊列獲取請求并處理它。然后，共享服務器將結果放入 dispatcher 響應隊列。 dispatcher 進程監(jiān)視此隊列并將結果傳輸?shù)娇蛻魴C。

3 后臺進程

后臺進程執(zhí)行操作數(shù)據庫所需的維護任務，并為多個用戶實現(xiàn)性能最大化。

每個后臺進程有一個單獨的任務，但是可以與其他進程一起工作。例如，LGWR 進程將 重做 數(shù)據從重做日志緩沖區(qū)寫入在線重做日志。當一個已填滿的重做日志文件準備歸檔時，LGWR 向另一個進程 歸檔進程 發(fā)出信號，讓它歸檔重做日志文件。

Oracle 數(shù)據庫在數(shù)據庫實例啟動時自動創(chuàng)建后臺進程。一個實例可以有許多后臺進程，但并不是所有后臺進程都始終存在于每個數(shù)據庫配置中。下面的查詢 會 列出數(shù)據庫上運行的后臺進程:

SELECT PNAME FROM V$PROCESS WHERE PNAME IS NOT NULL ORDER BY PNAME;

后臺進程包括三類:

3.1 強制后臺進程

3.2 可選的后臺進程

3.3 Slave 后臺進 程

強制后臺 進 程:

3.1.1 進程監(jiān)控進程(PMON) 組

3.1.2 進 程管理器(PMAN)

3.1.3 監(jiān)聽器注冊流程(LREG)

3.1.4 系統(tǒng)監(jiān)控流程(SMON)

3.1.5 數(shù)據庫寫入過程(DBW)

3.1.6 日志寫入過程(LGWR)

3.1.7 檢查點過程(CKPT)

3.1.8 可管理性監(jiān)控流程(MMON 和 MMNL)

3.1.9 回收器 進 程( RECO )

3.1.1 進程監(jiān) 控 進程(PMON) 組

PMON 組包括 PMON 、清理主進程 (CLMN) 和清理輔助進程 (CLnn) 。這些進程負責監(jiān)視和清理其他進程。

PMON 組監(jiān)視緩沖區(qū)緩存的清理和客戶機進程使用的資源的釋放。例如， PMON 組負責重置活動事務表的狀態(tài)，釋放不再需要的鎖，并從活動進程列表中刪除終止進程的進程 ID 。

數(shù)據庫必須確保已終止進程持有的資源被釋放，以便其他進程可以使用它們。否則，進程可能會被阻塞或卡在爭用中。

進程監(jiān)視器進程(PMON)

進程監(jiān)視器(PMON) 檢測其他后臺進程的終止。如果服務器或調度程序進程非正常終止，則 PMON 組負責執(zhí)行進程恢復。進程終止可能有多個原因，包括操作系統(tǒng)終止命令或更改系統(tǒng)終止會話語句。

作用:

1 、在其他進程失敗后執(zhí)行清理工作：回滾事物、釋放鎖、釋放其他資源。

2 、 12C 版本之前， PMON 負責數(shù)據庫實例監(jiān)聽注冊的相關任務 。

3 、檢查會話的空閑連接時間。

觸發(fā)條件: 定時被喚醒，其他進程也會主動喚醒它。

清理主進程(CLMN)

PMON 將清理工作委托給清理主進程 (CLMN) 。檢測異常終止的任務仍然由 PMON 完成。

CLMN 定期執(zhí)行已終止進程、已終止的會話、事務、網絡連接、空閑會話、分離事務和已超出其空閑超時的分離網絡連接的清理。

清理輔助進程(CLnn)

CLMN 將清理工作委托給 CLnn 輔助進程。

CLnn 進程幫助清除終止的進程和會話。輔助進程的數(shù)量與要完成的清理工作量和當前清理效率成正比。

清理進程可能被阻塞，從而阻止它繼續(xù)清理其他進程。此外，如果多個進程需要清理，那么清理時間可能很長。由于這些原因，Oracle 數(shù)據庫可以并行地使用多個輔助進程來執(zhí)行清理，從而緩解了緩慢的性能。

V$CLEANUP_PROCESS 和 V$DEAD_CLEANUP 視圖包含關于 CLMN 清理的元數(shù)據。 V$CLEANUP_PROCESS 視圖包含每個清理進程的一行。例如，如果 V$CLEANUP_PROCESS 。狀態(tài)繁忙，則進程當前正在進行清理。

數(shù)據庫資源隔離

如果進程或會話終止，則PMON 組將所持有的資源釋放到數(shù)據庫。在某些情況下， PMON 組可以自動隔離損壞的、不可恢復的資源，這樣就不會立即強制終止數(shù)據庫實例。

