Oracle 資料庫架構深度解析：Instance 與 Database 兩大核心、SGA 三大組件、邏輯與物理結構完整圖譜

為何 Oracle 架構複雜？

核心目標：極致節省記憶體、最大化併發效能。架構在整體上劃分為兩大獨立部分：Instance (記憶體+背景程序) 與 Database (物理檔案)，兩者 1:N 關係 (RAC 下一資料庫多 Instance)。

一、Instance (實例) — Oracle 的心臟

Instance = SGA (System Global Area) + 背景程序。SGA 為所有 Server Process 共享，包含三大核心組件：

其他 SGA 組件：Large Pool (並行/備份/共用伺服器)、Java Pool、Streams Pool、In-Memory Column Store (12c+)。

關鍵背景程序

• DBWn：將髒塊從 Buffer Cache 寫入資料檔
• LGWR：將 Redo Log Buffer 寫入線上 Redo Log (關鍵：Commit 觸發)
• CKPT：更新控制檔與資料檔檢查點資訊
• SMON：Instance 恢復、暫存段清理、合併空閒區塊
• PMON：清理失敗 Process 資源、重註冊 Listener
• ARCn：歸檔 Redo Log (Archive 模式)
• RECO：分散式交易恢復
• MMAN/MMON/MMLT：自動記憶體管理、AWR 快照、自動調優

二、Database (資料庫檔案) — 由作業系統檔案組成

1. 邏輯結構 (由大到小)

1. 表空間：邏輯儲存單位，由一或多個資料檔組成 (SYSTEM, SYSAUX, USERS, TEMP, UNDO...)
2. 段：特定類型物件佔用的空間集合 (表段、索引段、UNDO 段、暫存段)；由多個區組成
3. 區：連續區塊集合，為段一次性預留較大空間 (預設 1MB/8MB，視 AUTOALLOCATE/UNIFORM)
4. 塊：最小儲存單位，建庫時指定 (標準 8KB，可 2K/4K/16K/32K)；DB_BLOCK_SIZE

2. 物理結構 (OS 層面檔案)

Instance 與 Database 互動流程 (以 UPDATE 為例)

1. Server Process 讀取資料塊至 Buffer Cache (若不在)
2. 產生 Redo Vector 寫入 Redo Log Buffer
3. 修改 Buffer Cache 中資料塊 (產生髒塊)
4. Commit → LGWR 將 Redo Log Buffer 同步寫入線上 Redo Log (SCN 推進)
5. DBWn 依 Checkpoint/髒塊閾值/時間 將髒塊寫入資料檔
6. CKPT 更新控制檔與資料檔 Header Checkpoint SCN

架構演進補充 (12c/19c)

• 多租戶 (CDB/PDB)：一 Instance 管理多個可攜式資料庫 (PDB)，共享 SGA/背景程序，隔離資料/使用者。
• In-Memory Column Store：SGA 新增行列混合儲存區，加速分析查詢。
• Sharding：水平分片架構，跨獨立資料庫分散資料，線性擴展。