01 Oracle 入门与架构

Oracle Database 是甲骨文公司开发的企业级关系数据库管理系统，是全球最流行的商业数据库之一，广泛应用于金融、电信、政府、制造等关键业务系统。

1.1 Oracle 简介

1.1.1 发展历程

text

1977  Larry Ellison 等人创立 SDL（后改名 Oracle）
1979  Oracle V2（第一个商业 SQL 关系数据库）
1983  Oracle V3（第一个便携式数据库）
1992  Oracle7（引入 PL/SQL、触发器）
1997  Oracle8（对象关系数据库）
1999  Oracle8i（互联网计算）
2001  Oracle9i（RAC 集群）
2003  Oracle10g（网格计算）
2007  Oracle11g（自动管理、压缩）
2013  Oracle12c（多租户架构）
2018  Oracle18c（自治数据库）
2019  Oracle19c（长期支持版本）
2021  Oracle21c（JSON 增强、机器学习）
2023  Oracle23c（最新长期支持版本）

1.1.2 核心特性

特性	说明
多租户架构	一个容器数据库（CDB）包含多个可插拔数据库（PDB）
RAC（Real Application Clusters）	多实例共享存储，实现高可用和负载均衡
Data Guard	主备复制，支持物理备库和逻辑备库
分区表	范围分区、列表分区、哈希分区、组合分区
物化视图	预计算并存储查询结果，提升查询性能
并行查询	多进程并行执行大查询，充分利用多核 CPU
高级压缩	表压缩、索引压缩、LOB 压缩，节省存储
Flashback Technology	闪回技术，可快速恢复误操作数据
ASM（Automatic Storage Management）	自动存储管理，简化磁盘管理
ADG（Active Data Guard）	备库可读，分担查询压力

1.1.3 适用场景

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✅ 适合：
  · 大型企业级关键业务系统
  · 金融交易系统（银行、证券、保险）
  · 电信计费系统
  · 政府核心业务系统
  · 需要高级特性和技术支持的场景
  · 数据仓库和 OLAP

❌ 不适合：
  · 互联网创业公司（成本高）
  · 小型 Web 应用（过重）
  · 预算有限的项目
  · 需要快速迭代的场景

1.1.4 Oracle vs 其他数据库

特性	Oracle	MySQL	PostgreSQL	SQL Server
许可成本	高（按 CPU 核心）	开源免费	开源免费	中高
平台支持	Linux、Windows、Unix	跨平台	跨平台	Windows、Linux
高可用	RAC、Data Guard	主从复制	流复制	Always On
多租户	CDB/PDB	无	无	无
过程化语言	PL/SQL	存储过程	PL/pgSQL	T-SQL
云服务	Oracle Cloud	各云厂商	各云厂商	Azure
学习曲线	陡峭	平缓	中等	中等
技术支持	官方支持	社区	社区	官方支持

1.2 Oracle 架构

1.2.1 实例与数据库

text

Oracle 数据库 = 物理文件（数据文件、控制文件、重做日志等）
Oracle 实例 = 内存结构（SGA）+ 后台进程

一个数据库可以被多个实例挂载（RAC）
一个实例同一时刻只能挂载一个数据库（非 RAC）

1.2.2 内存结构（SGA + PGA）

SGA（System Global Area，系统全局区）：

text

┌─────────────────────────────────────┐
│           SGA（共享内存）            │
├─────────────────────────────────────┤
│  Database Buffer Cache              │  数据缓冲区（缓存数据块）
│  - 默认池（DEFAULT）                │
│  - 保持池（KEEP）                   │
│  - 回收池（RECYCLE）                │
├─────────────────────────────────────┤
│  Shared Pool                        │  共享池
│  - Library Cache（SQL 解析树）      │
│  - Data Dictionary Cache（字典缓存）│
├─────────────────────────────────────┤
│  Redo Log Buffer                    │  重做日志缓冲区
├─────────────────────────────────────┤
│  Large Pool                         │  大池（RMAN、共享服务器）
├─────────────────────────────────────┤
│  Java Pool                          │  Java 池（Java 存储过程）
├─────────────────────────────────────┤
│  Streams Pool                       │  Streams 池（复制）
└─────────────────────────────────────┘

PGA（Program Global Area，程序全局区）：

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每个服务器进程私有内存：
  · Sort Area（排序区）
  · Hash Area（哈希区）
  · Session Information（会话信息）

