Oracle12初探：数据库基础概念与原理

# 引言

## 1.1 介绍Oracle 12数据库

Oracle 12c是由Oracle Corporation推出的一套全面的数据库管理系统（DBMS），为企业级应用提供了强大的数据管理和处理能力。它支持多种数据模型，包括关系型、面向对象和键值对等，同时还提供了丰富的功能和工具，使得用户可以轻松地进行数据存储、检索、管理和分析。

## 1.2 目的和重要性

本章将介绍Oracle 12数据库的基本概念、架构和操作，旨在帮助读者快速了解Oracle 12数据库的特点和重要性，为后续章节的学习打下基础。Oracle 12数据库在企业信息化建设和数据处理方面具有举足轻重的地位，对于提高数据处理效率、保障数据安全具有重要意义。
### 2. 数据库基础概念

数据库是指按照数据模型组织、存储和管理的数据集合。数据库管理系统（DBMS）是一种用于创建、管理和操作数据库的软件。

#### 2.1 什么是数据库

数据库是一个存储数据的容器，可以用来存储和访问大量结构化数据。它可以是一个文件或一组文件，也可以是一个物理设备。数据库中的数据按照预定义的结构进行组织和存储，以便于对数据的增加、查询、更新和删除操作。

数据库可以存储各种类型的数据，包括文字、数字、日期、图像等多种形式的数据。数据库还可以根据需要对数据进行关联、索引和排序，方便用户进行高效的数据检索和处理。

#### 2.2 数据库管理系统

数据库管理系统（DBMS）是一种软件，用于管理和操作数据库。它提供了一系列功能，包括数据库的创建、修改、查询、备份和恢复等操作。

DBMS可以通过不同的方式与数据库进行交互，包括命令行界面、图形用户界面和编程接口等。它还提供了各种功能和工具，用于优化数据库性能、确保数据的完整性和安全性等。

常见的数据库管理系统包括Oracle Database、MySQL、Microsoft SQL Server和SQLite等。

#### 2.3 数据库模型

数据库模型定义了数据库中数据的组织和表示方式。常见的数据库模型包括层次模型、网络模型、关系模型和对象模型等。

关系模型是最常用的数据库模型，它将数据组织成多个表格（也被称为关系），每个表格包含多个行（也被称为记录），每行包含多个列（也被称为属性）。关系模型使用结构化查询语言（SQL）进行数据操作和查询。

关系模型的优点包括数据的灵活性和可读性高，可以轻松进行数据的关联和查询。同时，关系模型还提供了一些约束条件，如主键约束、外键约束和唯一约束等，用于保证数据的一致性和完整性。

(完)
### 3. Oracle 12数据库架构

Oracle 12是一款功能强大的关系型数据库管理系统，其架构包括逻辑架构、物理架构和进程架构。

#### 3.1 逻辑架构

Oracle 12的逻辑架构主要包括以下几个关键组件：

- 数据库：由数据和元数据组成，用于存储用户数据和管理数据库对象。
- 实例：在内存和磁盘上运行的Oracle进程和内存结构的集合，用于访问数据库。

#### 3.2 物理架构

Oracle 12的物理架构由数据文件、控制文件和重做日志文件组成：

- 数据文件：用于存储数据库中的数据。
- 控制文件：记录数据库的结构信息和状态信息，是数据库的关键组成部分。
- 重做日志文件：记录数据库的所有更改，用于恢复数据库。

