Oracle Databaseの基本構造と用語整理（インスタンス・表領域・スキーマ）

2021/10/23

目次

・Oracle Databaseとは

・インスタンスとデータベースの関係

・インスタンス（データベースを操作するためのメモリ領域）

・インスタンス（バックグラウンドプロセス）

・データベース

・ユーザとスキーマ

・リスナー(Listener)

・表領域とデータファイル

・オプティマイザ

Oracle Databaseとは（基本）

Oracle Databaseは、Oracle Corporationが提供するリレーショナルデータベース管理システム（RDBMS）です。

エンタープライズ用途での広い採用実績があります。

 

Oracleの基本構成

Oracleは大きく以下の2つで構成されます。

  • インスタンス（Instance）
  • データベース（Database）

 

インスタンス（Instance）とは

インスタンスとは、データベースを操作するためのメモリ領域（SGAなど）＋バックグラウンドプロセス群です。

データベースを操作する役割を持ちます。

ユーザーのSQLを受け取り、実行計画を作成して実際の処理を行います。

 

データベース（Database）とは

データベースとは、ディスク上に保存される物理ファイル群です。

主な構成

  • データファイル
  • 制御ファイル
  • REDOログファイル

 

SQLとPL/SQL

SQLは、データベースを操作するための標準言語です。

PL/SQLは、Oracle独自の拡張言語で、SQLに手続き的な処理（ロジック）を加えたものです。

インスタンスとデータベースの関係

従来の構成

インスタンス
（SGA + バックグラウンドプロセス）
↓
データベース

1インスタンス ＝ 1データベース

 

現在の主流（CDB構成）

Oracle 12c以降では以下が主流です。

インスタンス
（SGA + バックグラウンドプロセス）
↓
CDB
├─ PDB1
├─ PDB2
└─ PDB3
CDB （Container Database）コンテナ・データベース
データベース（物理ファイルの集合）
PDB （Pluggable Database）プラガブル・データベース
CDB内の論理データベース

1つのインスタンスが1つのCDBを動かします。

CDBの中に複数のPDBが入ります。PDBごとに独立したデータベースのように扱えます。

通常は、1サーバに1インスタンスです(リソース競合が発生しやすい+運用が複雑化するため)。

※RAC構成では1つのデータベースを複数のインスタンスで共有・操作します。

バージョンごとの位置づけ

バージョン CDB/PDBの扱い
11g以前 なし（従来型のみ）
12c 初登場（任意）
18c/19c 主流・推奨
21c以降 ほぼ必須（非CDBは非推奨）

OracleDatabase19cでは、CDB（コンテナDB）＋PDB（プラガブルDB）が正式な標準構成です。

 

CDB/PDBのメリット

  • 管理の一元化
  • リソース効率向上
  • PDB単位でのバックアップ・移行が可能
    →影響範囲を限定できる、作業時間を短縮できる、環境コピーが簡単

インスタンス（データベースを操作するためのメモリ領域）

SGA（System Global Area）

SGAはインスタンス全体で共有されるメモリ領域です。

共有プール
(Shared Pool)		 SQL文やPL/SQLや実行計画を保持します。
同じSQL文は再利用されます。バインド変数も共有プールで使用します。
内訳：
Library Cache（SQLの解析結果）
Data Dictionary Cache（データ辞書情報）
データベース・バッファ・キャッシュ
(Buffer Cache)		 高速化のためデータをキャッシュします。
ディスクI/O削減の要です。
REDOログバッファ
(Redo Log Buffer)		 更新の履歴を保持します。
コミット時にREDOログファイルに書き込みます。
Javaプール
(Java Pool）		 (任意)
Javaストアドプロシージャ実行用メモリ。
DB内でJavaを使う場合。
ストリーム・プール
(Streams Pool）		 (任意)
データレプリケーション関連。
インメモリ領域
(In-Memory Area）		 (任意)
列指向フォーマットでデータ保持、分析クエリ高速化（DWH用途）。
ラージプール
(Large Pool）		 (任意)
RMANバックアップ、並列処理、共有サーバ接続。

デフォルト必須は、Shared Pool、Buffer Cache、Redo Log Bufferのみです。
他は用途に応じて有効化される任意領域です。

 