1.2.3 后台进程

必需进程：

进程	作用
PMON（Process Monitor）	监控用户进程，清理失败进程，释放锁
SMON（System Monitor）	实例恢复，清理临时段，合并空闲空间
DBWn（Database Writer）	将脏数据块从 Buffer Cache 写入数据文件
LGWR（Log Writer）	将 Redo Log Buffer 写入重做日志文件
CKPT（Checkpoint）	触发 DBWn，更新控制文件和数据文件头
ARCn（Archiver）	归档重做日志（归档模式）

可选进程：

进程	作用
RECO（Recoverer）	分布式事务恢复
LCKn（Lock）	RAC 实例间锁管理
LMD（Lock Manager Daemon）	RAC 锁管理守护进程
LMS（Lock Manager Server）	RAC 全局缓存服务

1.2.4 物理存储结构

text

┌─────────────────────────────────────┐
│           数据库文件                 │
├─────────────────────────────────────┤
│  数据文件（Data Files）             │  存储表、索引等数据
│  - SYSTEM 表空间                    │  数据字典
│  - SYSAUX 表空间                    │  辅助数据
│  - UNDO 表空间                      │  回滚数据
│  - TEMP 表空间                      │  临时数据
│  - USERS 表空间                     │  用户数据
├─────────────────────────────────────┤
│  控制文件（Control Files）          │  记录数据库结构
│  - 数据文件位置                     │
│  - 重做日志位置                     │
│  - 检查点信息                       │
├─────────────────────────────────────┤
│  重做日志文件（Redo Log Files）     │  记录所有变更
│  - 在线重做日志                     │
│  - 归档重做日志（归档模式）         │
├─────────────────────────────────────┤
│  参数文件（Parameter File）         │  实例配置
│  - SPFILE（二进制）                 │
│  - PFILE（文本）                    │
├─────────────────────────────────────┤
│  密码文件（Password File）          │  SYS 用户密码
├─────────────────────────────────────┤
│  归档日志（Archive Logs）           │  归档的重做日志
└─────────────────────────────────────┘

1.2.5 逻辑存储结构

text

┌─────────────────────────────────────┐
│           逻辑结构                   │
├─────────────────────────────────────┤
│  表空间（Tablespace）               │  逻辑存储单位
│  └── 数据文件（Data File）          │  物理存储单位
│      └── 段（Segment）              │  对象存储单位
│          └── 区（Extent）           │  连续数据块
│              └── 数据块（Block）    │  最小 I/O 单位（默认 8KB）
└─────────────────────────────────────┘

段（Segment）类型：

段类型	说明
数据段	存储表数据
索引段	存储索引数据
回滚段	存储回滚数据（UNDO）
临时段	存储临时数据（排序、哈希）
LOB 段	存储大对象（CLOB、BLOB）

1.2.6 多租户架构（12c+）

text

容器数据库（CDB）
  ├── 根容器（CDB$ROOT）
  │   └── 公共用户、公共对象
  ├── 种子容器（PDB$SEED）
  │   └── 创建 PDB 的模板
  └── 可插拔数据库（PDB）
      ├── PDB1（应用 A）
      ├── PDB2（应用 B）
      └── PDB3（应用 C）

优势：

资源共享（内存、后台进程）
简化管理（统一管理多个数据库）
快速部署（克隆 PDB）
隔离性（每个 PDB 独立）

1.3 Oracle 安装与配置

1.3.1 系统要求

text

硬件要求（最低）：
  · CPU：2 核
  · 内存：4GB（推荐 8GB+）
  · 磁盘：20GB（推荐 100GB+）

软件要求：
  · Linux：Oracle Linux 7+、RHEL 7+、CentOS 7+
  · Windows：Windows Server 2016+

1.3.2 Linux 安装步骤

bash

# 1. 安装依赖包
sudo yum install -y oracle-database-preinstall-19c

# 2. 创建用户和组
sudo groupadd -g 54321 oinstall
sudo groupadd -g 54322 dba
sudo groupadd -g 54323 oper
sudo useradd -u 54321 -g oinstall -G dba,oper oracle

# 3. 创建目录
sudo mkdir -p /u01/app/oracle
sudo chown -R oracle:oinstall /u01/app/oracle

# 4. 配置环境变量（oracle 用户）
cat >> ~/.bash_profile << 'EOF'
export ORACLE_BASE=/u01/app/oracle
export ORACLE_HOME=$ORACLE_BASE/product/19.0.0/dbhome_1
export ORACLE_SID=orcl
export PATH=$ORACLE_HOME/bin:$PATH
EOF

