1、為什么使用數據庫軟件

為什么我們不直接使用硬盤管理數據而要使用數據庫，最主要的原因還是效率問題，直接采取硬盤管理數據的效率遠遠低于數據庫軟件，因為數據庫軟件是把數據加載至內存中進行修改，而硬盤則是需要直接進行大量的IO，非常耗時耗資源，大大拖累系統性能；并且，硬盤的安全系數較之數據庫軟件較低，相比數據庫的備份還原、日志記錄、日志挖掘等等防衛手段，硬盤還是存在短缺。

總而言之，使用數據庫軟件，是由于它的便捷、高效、安全，這也適用于其他優秀的軟件產品。

2、Oracle數據庫對ACID特性的實現

一個優良的數據庫必須能夠保證事務的ACID特性，而Oracle則是完美的實現了事務的ACID，簡單介紹如下：

(1)原子性(Atomicity)：所有操作要么全部成功、要么全部失敗，所有操作是一個整體，為此Oracle數據庫引入了commit和rollback機制；

(2)一致性(Consistency)：查詢結果是查詢開始時的結果集，與查詢耗時及查詢結束時刻無關，為此Oracle數據庫引入了UNDO機制；

(3)隔離性(Isolation)：一個session上做的未提交操作，其他session無法查看，為此Oracle數據庫引入了鎖機制；

(4)持久性(Durability)：在數據庫上做的任何有效修改(commit)，都會持久保存，不會因為其他因素導致丟失，為此Oracle數據庫引入了REDO機制。

3、Oracle數據庫高效的體現

在實際生產中，對于數據庫最多的操作則是DQL和DML，以DQL語句和DML語句為例，簡單描述Oracle數據庫的高效體現：

select id ,name from test where id=123;

如上為一條DQL語句，我們知道SELECT語句的工作過程主要分為三個階段：

(1)?分析階段

解析階段主要包含語法分析、語義分析、生成執行計劃、權限檢查等階段性?任務。

(2)?執行階段

執行階段主要根據執行計劃從數據庫中獲取?所需的結果集，主要是從磁盤上的數據文件中加載數據至內存中，這個過程由Server Process完成。

(3)?Fetch

Fetch階段則是把獲取的結果集返回給用戶。

在實際的生產中，如上的SELECT語句執行頻率大、并發性高?，如每次都要進行分析、執行、Fetch，那么會導致非常低下的工作效率。所以，Oracle數據庫針對此類型的查詢語句做了很多優化。

首先，關于分析階段的優化如下：

每次進行語義分析，都需要從數據字典中獲取數據庫對象的定義，而數據字典又存放在操作系統上的磁盤文件中，即SYSTEM表空間下的數據文件中，每次進行語義分析都要將對象定義從磁盤文件加載至內存，高并發場景下拖累性能，而Oracle數據庫對此提供了Data Dictionary Cache組件，會把第一次語義分析的數據庫對象的字典信息緩存在其中，再次對相同的數據對象進行?語義分析時可以直接從Data Dictionary Cache組件中獲取到相關字典信息，大大提升語法分析的效率。

而生成執行計劃同樣如此，如果可以生成的執行計劃緩存在內存中進行保存，則下次執行相同語句時可以直接復用執行計劃可以大大提升效率。所以，Oracle數據庫提供了Library Cache組件，用于緩存執行計劃。同理，權限等信息同樣緩存在Data Dictionary Cache組件中。

其次，對于執行階段的優化如下：

根據生成的執行計劃，從磁盤文件中獲取結果集，需要進行大量的物理IO，需要耗費大量的系統資源，拖慢性能；并且，每次執行都要重復這樣的動作，所以，Oracle數據庫提供了Database Buffer Cache組件提前緩存磁盤中的數據鏡像，后續對目的數據的讀寫可以直接在內存中進行，大大降低了物理IO，提升了系統性能。

最后，對于Fetch階段，則是：

每個進程都有自己的PGA，即進程全局區，可以在PGA中緩存會話數據，以及輔助排序等，便于結果集的快速返回。

update test set id1=1 and id2=2 and id3=1;

如上為一條DML語句，同DQL語句相似，DML語句的執行流程僅包括兩個階段：分析階段和執行階段。

和DQL語句的流程相似，但是在執行階段則是存在差異，為了保證數據的持久性和安全性，數據庫數據的修改需要記錄日志，對每個數據塊的修改動作都會被記錄到日志文件中，這個過程由Server Process進程完成。為了防止大量DML產生的海量日志信息造成的巨大的物理IO，Oracle數據庫提供了Redo Log Buffer組件用于緩存數據塊修改產生的日志信息，Redo Log Buffer組件中的日志信息會在特定時機下分批次寫入到聯機REDO日志文件中，這個過程由LGWR進程完成，大大降低了物理IO。

而?Database Buffer Cache組件中的數據變更完成后，會在下一次刷檢查點時由DBWR進程寫入到磁盤文件中，DBWR會觸發LGWR先寫REDO日志，REDO日志寫完后才會進行灰數據的刷盤。

CKPT進程觸發DBWR進行灰數據刷盤后，還會更新數據文件頭和控制文件中的SCN信息，保持數據的一致性，并且??在控制文件中記錄數據刷盤的位置信息，為故障恢復降低工作量。

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總結

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