بررسي معماري مدل رابطه اي ORACLE

بررسي معماري مدل رابطه اي ORACLE
سيستم مديريت بانک اطلاعاتي رابطه اياراكلRelational Database Management System (RDBMS) چنان طراحي شده است که حجمزيادي از اطلاعات ذخيره شده را به طور همزمان در اختيار کاربران قرارمي دهد. هرسيستم RDBMS متشکل از بانک اطلاعاتي و Instance مي باشد. قسمت بانك اطلاعاتي شاملفايل هاي فيزيكي، قسمتهاي منطقي نظيرTablespace ها و اشياء Schema مي باشد. منظوراز Instance روشي است که براي دستيابي به داده ها به کار مي رود و شامل پردازش ها وحافظه سيستم مي باشد. هر بانک اطلاعاتي ORACLE شامل يک لايه منطقي و يک لايه فيزيکياست. لايه فيزيکي، عبارت است از فايل هائي که در ديسک قرار مي گيرند و لايه منطقينيز، لايه اي است که عناصر آن، داده ها را به لايه فيزيکي منتقل مي کند.


هر كاربر براي دستيابي به اشيايي كه در Schema ي او قرار دارد، نياز بهمجوز ندارد. زيرا تمامي مجوزهاي لازم به صورت پيش فرض به كاربر Owner واگذار ميشود.

Datafile ها بانك اطلاعاتي را به صورت فيزيكي و Tablespace ها بانكاطلاعاتي را به صورت منطقي به واحدهاي كوچكتر جهت مديريت تقسيم مي كنند.

دسترسی کاربران به بانک اطلاعاتی رابطه ایدر یک مدل رابطه ای تمامیاشیاء بانک اطلاعاتی به صورت غیرمستقیم در اختیار کاربران بانک اطلاعاتی قرار میگیرند. یعنی کاربران بانک اطلاعاتی مستقیماً به جداول و سایر اشیا بانک اطلاعاتی کهبر روی دیسک قرار می گیرند، دسترسی نداند. برای دسترسی به بانکاطلاعاتی رابطهای به Instanceی از بانک اطلاعاتی نیاز می باشد.
Instanceبه مجموعه ای ازپردازشهای اراکل و حافظه مشترک اطلاق می شود که برایدسترسی به اشیاء بانکاطلاعاتی مورد نیاز می باشد. بنابراین اگرInstance ای از بانک اطلاعاتی وجود نداشتهباشد امکان دسترسی به بانک اطلاعاتی و اشیاء آن وجود نخواهد داشت. Instance ساختارپردازشی و حافظه ای است که با start شدن سیستم عامل ایجاد شده و با shutdown شدنسیستم عامل نیز از بین می رود. اما ساختار فیزیکی بانک اطلاعاتی همواره بر روی دیسکوجود داشته و تنها از طریق Instance آن بانک اطلاعاتیقابل دسترس می باشد.

هر مدل رابطه ای از سه قسمت اصلی زیر تشکیل می شود:
1. Kernel یا هسته RDBMS
2. Data Dictionary
3. SQL

لايه فيزيکيلايه فيزيکي بانکاطلاعاتي ORACLE از سه نوع فايل تشکيل شده است:

يک يا چند Data File :rتنها واحد ذخيره سازي داده ها در بانک اطلاعاتي را Data File مي نامند. از طريق اينفايل ها امکان نگهداري اشياء Schema مانند جداول، Viewها، Index ها و.... در بانکاطلاعاتي وجود دارد. در بانک اطلاعاتي ORACLE برحسب نياز مي توان از يک تا صدها Data File را ايجاد و مورد استفاده قرار داد.
اين فايل ها يک بانک اطلاعاتي رابه واحدهاي کوچکتر براي مديريت تقسيم مي کنند. در واقع بانک اطلاعاتي ORACLE ازطريق اين فايل ها به واحدهاي کوچکتر که امکان توزيع آنها بر روي ديسکهاي مختلففراهم مي شود، تقسيم مي شود. توزيع اطلاعات بين چند Data File، اثر قابل توجهي برکارآيي سيستم خواهد گذاشت. ازطريق اين فايل ها اطلاعات مربوط به يک جدول را مي تواندر بيش از يک Data File توزيع نمود. همچنين امکان ذخيره سازي اطلاعات مشترک مربوطبه چند جدول در يک Data File، ممکن مي باشد. Data Fileها در بانک اطلاعاتيORACLE مستقيماً مورد دستيابي قرار نمي گيرند، بلکه از طريق يک لايه منطقي به نام Tablespace مديريت مي شوند. هر Data File تنها مي تواند به يک Tablespace تعلقداشته باشد. امکان توسعه فضاهايData File ها بعد از ايجاد آنها در بانک اطلاعاتيوجود دارد.