PMON 組將繼續(xù)對持有隔離資源的進程或會話執(zhí)行盡可能多的清理工作。 V$QUARANTINE 視圖包含元數(shù)據，比如資源類型、消耗的內存數(shù)量、導致隔離的 Oracle 錯誤等等。

3.1.2 進程管理器(PMAN)

Process Manager (PMAN) 監(jiān)視多個后臺進程，包括共享服務器、池服務器和作業(yè)隊列進程。

PMAN 監(jiān)視、 啟動 和停止以下類型的進程:

1 調度程序和共享服務器進程

2 用于數(shù)據庫常駐連接池的連接代理和池服務器進程pooled server process

3 工作隊列的 進 程Job queue processes

4 可 重啟的 后臺進程

3.1.3 監(jiān)聽器注冊 進 程(LREG)

12C 開始引入 LREG 進程， 負責數(shù)據庫實例監(jiān)聽注冊的相關任務。 在12c 之前的版本，該部分工作由 PMON 進程負責。偵聽器注冊進程 (LREG) 向 Oracle Net 偵聽器注冊關于數(shù)據庫實例和調度程序進程的信息。當實例啟動時， LREG 輪詢偵聽器以確定它是否正在運行。如果監(jiān)聽器正在運行，那么 LREG 將傳遞相關參數(shù)。如果它沒有運行，那么 LREG 會定期嘗試與它聯(lián)系。

3.1.4 系統(tǒng)監(jiān)控 進 程(SMON)

系統(tǒng)監(jiān)控進程(SMON) 負責各種系統(tǒng)級的清理任務。

分配給SMON 的職責包括 :

1 執(zhí)行實例恢復，前滾(Roll Forward) 恢復到實例關閉的狀態(tài)，使用最后一次檢查點后的日志進程重做。在 Oracle RAC 數(shù)據庫中，一個數(shù)據庫實例的 SMON 進程可以對失敗的實例執(zhí)行實例恢復。

2 恢復在實例恢復期間由于文 數(shù)據文件 或表空間離線錯誤而跳過的已終止事務。當表空間或文件恢復聯(lián)機時，SMON 將恢復事務。

3 清理未使用的臨時段 ，釋放空間 。例如，Oracle 數(shù)據庫在創(chuàng)建索引時分配區(qū)段。如果操作失敗，那么 SMON 將清理臨時空間。

4 合并空間， 在字典管理的表空間中合并連續(xù)的空閑區(qū)。

3.1.5 數(shù)據庫寫進程(DBW)

該進程負責將buffer cache 的臟數(shù)據寫入到磁盤。 DBW 進程根據 LRU 算法，將最近最少被使用的 buffer 寫入磁盤 。

盡管一個數(shù)據庫寫入進程(DBW0) 對于大多數(shù)系統(tǒng)來說已經足夠了，但是如果系統(tǒng)大量修改數(shù)據可以配置其他進程 dbw1 到 DBW9, DBWa 到 DBWz, BW36 到 bw99 來 提高寫入性能。這些附加的DBW 進程在單處理器系統(tǒng)上沒有用處。

DBW 進程在下列條件下將臟緩沖區(qū)寫入磁盤 :

1 當服務器進程在掃描緩沖區(qū)的閾值數(shù)目后找不到干凈的可重用緩沖區(qū)時，它向DBW 發(fā)出寫的信號。 DBW 在執(zhí)行其他處理時，盡可能異步地將臟緩沖區(qū)寫入磁盤。

2 數(shù)據庫執(zhí)行檢查點操作時。 DBW 定期寫緩沖區(qū)來推進檢查點，檢查點是重做線程中實例恢復開始的位置。檢查點的日志位置由緩沖區(qū)緩存中最老的臟緩沖區(qū)決定。

3 修改表空間或數(shù)據文件離線時。

4 每三秒喚醒一次查看臟塊數(shù)量，決定是否執(zhí)行寫入操作。

在許多情況下，DBW 寫的塊分散在整個磁盤中。因此，寫操作往往比 LGWR 執(zhí)行的順序寫操作慢。 DBW 在可能的情況下執(zhí)行多塊寫操作以提高效率。在多塊寫入中寫入的塊的數(shù)量因操作系統(tǒng)而異。

3.1.6 日志寫 進程 (LGWR)

