本文将带大家了解数据库的体系结构，观察用户与数据库是如何交互的，交互期间动用了哪些结构？

Oracle从11g过渡到12c，再到如今的19c，体系结构也发生了改变，在Oracle 12c之前，实例与数据库是一对一或多对一关系（RAC）：即一个实例只能与一个数据库相关联，数据库可以被多个实例所加载。而实例与数据库不可能是一对多的关系。当进入Oracle 12c后，实例与数据库可以是一对多的关系。

也就是说在12c版本后，会在数据库容器（CDB）下创建多个可插拔数据库（PDB），每个PDB类似于11g里面的实例，然后一个CDB下的各个PDB是相互隔离的，也就是所谓的多租户体系结构概念。

图1-16为多租户容器数据库（cdbs）体系结构图，图1-17为传统数据库（non-cdbs）体系结构图。

从Oracle数据库服务器的体系结构图中，Oracle的体系结构可以从以下四个组成部分入手了解：用户进程、服务器进程、Oracle实例与数据库。

01、用户进程

Oracle的进程分为用户进程、服务器进程和后台进程，其中后台进程包含在Oracle实例里；用户进程是在客户机内存上运行的程序，在用户请求连接Oracle数据库时建立。它可以是多种多样，例如常用的用户进程有：SQL Plus，PL/SQL Develop、OEM、Java语言编写的应用程序和Pro*C编写的程序等。这些程序在运行状态下就称为用户进程，这些程序都通过标准的数据库访问API接口，并与Oracle服务器进行交互。

02、服务器进程

与用户级进程对应的进程就是服务器进程，服务器进程就是接收客户端发来的请求（如查询、修改等），并监护着完成这类请求的服务端程序。服务器进程直接同Oracle服务器交互，执行用户请求并返回结果，所以服务器进程是Oracle服务器对外交互的接口，相当于Oracle服务器的“外交部”。服务器进程主要用来分析和执行SQL语句，当所需的数据不在SGA内存中时，还需要完成从磁盘数据文件复制到系统全局区（SGA）的共享数据缓冲区等工作。

03、Oracle实例

若要服务器进程与Oracle数据库服务器实现交互，必须要通过访问数据库文件的唯一通道——Oracle实例。Oracle实例就是Oracle利用后台内存结构和后台进程来管理Oracle数据库并提供服务的。它是一组Oracle的后台进程（Background Process）以及在服务器中分配的共享存储区域（System Global Area）。

04、数据库

Oracle数据库是数据的物理存储。数据库的物理文件主要包括数据文件、控制文件、联机日志、参数文件等。

用户进程、服务器进程、Oracle实例与数据库通力合作即可完成Oracle的工作流程，其操作步骤如下：

（1）步骤1：用户与用户进程交互。

（2）步骤2：用户进程与服务器进程交互。

（3）步骤3：服务器进程与Oracle实例交互。

（4）步骤4：Oracle实例和数据库进程交互。

05、性能调整需要的角色分配

Oracle性能优化涉及的方面很多，贯穿整个数据库管理系统始末，需要各个角色的数据库从业者通力配合，而单纯依靠数据库管理员（DBA）只能完成部分优化功能。

Oracle性能调整需要的角色分配如图15-1所示。

06、应用周期中调整的代价

多数用户认为，只有在性能差时才需进行调优，但这时进行调优会使用某些最有效的调整策略发挥不了作用。如果用户不愿意重新设计应用,则只能通过内存优化和I/O 优化的办法提高性能。

通过良好的系统设计，就可以在应用系统的生命周期中消除性能调整的代价和挫折，图15-2所示的是在应用的生命周期中，调整的相对代价和收益，由图可知，最有效的调整时间是在设计阶段，在设计期间进行的调整，能以最低的代价获得最大的收益。

对于有明显提示的错误，只要时间充足，大多数DBA都能通过错误提示对未知问题做出基本的判断，找到改正错误的方向。

但是在大多数数据库操作人员的眼里，数据库的性能优化是看不见摸不着，难以掌握的。

之所以带给人这样的感觉，是因为数据库在出现性能问题时不报错，这就给诊断问题、解决问题带来了一定的难度。

07、数据库性能优化重点

在实际运作中，最好的切入点是优化数据库系统内存。

就像在前几篇文章中介绍的数据库体系结构中讲到的，只要将大多数磁盘（I/O）操作转换成内存操作，数据库系统的效率就会显著提高。

之后就要考虑优化数据库系统的I/O，因为如果能减少I/O的数据量或平衡I/O，系统的效率也会大大提高。

这两个部分将是DBA继续优化工作的重点。

08、数据库性能优化目标

数据库性能优化并没有统一的标准步骤，“不管黑猫白猫，捉住老鼠就是好猫”这句话在数据库性能优化领域也同样适用。

一个性能优化项目的目标可以简述如下。

（1）增大数据库吞吐量。如通过数据库优化增加每秒执行的事务数。

（2）高效利用服务器硬件资源。如开启并行充分利用CPU和存储I/O资源，以加快执行速度。

09、数据库性能优化基本方法

尽管引起数据库性能故障的原因千变万化，但是解决方法还是有一定规律可循的。

下面介绍一些常见的性能优化的基本方法。

（1）建立数据库性能基线（Baseline）。观察数据库运行正常时的各种指标，主要包括主机资源和数据库资源的消耗情况。

（2）寻找关键变化，对照性能基线找出偏差所在。

（3）定位主要影响因素，在进行数据库性能优化时抓住主要矛盾，找出影响数据库性能的“瓶颈”。

（4）检查操作系统资源，包括CPU、内存与I/O，以及网络资源。