در واقع Data File
• تقسیمات فیزیکی بانک اطلاعاتی اراکلاست.
• تنها واحد ذخیره سازی داده ها در بانک اطلاعاتی است.
• هر Data File می تواند با یک نام مشخص در یک مسیر مشخص بر روی دیسک ایجاد شود.
• هر Data File در زمان ایجاد با یک فضای اولیه مشخص ایجاد می شود. این فضای فیزیکی اولیه کهدر اختیار Data File قرار می گیرد از دید سیستم عامل یک فضای مصرفی و از دید بانکاطلاعاتی اراکل یک فضای رزرو شده اولیه برای ذخیره داده ها می باشد که می تواند درصورت نیاز رشد یابد.
• هر Data File برای بانک اطلاعاتی اراکل همانند یکپارتیشن برای سیستم عامل می باشد.
• هر Data File یک فضای فیزیکی بهم پیوسته برروی یک پارتیشن سیستم عامل می باشد. بنابراین نمی توان Data File ای ایجاد نمود کهبخشی ازفضای خود را از یک پارتیشن و بخشی از پارتیشن دیگر سیستم عاملدریافت کرده باشد.

دو يا چند Redo Log File : اين فايل ها، اطلاعاتي راrنگهداري مي کنند که هنگام خرابي سيستم، امکان Recovery نمودن بانک اطلاعاتي را ممکنمي سازند. اين فايل ها تمامي تغييرات اعمال شده در بانک اطلاعاتي را نگهداري ميکنند. به کمک اين فايل ها مي توان به اعمال مجدد تغييراتي پرداخت که کاربر پس ازاعمال آن تغييرات، به علت خراب شدن سيستم فرصت نوشتن آنها را در Data Fileها نداشتهاست.

يک يا چند Control File: Control Fileها حاوي اطلاعاتي چون مکانrفيزيکيData Fileها و Redo Log Fileها هستند که برايStart شدن يک Instance بانکاطلاعاتي بکار مي روند. اين اطلاعات، براي ايجاد يک Instance مورد نياز مي باشند. اگر اين فايل ها خراب شده و يا از بين رفته باشند، امکان Start شدن بانک اطلاعاتيبه هيچ وجه ممکن نمي باشد. به علت اهميتي که اين فايل ها دارند، مدير بانک اطلاعاتيبايد حفاظت هاي لازم را بعمل آورد. در ORACLE مکانيزمي پيش بيني شده است که اينفايل ها را مي توان در چند نسخه بصورت Mirror ايجاد نمود، در آن صورت در زمان Start شدن بانک اطلاعاتي تمامي اين فايل ها در اختيار بانک قرار گرفته و بطور همزمانمحتويات درون آنها تغيير مي يابد، بنابراين اگر يکي از Control File ها از بين رفتهباشد، امکان Start نمودن بانک از سايرفايل هاي موجود، ممکن مي شود.
Control File شامل اطلاعاتی مربوط به :
• نام بانک اطلاعاتی
• تاریخ و زمان ایجادبانک
• محل فیزیکی Data File ها
• محل فیزیکی Redo Log File هالايه منطقيلايه منطقي بانك اطلاعاتي اراكل، از عناصر زير تشکيل شدهاست:
• يک يا چند Tablespace
• اشياء Schema (شامل جداول، Viewها، Index ها، Database Linkeها،...)