PGA（Program Global Area）

PGAは各セッション専用のメモリ領域です。

他ユーザと共有しません。接続数に比例して増えます。

用途

  • ソート処理
  • ハッシュ処理
  • セッション固有情報

インスタンス（バックグラウンドプロセス）

DBWn
(データベースライター)		 Buffer Cacheのデータをデータファイルへ書き込みます。
更新済みで未書き込みのバッファ（dirty buffer）を書き出す。
LGWR(ログライター) Redo Log BufferをREDOログファイルへ書き込みます。
コミット時に必ず実行します。（＝トランザクション確定：重要）。
CKPT
(チェックポイント)		 チェックポイント発生時にデータファイルヘッダと制御ファイルを更新します。
書き込み位置を管理する役割。
PMON
(プロセスモニター)		 障害時にリソースを解放等します。
異常終了したプロセスの後処理。
SMON
(システムモニター)		 障害時にリカバリを実施します。
インスタンスリカバリ、一時領域のクリーンアップ。
ARCn(アーカイバプロセス) REDOログをアーカイブログへ保存（アーカイブログモード時）。

データベース

データベースは、各種ファイルから成り立っています。

データファイル データを格納します。
REDOログファイル 変更履歴を記録します。
用途：
・障害発生時の復旧（リカバリ）
・トランザクションの永続性確保
Oracleの信頼性の中核です。
制御ファイル
(Control File)		 管理情報を保持します。
・データファイル構成
・REDOログ構成
・チェックポイント情報
破損するとDB起動不可（非常に重要）。

ユーザとスキーマ

ユーザを作成すると同じ名前のスキーマが自動で作成されます。

スキーマとは、あるユーザが持つテーブル等のオブジェクトの集合です。

データベースに接続すると、ログインしたユーザと同じ名前のスキーマに接続されます。

 

権限の考え方

自分のスキーマ内のオブジェクトは操作可能です。

システム権限や他スキーマへのアクセスは別途権限の付与が必要です。

例：

ユーザAがユーザBのスキーマにアクセスする場合はユーザBから権限を付与してもらい、かつsql文でもテーブル名の前にユーザBのスキーマ名を指定します。

select * from dbuser1.employee;

(dbuser1スキーマのemployeeテーブルにアクセスする)

 

削除

ユーザーを削除するとスキーマも削除されます。

リスナー(Listener)

リスナーとは、Oracleデータベースへの接続を取り次ぐ受付係です。

データベース（インスタンス）が起動していても、リスナーが停止していると外部から接続できません。

デフォルトのポート番号は、1521番です。

 

流れ

  1. クライアントが接続要求
  2. リスナーが受け付け
  3. サーバプロセスを割り当て

 

接続方式

SID接続 SID(システム識別子)は、インスタンスにアクセスする識別子です。
クライアント → インスタンス（接続先が固定、旧来方式）
サービス名接続 現行推奨。
クライアント → サービス名 → インスタンス（自動選択）。
柔軟に振り分け可能。

CDB構成ではPDBごとにサービス名があります。

CDB
├─ PDB1（service=A）
├─ PDB2（service=B）

 

接続例

SID指定

(DESCRIPTION=
  (CONNECT_DATA=
    (SID=ORCL)
  )
)

SERVICE_NAME指定

(DESCRIPTION=
  (CONNECT_DATA=
    (SERVICE_NAME=orclpdb)
  )
)

 

WindowsのOracle19cのリスナー

リスナーは、インスタンスのプロセスとは別に独立しています。

OracleOraDB19Home1TNSListener

 

SID接続の例

ユーザプロセス(SQLPlus等)の接続を受けてインスタンスのプロセスに接続します。

Windowsのサービスでは、OracleServiceの後のORCLがSIDです。
OracleService<SID>

 

OracleServiceORCLは、ORCLのインスタンスを起動・停止するWindowsサービスです。

 

SIDを確認するSQL

select instance_name from v$instance;

結果

instance_name
orcl

表領域とデータファイル

概念図

表領域は、論理(概念)で、データファイルは物理(ディスク)です。

表領域 論理です。複数のテーブルを作成できます。
セグメント エクステントの塊です。テーブルやインデックスにあたります。
エクステント 連続したブロックです。
ブロック 最小単位です。2K、4K、8K(デフォルト)、16K、32Kのどれかを指定します。
サイズが大きいと一度で多くのデータを読み込めますが逆に不要なデータまで読み込んでしまう可能性もあります。
データファイル 物理です。

オプティマイザ

オプティマイザとは、SQLの実行計画を決定する機能です。

現在は、CBO（Cost-Based Optimizer）のみ使用しています。
(Oracle 10g以降はRBO（Rule-Based Optimizer）が廃止されました)

特徴

  • 統計情報をもとに最適化
  • 実行計画に大きく影響

関連の記事

Oracle 行移行と行連鎖の違い
Oracle SQL Plusを使用するサンプル

△上に戻る