# 5. 下载安装包（从 Oracle 官网下载）
# LINUX.X64_193000_db_home.zip

# 6. 解压并安装
unzip LINUX.X64_193000_db_home.zip -d $ORACLE_HOME
cd $ORACLE_HOME
./runInstaller

# 7. 执行 root 脚本（安装程序提示）
sudo /u01/app/oraInventory/orainstRoot.sh
sudo /u01/app/oracle/product/19.0.0/dbhome_1/root.sh

1.3.3 Docker 安装（开发环境）

bash

# 使用官方镜像（需要 Oracle 账号下载）
docker run -d --name oracle19c \
  -p 1521:1521 \
  -p 5500:5500 \
  -e ORACLE_PWD=YourPassword123 \
  -v oracle_data:/opt/oracle/oradata \
  container-registry.oracle.com/database/enterprise:19.3.0.0

# 或使用社区镜像（更快）
docker run -d --name oracle19c \
  -p 1521:1521 \
  -e ORACLE_PASSWORD=YourPassword123 \
  gvenzl/oracle-xe:21-slim

1.3.4 连接 Oracle

bash

# 使用 SQL*Plus
sqlplus sys/YourPassword123@localhost:1521/ORCLPDB as sysdba

# 使用 SQL Developer（图形化工具）
# 下载：https://www.oracle.com/database/sqldeveloper/

1.4 Oracle 数据类型

1.4.1 常用数据类型

类型	说明	示例
NUMBER(p,s)	数值类型，p 为精度（1-38），s 为小数位	NUMBER(10,2)
VARCHAR2(n)	可变长字符串，最大 4000 字节	VARCHAR2(100)
CHAR(n)	固定长度字符串，最大 2000 字节	CHAR(10)
DATE	日期时间（精确到秒，公元前 4712 年到公元 9999 年）	DATE
TIMESTAMP	时间戳（精确到纳秒）	TIMESTAMP(6)
TIMESTAMP WITH TIME ZONE	带时区的时间戳	TIMESTAMP(6) WITH TIME ZONE
CLOB	字符大对象，最大 4GB	CLOB
BLOB	二进制大对象，最大 4GB	BLOB
RAW(n)	二进制数据，最大 2000 字节	RAW(16)
LONG	可变长字符串，最大 2GB（已废弃，用 CLOB）	LONG

1.4.2 NUMBER 类型详解

sql

-- NUMBER(p,s)
-- p：精度（总位数），1-38
-- s：小数位，-84 到 127

CREATE TABLE number_demo (
    id NUMBER(10),              -- 整数，最大 10 位
    price NUMBER(10,2),         -- 小数，总 10 位，小数 2 位
    rate NUMBER(5,-2),          -- 精度为 5，小数位为 -2（四舍五入到百位）
    value NUMBER                -- 不指定精度，最大精度 38
);

INSERT INTO number_demo VALUES (1234567890, 12345678.90, 12345, 12345678901234567890123456789012345678);

-- rate 列：12345 → 12300（四舍五入到百位）

1.4.3 DATE 与 TIMESTAMP

sql

-- DATE：精确到秒
SELECT TO_DATE('2026-09-06 10:30:00', 'YYYY-MM-DD HH24:MI:SS') FROM DUAL;

-- TIMESTAMP：精确到纳秒
SELECT TO_TIMESTAMP('2026-09-06 10:30:00.123456789', 'YYYY-MM-DD HH24:MI:SS.FF9') FROM DUAL;

-- 日期运算
SELECT SYSDATE + 1 FROM DUAL;              -- 明天
SELECT SYSDATE - 1 FROM DUAL;              -- 昨天
SELECT ADD_MONTHS(SYSDATE, 1) FROM DUAL;   -- 下个月
SELECT MONTHS_BETWEEN(SYSDATE, hire_date) FROM employees;  -- 月数差

-- 日期格式化
SELECT TO_CHAR(SYSDATE, 'YYYY-MM-DD HH24:MI:SS') FROM DUAL;
SELECT TO_CHAR(SYSDATE, 'YYYY"年"MM"月"DD"日"') FROM DUAL;

1.4.4 LOB 类型

sql

-- CLOB：字符大对象
CREATE TABLE documents (
    id NUMBER PRIMARY KEY,
    title VARCHAR2(200),
    content CLOB
);

-- BLOB：二进制大对象
CREATE TABLE images (
    id NUMBER PRIMARY KEY,
    name VARCHAR2(100),
    image BLOB
);

-- 插入 CLOB
INSERT INTO documents VALUES (1, 'Document 1', 'This is a long text...');

-- 插入 BLOB（使用 UTL_RAW）
INSERT INTO images VALUES (1, 'image.png', UTL_RAW.CAST_TO_RAW('binary data'));