Data File ها به صورت فيزيكي و Tablespace ها بهصورت منطقي ، يك بانك اطلاعاتي را به واحدهاي كوچكتر جهت مديريت تقسيم مي كنند.

Tablespace
واحد منطقی تقسیمات بانک اطلاعاتی را Tablespace می نامند. از طریق Tablespace ها می توان بانک اطلاعاتی را به واحدهای کوچکتر جهت مدیریتآسانتر تقسیم نمود. مهمترین Tablespace در بانک اطلاعاتی اراکل SYSTEM می باشد. این Tablespace تمامی جداول Data Dictionary را نگهداری می کند. مدیر بانک اطلاعاتیاراکل باید از قرار دادن جداول سایر کاربران در این Tablespace جلوگیری کند. زیرااین Tablespace به اندازه کافی بزرگ بوده و قرار دادن اشیاء سایر کاربران باعث کاهشکارایی سیستم می گردد.

در واقع Tablespace
• تقسیمات منطقی بانکاطلاعاتی اراکل است.
• وظیفه Tablespace ها در بانک اطلاعاتی اراکل بهم پیوستهکردن فضای فیزیکی نابهم پیوسته Data File ها و ایجاد یک فضای فیزیکی بهم پیوستهبزرگتر برای بانک اطلاعاتی است.
• تمامی پارامترهای ذخیره سازی داده ها، دربانک اطلاعاتی فضای مصرفی مورد نیاز خود را از Tablespace ها می گیرند.

Listener
پردازشی بر روی Server جهت گوش دادن به درخواستهای ارتباطی ازطرف Client به Server و مدیریت ترافیک Server. هرگاه یک Client یا یک Server (همانند یک Client) درخواست ارتباط با Server را داشته باشد یک Listener ارتباط رابه عهده دارد. اگر اطلاعات Client منطبق بر اطلاعات Listener باشد آنگاه Listener مجوز ارتباط با Server را صادر می نماید. به ازای هر پروتکل ارتباطی یک Listener جهت برقراری ارتباط با Server مورد نیاز می باشد.

شکل _ پردازش Listener وپیکربندی آندسترسی به بانک اطلاعاتیکاربران بانک اطلاعاتی برایدستیابی به داده های بانک نیاز به برقراری ارتباط با Server بانک اطلاعاتی رادارند.
Server بانک اطلاعاتی با ایجاد یک Session ارتباط یک کاربر را با بانکحفظ کرده و پاسخگویی به درخواست آن کاربر را انجام می دهد. هر Server اراکل از دوساختار فیزیکی و Instance تشکیل گردیده است. کاربران در زمان برقراری ارتباط بابانک به Instance بانکم اطلاعاتی وصل شده و ازطریق Instance درخواستها در بانکاطلاعاتی پردازش می گردد. در معماری Client/Server اراکل از یک لایه میانی به نامSQL*NET برای برقراری ارتباط استفاده می شود.
SQL*NET ابزاری بالقوه برایبرقراری ارتباط با بانک اطلاعاتی می باشد و زمانی بالفعل می گردد که پارامترهایپیکربندی لازم برای این نرم افزار لایه میانی مشخص شود.

فايل پارامتري INIT.ORA
هر Instance بايد يك فايل پارامتري كه آن را INIT.ORA مي نامند برايتنظيم پارامترها و وضعيت بانك اطلاعاتي خود داشته باشد. اين فايل پارامتري در زمان Start شدن Instance توسط ابزارهاي مديريتي خوانده مي شود. بعد از آنكه Instance ، Start شد اين فايل پارامتري ديگر مورد نياز نمي باشد تا دفعه بعد كه Instance دوباره Start مي شود. اين فايل پارامتري بايد بر روي كامپيوتري قرار داشته باشد كهابزارهاي مديريتي Instance در آنجا قرار گرفته اند.
فایل پارامتری Init.Ora درزمان ایجاد بانک اطلاعاتی ازطریق برنامه گرافیکی Database Configuration Assistant ایجاد و تمامی پارامترهای بانک اطلاعاتی در آن ثبت می شود.

