oracle 表空间（Tablespace）

在 Oracle 11g 中，表空间（Tablespace） 是数据库存储架构的核心逻辑单元，其原理基于 逻辑存储与物理存储的分离，通过分层管理数据文件、段（Segment）、区（Extent）和数据块（Data Block）。

1. 逻辑存储与物理存储的映射

• 表空间是逻辑容器：用户创建的表、索引等对象存储在表空间中，但这些对象并不直接绑定到物理文件，而是通过表空间与数据文件（Data Files）关联。

• 数据文件是物理实体：每个表空间包含一个或多个物理数据文件（.dbf），数据实际存储在数据文件中。

 CREATE TABLESPACE users 
DATAFILE '/u01/oradata/users01.dbf' SIZE 100M;

2. 存储层次结构

 数据库（Database） → 表空间（Tablespace） → 段（Segment） → 区（Extent） → 数据块（Data Block）

• 段（Segment）：
  表空间中存储的独立对象，如表段（TABLE）、索引段（INDEX）、撤销段（UNDO）、临时段（TEMP）。

• 区（Extent）：
  由连续的数据块组成的存储单元。当段需要更多空间时，Oracle 会分配新的区。

• 数据块（Data Block）：
  最小的 I/O 操作单位（默认大小 8KB），数据块大小由表空间定义。

3. 表空间的空间管理

• 区（Extent）的分配与回收：

  • 当段需要空间时，Oracle 从表空间中分配一个或多个区。

  • 删除对象时，区会被回收并标记为可用，但可能不会立即释放给操作系统（取决于存储参数）。

• 自动段空间管理（ASSM）：
  使用位图（Bitmap）管理区内的空闲空间，替代传统的手动自由列表（Free List），提高并发性能。

4. 表空间类型与用途

5. 数据文件与表空间的关系

• 一个表空间可以包含多个数据文件，数据文件分散在多个磁盘上以提高性能（如 RAID 或 ASM）。

• 数据文件支持自动扩展（AUTOEXTEND ON），避免因空间不足导致操作失败

6. 表空间的管理方式

• 字典管理表空间（过时）：
  使用数据字典表（如 SYS.UET$ 和 SYS.FET$）记录区的分配信息，存在性能瓶颈。

• 本地管理表空间（默认）：
  使用表空间头部存储的位图管理区的分配，效率更高，减少数据字典争用。

7. 数据块的结构

每个数据块包含以下部分：

• 块头（Header）：块元数据（如事务信息、SCN）。

• 表目录（Table Directory）：记录块中存储的表信息。

• 行目录（Row Directory）：指向块内各行数据的指针。

• 空闲空间（Free Space）：未使用的空间，用于新数据或更新操作。

8. 关键原理总结

• 逻辑与物理分离：用户操作逻辑对象（如表），Oracle 自动管理物理文件。

• 存储层次化：通过段、区、数据块实现精细的空间管理。

• 性能优化：

  • 将高 I/O 的表空间（如索引、数据）分散到不同磁盘。

  • 使用临时表空间减少对永久表空间的争用。

• 事务一致性：UNDO 表空间支持多版本读一致性和事务回滚。

9. 示例：表空间操作

-- 创建表空间
CREATE TABLESPACE app_data 
DATAFILE '/u01/oradata/app01.dbf' SIZE 500M 
AUTOEXTEND ON NEXT 50M MAXSIZE 2G;

-- 将表分配到表空间
CREATE TABLE orders (
  order_id NUMBER,
  customer_id NUMBER
) TABLESPACE app_data;

-- 查询表空间使用情况
SELECT tablespace_name, file_name, bytes/1024/1024 AS size_mb 
FROM dba_data_files;

10. 常见问题与原理

• 空间不足：数据文件未自动扩展或达到 MAXSIZE，导致 ORA-01653 错误。

• 碎片化：频繁分配和释放区可能导致碎片，影响性能（本地管理表空间较少出现）。

• 备份与恢复：表空间级备份（TABLESPACE）比全库备份更灵活，支持热备份。

 11. 查询表所属的表空间

SELECT owner, table_name, tablespace_name
FROM dba_tables
WHERE table_name = 'AI_TOOLS'
AND owner = 'NEW_USER';

12.查询表空间对应的数据文件路径

SELECT file_name
FROM dba_data_files
WHERE tablespace_name = 'USERS';