1.5 Oracle 用户与权限

1.5.1 创建用户

sql

-- 创建用户
CREATE USER app_user IDENTIFIED BY password123
    DEFAULT TABLESPACE users
    TEMPORARY TABLESPACE temp
    QUOTA 100M ON users;

-- 修改密码
ALTER USER app_user IDENTIFIED BY newpassword;

-- 锁定/解锁用户
ALTER USER app_user ACCOUNT LOCK;
ALTER USER app_user ACCOUNT UNLOCK;

-- 删除用户
DROP USER app_user;                -- 用户无对象时
DROP USER app_user CASCADE;        -- 删除用户及其所有对象

1.5.2 权限管理

sql

-- 授予系统权限
GRANT CREATE SESSION TO app_user;           -- 连接数据库
GRANT CREATE TABLE TO app_user;             -- 创建表
GRANT CREATE VIEW TO app_user;              -- 创建视图
GRANT CREATE PROCEDURE TO app_user;         -- 创建存储过程
GRANT UNLIMITED TABLESPACE TO app_user;     -- 无限制表空间

-- 授予对象权限
GRANT SELECT ON employees TO app_user;      -- 查询表
GRANT INSERT, UPDATE, DELETE ON employees TO app_user;  -- 增删改
GRANT EXECUTE ON my_procedure TO app_user;  -- 执行存储过程

-- 撤销权限
REVOKE CREATE TABLE FROM app_user;
REVOKE SELECT ON employees FROM app_user;

1.5.3 角色管理

sql

-- 创建角色
CREATE ROLE app_role;

-- 授予权限给角色
GRANT CREATE SESSION, CREATE TABLE, CREATE VIEW TO app_role;
GRANT SELECT ON employees TO app_role;

-- 授予角色给用户
GRANT app_role TO app_user;

-- 撤销角色
REVOKE app_role FROM app_user;

-- 删除角色
DROP ROLE app_role;

-- 预定义角色
-- CONNECT：基本连接权限
-- RESOURCE：创建表、序列、触发器等
-- DBA：所有系统权限
GRANT CONNECT, RESOURCE TO app_user;

1.5.4 常用角色

角色	权限
CONNECT	CREATE SESSION
RESOURCE	CREATE TABLE, CREATE SEQUENCE, CREATE TRIGGER, CREATE PROCEDURE 等
DBA	所有系统权限（管理员）
SELECT_CATALOG_ROLE	查询数据字典
EXECUTE_CATALOG_ROLE	执行系统包

1.6 Oracle 常用工具

1.6.1 SQL*Plus

bash

# 连接
sqlplus username/password@host:port/service_name

# 常用命令
SET PAGESIZE 100           -- 设置每页行数
SET LINESIZE 200           -- 设置每行宽度
SET TIMING ON              -- 显示执行时间
SET AUTOTRACE ON           -- 显示执行计划
COLUMN column_name FORMAT A30  -- 格式化列
DESCRIBE table_name        -- 查看表结构
SHOW USER                  -- 显示当前用户
SHOW ALL                   -- 显示所有设置
SPOOL output.txt           -- 输出到文件
SPOOL OFF                  -- 关闭输出

1.6.2 SQL Developer

Oracle 官方图形化工具，功能包括：

SQL 编辑和执行
数据库对象浏览
数据建模
性能监控
数据导入导出

下载：（外部资料已收录于证据账本）

1.6.3 Oracle Enterprise Manager（OEM）

Web 管理界面，功能包括：

数据库监控
性能调优
备份恢复
用户管理
集群管理

访问：（外部资料已收录于证据账本）

1.7 Oracle 与 MySQL 语法对比

功能	Oracle	MySQL
字符串连接	`\|\|` 或 `CONCAT()`	`CONCAT()`
空值替换	`NVL(col, value)`	`IFNULL(col, value)`
条件判断	`DECODE(col, v1, r1, v2, r2, default)`	`CASE WHEN` 或 `IF()`
当前日期	`SYSDATE`	`NOW()`
日期格式化	`TO_CHAR(date, 'YYYY-MM-DD')`	`DATE_FORMAT(date, '%Y-%m-%d')`
字符串转日期	`TO_DATE(str, 'YYYY-MM-DD')`	`STR_TO_DATE(str, '%Y-%m-%d')`
分页	`ROWNUM` 或 `FETCH FIRST`	`LIMIT`
自增列	`SEQUENCE` + `TRIGGER`	`AUTO_INCREMENT`
外连接	`(+)` 或 `LEFT OUTER JOIN`	`LEFT JOIN`
虚拟表	`DUAL`	无（直接 SELECT）
注释	`--` 或 `/* */`	`--` 或 `/* */` 或 `#`

sql

-- Oracle 分页（12c+）
SELECT * FROM employees
ORDER BY employee_id
OFFSET 10 ROWS FETCH NEXT 10 ROWS ONLY;