هر بانکاطلاعاتی فایل پارامتری مختص به خود را دارد که برای تنظیم همان بانک اطلاعاتی مورداستفاده قرار می گیرد.
فايل پارامتري INIT.ORA براي مشخص كردن موارد زير مورداستفاده قرار مي گيرد:
• ميزان فضاي قابل تخصيص به ساختار حافظه اي اراكل.
• Rollback Segment هايي كه در Instance مورد استفاده قرار مي گيرند.
• تنظيمات ساير زبانهايي كه پشتيباني مي شود.
• تنظيمات اراكل براي حالت Parallel Server .
• بانك اطلاعاتي و Control File هاي آن كه مورد استفاده هستند.
• زماني كه Checkpoint اعمال مي شود.
• محدوديت براي ساختار هاي كنترلي بانكاطلاعاتي.
• تنظيمات راه اندازي (MTS) Multi-Threaded Server.
• مقدار دهيپردازش هاي زمينه غير اجباري.
• نام و مسير فايل هايي كه بر روي سيستم عاملاطلاعات Trace ، Dump و ساير فايل ها را نگهداري مي كنند.

به جای فایلپارامتری INIT.ORA در Oracle 10g از یک فایل به نام SPFILEsid.ORA استفاده می شود. این فایل به صورت باینری بوده و امکان تغییر آن از طریق Editor های سیستم عامل وجودندارد. برای تغییر این فایل باید به بانک اطلاعاتی وصل شده و از طریق دستور ALTER SYSTEM پارامترهای آن را تغییر داد. به عنوان مثال برای تغییر اندازه ناحیه shared pool از SGA به اندازه 50M دستور به صورت زیر است:
ALTER SYSTEM
SET shared_pool_size=50M;
اين فايل پارامترهاي همواره با نام INIT.ORA مشخص ميشود. اما نام Instance نيز بخشي از نام اين فايل را تشكيل مي دهد. اين فايلپارامتري توسط Editor هاي سيستم عامل مانند Notepad و Wordpad قابل مشاهده و تغييرمي باشد.
ترتيب پارامترها و حروف كوچك و بزرگ بودن هيچ حساسيتي را به همراهندارد. بيش از 180 پارامتر در فايل INIT.ORA قابل تعريف مي باشد. اكثر اينپارامترها در محيطهايي كه اراكل در آن اجرا مي شود، يكسان است. تعداد اين پارامترهااز يك Version بانك اطلاعاتي به Version بالاتر همواره افزايش مي يابد.
يك فايلپارامتري نمونه، همواره با اراكل به نام INIT.ORA وجود دارد. از اين فايل پارامتريمي توان براي Start كردن بانك اطلاعاتي استفاده كرد. مي توان از چندين فايلدر Oracle 10g به صورت پیش فرض ابتدا جستجو برای وجود فایل SPFILEsid.ORA انجام می شود. اگر این فایل در مسیر مطلوب وجود نداشته باشد، آنگاهجستجو برای وجود فایل INIT.ORA و start بانک از طریق این فایل انجام می شود.
پارامتري براي يك Instance واحد استفاده كرد. اما در هر بار Startup بانكاطلاعاتي تنها يكي از اين فايل هاي پارامتري قابل استفاده است. اگر بخواهيم بانكاطلاعاتي با تنظيمات ديگري Start شود ابتداء بايد بانك را Shut Down و با فايلپارامتري ديگر مجدداً آنرا Start كرد.
در Oracle 9i و Oracle 10g به جای Init.Ora از یک فایل به نام SPFILEsid.ORA استفاده می شود. این فایل به صورت بانیریبوده و تنها از طریق Instance بانک اطلاعاتی قابل تغییر می باشد.
بعضي ازپارامترها داراي مقدار Minimum هستند كه اگر مقداري كمتر از آن در نظر گرفته شود، Instance ، Start نمي شود. تنها پارامتر اجباري در فايل INIT.ORA ، پارامتر CONTROL_FILES است كه نام و مسير Control File هاي Instance را مشخص مي كند. Control File در زمان Startup براي مشخص كردن نام و محل Data File ها و Redo Log File هاي بانك اطلاعاتي مورد استفاده قرار مي گيرد.