#### 3.3 进程架构

Oracle 12的进程架构包括多个后台进程和前台进程：

- 后台进程：负责执行后台任务，如检查点进程、日志写入进程等。
- 前台进程：每个用户连接到数据库的会话都由一个前台进程管理。

Oracle 12的架构设计旨在提供高性能、高可用性和扩展性，使其成为企业级应用的首选数据库管理系统。
## 4. 数据库基本操作

### 4.1 数据库的创建与删除

在Oracle 12数据库中，可以使用`CREATE DATABASE`语句来创建一个新的数据库。以下是一个示例：

CREATE DATABASE test_db
USER SYS IDENTIFIED BY password
USER SYSTEM IDENTIFIED BY password
LOGFILE GROUP 1 ('/u01/oradata/test_db/redo01.log') SIZE 100M,
        GROUP 2 ('/u01/oradata/test_db/redo02.log') SIZE 100M,
        GROUP 3 ('/u01/oradata/test_db/redo03.log') SIZE 100M
DATAFILE '/u01/oradata/test_db/system01.dbf' SIZE 200M
CHARACTER SET UTF8
NATIONAL CHARACTER SET UTF8;

上述代码创建了一个名为`test_db`的数据库，指定了数据库的字符集和国家字符集，以及日志文件和数据文件的位置和大小。

要删除一个数据库，可以使用`DROP DATABASE`语句。以下是一个示例：

DROP DATABASE test_db;

### 4.2 数据表的创建与删除

要在Oracle 12数据库中创建表，可以使用`CREATE TABLE`语句。以下是一个示例：

CREATE TABLE employees (
    id NUMBER,
    name VARCHAR2(50),
    age NUMBER,
    PRIMARY KEY (id)
);

上述代码创建了一个名为`employees`的表，包含了id、name和age三个列，并指定了id列作为主键。

要删除一个表，可以使用`DROP TABLE`语句。以下是一个示例：

DROP TABLE employees;

### 4.3 数据的插入、查询、更新和删除

要向一个表中插入数据，可以使用`INSERT INTO`语句。以下是一个示例：

INSERT INTO employees (id, name, age)
VALUES (1, 'John Doe', 30);

上述代码向`employees`表中插入了一条记录，指定了id、name和age三个列的值。

要查询表中的数据，可以使用`SELECT`语句。以下是一个示例：

SELECT * FROM employees;

上述代码查询了`employees`表中的所有记录，并将结果返回。

要更新表中的数据，可以使用`UPDATE`语句。以下是一个示例：

UPDATE employees
SET age = 35
WHERE id = 1;

上述代码将`employees`表中id为1的记录的age列更新为35。

要删除表中的数据，可以使用`DELETE FROM`语句。以下是一个示例：

DELETE FROM employees
WHERE id = 1;

上述代码删除了`employees`表中id为1的记录。

以上是数据库基本操作的示例，可以根据实际需求进行调整和扩展。
# 5. 数据库事务和并发控制

数据库事务和并发控制是数据库系统中非常重要的概念和机制，能够保证数据的一致性和并发操作的正确性。本章将介绍事务的概念和特性，以及并发控制的重要性和Oracle 12的并发控制机制。

## 5.1 事务的概念和特性

### 5.1.1 事务的概念

事务是指数据库中一系列操作的逻辑单元，要么全部执行成功，要么全部回滚。事务具有以下四个特性（常简称为ACID特性）：

- **原子性（Atomicity）**：事务中的所有操作要么全部成功执行，要么全部回滚，不会只执行一部分操作。

- **一致性（Consistency）**：事务执行前后，数据库的状态必须满足预先定义的一致性约束条件。

- **隔离性（Isolation）**：在并发环境中，不同事务之间应该彼此隔离，互不干扰。

- **持久性（Durability）**：一旦事务提交成功，对数据库的更改应该永久保存，即使发生了系统故障也不会丢失。

### 5.1.2 事务的控制

在数据库中，通过使用事务的控制语句来实现对事务的管理和控制。常见的事务控制语句有：

- **BEGIN**：开始一个事务。

- **COMMIT**：将事务的操作永久保存到数据库。

- **ROLLBACK**：撤销事务的操作，回滚到事务开始之前的状态。

## 5.2 并发控制的重要性

在多用户并发访问数据库的情况下，如果没有适当的并发控制机制，可能会导致数据不一致和操作冲突的问题。并发控制的目标是保证并发访问数据库的正确性和效率，主要包括以下几个方面：