-- Oracle 分页（11g 及之前）
SELECT * FROM (
    SELECT t.*, ROWNUM rn FROM employees t ORDER BY employee_id
) WHERE rn > 10 AND rn <= 20;

-- MySQL 分页
SELECT * FROM employees ORDER BY employee_id LIMIT 10, 10;

本章小结

Oracle 是企业级商业数据库，功能强大但成本高
核心架构：实例（SGA + 后台进程）+ 数据库（物理文件）
SGA 包含数据缓冲区、共享池、重做日志缓冲区等
多租户架构（12c+）：一个 CDB 包含多个 PDB
数据类型：NUMBER、VARCHAR2、DATE、TIMESTAMP、CLOB、BLOB
用户权限管理：用户、角色、系统权限、对象权限
常用工具：SQL*Plus、SQL Developer、OEM

练习：把「01 Oracle 入门与架构」变成可验证能力

从本文任选一个示例，在可丢弃环境重跑；记录运行时/服务版本、输入、关键输出和清理动作。
保持其他条件不变，只制造一个边界：空值、重复请求、并发、超时、断连、权限不足或资源耗尽。
用四句话复盘：现象是什么、原理在哪一层、证据是什么、生产中如何止损。

验收清单

[ ] 示例能从空环境重复执行，必要依赖和版本已写明。
[ ] 同时保留成功路径与至少一个失败路径，不用“应该没问题”冒充证据。
[ ] 结论写明适用边界，并能链接回对应学习路线的能力域。
[ ] 练习结束后已清理临时数据、凭据、端口或进程。

对照数据库练习答案与复盘尺。先交自己的证据再翻答案；答案是镜子，不是传送门。

01 Oracle 入门与架构 ​

1.1 Oracle 简介 ​

1.1.1 发展历程 ​

1.1.2 核心特性 ​

1.1.3 适用场景 ​

1.1.4 Oracle vs 其他数据库 ​

1.2 Oracle 架构 ​

1.2.1 实例与数据库 ​

1.2.2 内存结构（SGA + PGA） ​

1.2.3 后台进程 ​

1.2.4 物理存储结构 ​

1.2.5 逻辑存储结构 ​

1.2.6 多租户架构（12c+） ​

1.3 Oracle 安装与配置 ​

1.3.1 系统要求 ​

1.3.2 Linux 安装步骤 ​

1.3.3 Docker 安装（开发环境） ​

1.3.4 连接 Oracle ​

1.4 Oracle 数据类型 ​

1.4.1 常用数据类型 ​

1.4.2 NUMBER 类型详解 ​

1.4.3 DATE 与 TIMESTAMP ​

1.4.4 LOB 类型 ​

1.5 Oracle 用户与权限 ​

1.5.1 创建用户 ​

1.5.2 权限管理 ​

1.5.3 角色管理 ​

1.5.4 常用角色 ​

1.6 Oracle 常用工具 ​

1.6.1 SQL*Plus ​

1.6.2 SQL Developer ​

1.6.3 Oracle Enterprise Manager（OEM） ​

1.7 Oracle 与 MySQL 语法对比 ​

本章小结 ​

练习：把「01 Oracle 入门与架构」变成可验证能力 ​

01 Oracle 入门与架构

1.1 Oracle 简介

1.1.1 发展历程

1.1.2 核心特性

1.1.3 适用场景

1.1.4 Oracle vs 其他数据库

1.2 Oracle 架构

1.2.1 实例与数据库

1.2.2 内存结构（SGA + PGA）

1.2.3 后台进程

1.2.4 物理存储结构

1.2.5 逻辑存储结构

1.2.6 多租户架构（12c+）

1.3 Oracle 安装与配置

1.3.1 系统要求

1.3.2 Linux 安装步骤

1.3.3 Docker 安装（开发环境）

1.3.4 连接 Oracle

1.4 Oracle 数据类型

1.4.1 常用数据类型

1.4.2 NUMBER 类型详解

1.4.3 DATE 与 TIMESTAMP

1.4.4 LOB 类型

1.5 Oracle 用户与权限

1.5.1 创建用户

1.5.2 权限管理

1.5.3 角色管理

1.5.4 常用角色

1.6 Oracle 常用工具

1.6.1 SQL*Plus

1.6.2 SQL Developer

1.6.3 Oracle Enterprise Manager（OEM）

1.7 Oracle 与 MySQL 语法对比

本章小结

练习：把「01 Oracle 入门与架构」变成可验证能力