負責將redo log buffer 的數(shù)據寫入到在線重做日志，其會記錄所有的 DML 和 DDL 操作，用于實例 、介質 恢復。

觸發(fā)條件：

1 用戶提交事務。

2 發(fā)生在線重做日志切換。

3 LGWR 上次寫已經過去三秒鐘了。

4 重做日志緩沖區(qū)已滿三分之一，或包含1 MB 的緩沖數(shù)據。

5 DBWR 進程觸發(fā) :DBWn 視圖將臟數(shù)據塊寫入磁盤先檢測他的相關 redo 記錄是否寫入聯(lián)機日志文件，如果沒有就通知 LGWR 進程。在 oracle 中成為提前寫機制 (write ahead):redo 記錄先于數(shù)據記錄被寫入磁盤 。

3.1.7 檢查點 進 程(CKPT)

負責更新控制文件和數(shù)據文件頭的檢查點信息，其中包括檢查點位置，SCN 號， online redo log 開始恢復的位置。檢查點在以下情況可能發(fā)起：

(1) 在日志切換 alter system switch logfile 的時候。

(2) 直接使用 alter system checkpoint 命令實現(xiàn)。

(3) 數(shù)據庫用 immediate 、 Transaction 、 Normal 或選項 Shutdown 數(shù)據庫的時候。

(4) 開始、結束備份表空間等 (ALTER TABLESPACE BEGIN BACKUP) 。

(5) 將表空間或者數(shù)據文件切換為只讀或者離線。

(6)DBW 進程寫的時候，但是此時只將檢查點信息寫入控制文件，而不會寫到數(shù)據文件頭。

(7) 達到 LOG_CHECKPOINT_TIMEOUT 的延遲時。

(8) 根據參數(shù) FAST_START_MTTR_TARGT 的設置來確定。

如果當內存中產生的Dirty Buffer 所需的恢復時間 (estimated_mttr) 到達 FAST_START_MTTR_TARGET 指定時間，那么檢查點進程被觸發(fā)。

通知DBWR 進程將按檢查點隊列順序將臟數(shù)據寫入到數(shù)據文件，從而縮短了最后檢查點位置與 Redo 日志間的距離，減少實例恢復所需的時間。

3.1.8 可管理性監(jiān)控 進 程（M M ON 和 MMNL ）

可管理性監(jiān)視進程（m m on ）執(zhí)行許多與自動工作負載存儲庫（ AWR ）相關的任務。

例如，當某個度量值違反其閾值時， m mon 會進行寫入，為最近修改的 SQL 對象獲取快照和統(tǒng)計值。

可管理性監(jiān)視器精簡進程（MMNL ）將統(tǒng)計信息從 SGA 中的活動會話歷史（ ASH ）緩沖區(qū)寫入磁盤。 MMNL 在 ASH 緩沖區(qū)已滿時寫入磁盤。

3.1.9 回收器 進 程(RECO)

RECO 是分布式事務中處理 進程 故障的 進程 .

節(jié)點的RECO 進程自動連接到其他涉及到可疑分布式事務的數(shù)據庫。當 RECO 重新建立數(shù)據庫之間的連接時，它將自動解析所有可疑事務，從每個數(shù)據庫的掛起事務表中刪除與已解析事務對應的任何行。

可選的后臺進程

可選的后臺進程是指任何沒有被定義為強制的后臺進程。

大多數(shù)可選的后臺進程都是特定于任務或特性的。例如，支持Oracle ASM 的后臺進程只有在啟用該特性時才可用。

本節(jié)介紹一些常見的可選流程:

3.2.1 歸檔 進程(ARCn)

3.2.2 作業(yè)隊列處理 進程 (CJQ0 和 Jnnn)

3.2.3 閃回歸檔  (FBDA)

3.2.4 空間管理協(xié)調程序(SMCO)

3.2.1 歸檔進 程(ARCn)

在發(fā)生重做日志切換后，歸檔進程(ARCn) 將聯(lián)機重做日志文件復制到 歸檔日志中 。

在DG 中， 這些進程還可以收集事務重做數(shù)據并將其傳輸?shù)絺溆脭?shù)據庫目的地。ARCn 進程僅在數(shù)據庫處于 ARCHIVELOG 模式并啟用自動歸檔時才存在。

3.2.2 作業(yè)隊列進程(CJQ0 和 Jnnn)

隊列進程運行用戶作業(yè)，通常是批處理模式。作業(yè)是計劃運行一次或多次的用戶定義任務。

例如，可以使用作業(yè)隊列在后臺調度長時間運行更新。給定一個開始日期和時間間隔，作業(yè)隊列進程嘗試在下一次出現(xiàn)該間隔時運行作業(yè)。

Oracle 數(shù)據庫動態(tài)管理作業(yè)隊列進程，從而允許作業(yè)隊列客戶機在需要時使用更多的作業(yè)隊列進程。當新進程空閑時，數(shù)據庫釋放它們所使用的資源。