- **数据一致性（Consistency）**：保证数据库中的数据在多个事务之间保持一致性。

- **操作冲突的解决**：当多个事务同时对同一数据进行读写操作时，必须能够正确处理操作冲突，避免数据的错误更新或丢失。

- **并发操作的隔离**：在并发环境下，各个事务的操作应该相互隔离，互不干扰，保证数据的完整性和正确性。

## 5.3 Oracle 12的并发控制机制

Oracle 12数据库系统采用了多种并发控制机制来保证数据的一致性和并发操作的正确性。其中一些常见的机制包括：

- **锁和事务隔离级别**：Oracle 12提供了不同的事务隔离级别，如Read Committed、Repeatable Read和Serializable，通过设置不同的隔离级别来控制并发访问的隔离程度。

- **MVCC（多版本并发控制）**：Oracle 12使用MVCC机制来处理并发操作，通过在每个数据记录中保存多个版本来实现并发的读操作。

- **事务日志和恢复机制**：Oracle 12有一个强大的事务日志和恢复机制，可以在系统故障或事务错误时，通过回滚和恢复操作来保证数据的一致性。

以上是关于数据库事务和并发控制的介绍，了解这些基本概念和机制可以帮助我们更好地设计和管理数据库系统。在实际应用中，需要根据具体的需求和场景选择合适的并发控制策略和技术，以确保数据库的稳定性和可靠性。
## 6. 数据库备份和恢复

数据库备份和恢复是数据库管理中非常重要的一环，它可以确保在出现数据损坏或灾难性事件时能够及时恢复数据库的完整性。本章将介绍数据库备份和恢复的目的、方法，以及Oracle 12数据库的备份和恢复工具。

### 6.1 数据库备份的目的和方法

数据库备份的目的是为了保护数据库中的数据，避免数据丢失或损坏。备份可以根据不同的策略和需求进行，常见的备份方法包括：

- 完全备份：将数据库的所有数据和日志文件进行备份，可以恢复到完整的数据库状态。
- 增量备份：只备份数据库在上次完全备份之后发生的变化部分，可以减少备份和恢复的时间。
- 差异备份：备份数据库在上次完全备份之后与最新完全备份之间发生的变化部分，也可以减少备份和恢复的时间。
- 冷备份：在数据库处于关闭状态时进行备份，适用于对数据库恢复时间要求较低的场景。
- 热备份：在数据库处于运行状态时进行备份，适用于对数据库恢复时间要求较高的场景。

### 6.2 数据库恢复的流程和技术

数据库恢复的流程一般包括以下步骤：

1. 使用备份工具备份数据库的数据和日志文件。
2. 在数据库发生故障或数据损坏时，关闭数据库。
3. 根据备份的类型选择合适的恢复方法，包括完全恢复、增量恢复、点恢复等。
4. 使用恢复工具将备份文件中的数据和日志还原到数据库中。
5. 打开数据库，检查恢复结果。

数据库恢复中常用的技术包括：

- 日志重做：使用数据库的事务日志将数据库恢复到最新的状态。
- 闪回：通过使用回滚段或闪回日志来恢复数据库到指定的时间点。
- 数据库复制：通过数据库的复制或镜像来恢复数据。

### 6.3 Oracle 12的备份和恢复工具

Oracle 12数据库提供了多种备份和恢复工具，包括：

- RMAN（Recovery Manager）：是Oracle推荐的备份和恢复工具，可以进行完全备份、增量备份、差异备份等，并提供了丰富的恢复选项。
- Data Pump：可以将数据库中的数据和对象导出为可移植的文件，也可将导出文件导入到其他数据库中进行恢复。
- Data Guard：提供了容灾和数据保护的解决方案，可以将数据库的变更传输到远程站点，实现数据的实时备份和恢复。

总结：

本章介绍了数据库备份和恢复的重要性及方法，包括完全备份、增量备份、差异备份等。同时，介绍了Oracle 12数据库的备份和恢复工具，包括RMAN、Data Pump和Data Guard。合理的备份和恢复策略将有效保护数据库的完整性和安全性。