動態(tài)作業(yè)隊列進程可以在給定的時間間隔內并發(fā)地運行許多作業(yè)。事件的順序如下:

3.2.3 閃回歸檔進 程(FBDA)

閃回數(shù)據歸檔是Oracle Database 11g 強大的新特性之一。它可以用安全有效的方式透明地跟蹤在數(shù)據庫中存儲的所有數(shù)據，并且沒有保留期限的限制。這個特性很容易配置，而且擁有高效的存儲以及性能。閃回數(shù)據歸檔不依賴于 UNDO ，通過 “AS OF” 閃回 SQL 語句來查看之前在某個時間點的數(shù)據，防止意外的數(shù)據更新和刪除 ( 例如用戶的錯誤操作 ) 或惡意的數(shù)據破壞 。

閃回數(shù)據歸檔進程，歸檔被追蹤的表的歷史行到閃回數(shù)據歸檔文件里面。當在被追蹤的表上面發(fā)生了dml 事務的時候，這個進程存儲行的前鏡像到閃回數(shù)據歸檔里面。它同樣保存當前行的元數(shù)據。

3.2.4 空間管理協(xié)調程序(SMCO)

11g 引入 extent pre-allocation 特性，由 SMCO(space management coordinator) 負責，其動態(tài) spawn 子進程 Wnnn 用于空間分配和回收

SMCO 進程協(xié)調各種空間管理相關任務的執(zhí)行。

1Extent 預分配

數(shù)據文件須開啟autoextend ， SMCO 依據歷史信息，在表空間里所有尚未達到 maxsize 的數(shù)據文件間均勻的分配擴展；

2 回收臨時段

3Securefile lob 預擴展 / 回收

此特性有時會產生意料之外的結果，譬如數(shù)據文件擴展到maxsize( 但實際數(shù)據沒有這么大 )

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Slave 進 程

Slave 進程是代表其他進程執(zhí)行工作的后臺進程。

本節(jié)描述Oracle 數(shù)據庫使用的一些從進程。

I / O  slave 的過程

I/O  slave 進程(Innn) 模擬不支持異步 I/O 的系統(tǒng)和設備。

在異步I/O 中，對傳輸沒有時間要求，這使得其他進程可以在傳輸完成之前啟動。

例如，假設一個應用程序向一個不支持異步I/O 的操作系統(tǒng)的磁盤寫入了 1000 個塊。每次寫操作都是按順序發(fā)生的，并等待寫操作成功的確認。使用異步磁盤，應用程序可以批量寫入塊并執(zhí)行其他工作，同時等待已寫入所有塊的操作系統(tǒng)的響應。

為了模擬異步I/O ，一個進程監(jiān)視多個從屬進程。 調用程序進程將工作分配給每個從屬進程，它們等待每次寫入完成并在完成后向調用程序報告。

在真正的異步I/O 中，操作系統(tǒng)等待 I/O 完成并向 進 程報告，而在模擬異步I/O 中，從操作系統(tǒng)等待并向調用者報告。

數(shù)據庫支持不同類型的I/O slave ，包括 :

? 恢復管理器 (RMAN) 的 I/O  slave

在使用RMAN 備份或恢復數(shù)據時，可以對磁盤和磁帶設備使用 I/O 從設備。

?Database writer slaves

當計算機有一個CPU 時， 無法 使用多個數(shù)據庫寫進程 ， 那么數(shù)據庫可以將I/O 分布在多個從進程上。 DBW 是惟一一個掃描緩沖區(qū)緩存 LRU 列表以查找要寫到磁盤上的塊的進程。但是，從 I/O 執(zhí)行這些塊的 I/O 。

并行執(zhí)行(PX) 服務器進程

在并行執(zhí)行中，多個進程同時運行一條SQL 語句。

通過將工作分配給多個進程，Oracle 數(shù)據庫可以更快地運行語句。例如，四個流程 處理 一年 中 四個不同的季度，而不是一個流程獨自處理所有四個季度。

并行執(zhí)行與串行執(zhí)行形成對比，在串行執(zhí)行中，單個服務器進程執(zhí)行SQL 語句的順序執(zhí)行所需的所有處理。例如，為了執(zhí)行完整的表掃描，例如 SELECT * FROM employees ，一個服務器進程執(zhí)行所有的工作 。

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網站欄目：Oracle面試寶典-進程結構篇
文章鏈接：http://redsoil1982.com.cn/article10/gdicgo.html

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