【达梦数据库学习】数据库体系架构-逻辑结构理解

1.1 数据库和实例

在有些情况下，数据库的概念包含的内容会很广泛。如在单独提到 DM 数据库时，可能指的是 DM 数据库产品，也有可能是正在运行的 DM 数据库实例，还可能是 DM 数据库运行中所需的一系列物理文件的集合等。但是，当同时出现 DM 数据库和实例时，DM 数据库指的是磁盘上存放在 DM 数据库中的数据的集合，一般包括：数据文件、日志文件、控制文件以及临时数据文件等。

实例一般是由一组正在运行的 DM 后台进程/线程以及一个大型的共享内存组成。简单来说，实例就是操作 DM 数据库的一种手段，是用来访问数据库的内存结构以及后台进程的集合。DM 数据库存储在服务器的磁盘上，而 DM 实例则存储于服务器的内存中。通过运行 DM实例，可以操作 DM 数据库中的内容。在任何时候，一个实例只能与一个数据库进行关联（装载、打开或者挂起数据库）。在大多数情况下，一个数据库也只有一个实例对其进行操作。但是在 DM 共享存储集群（DMDSC）中，多个实例可以同时装载并打开一个数据库（位于一组由多台服务器共享的物理磁盘上）。此时，我们可以同时从多台不同的计算机访问这个数据库。

1.2 逻辑存储结构

DM 数据库为数据库中的所有对象分配逻辑空间，并存放在数据文件中。在 DM 数据库内部，所有的数据文件组合在一起被划分到一个或者多个表空间中，所有的数据库内部对象都存放在这些表空间中。同时，表空间被进一步划分为段、簇和页（也称块）。通过这种细分，可以使得 DM 数据库能够更加高效地控制磁盘空间的利用率。

上图显示了这些数据结构之间的关系：数据库由一个或多个表空间组成；每个表空间由一个或多个数据文件组成；每个数据文件由一个或多个簇组成； 段是簇的上级逻辑单元，一个段可以跨多个数据文件；簇由磁盘上连续的页组成，一个簇总是在一个数据文件中；页是数据库中最小的分配单元，也是数据库中使用的最小的 IO 单元。

页：典型格式从上到下为：页头控制信息-数据-空闲空间-行偏移数组。大小可以为4kb、8kb、16kb或32kb。可以指定，默认为8kb。创建好数据库后，整个库的生命周期内，页大小不能变。

簇：簇是数据页的上级逻辑单元，由同一个数据文件中 16 个或 32 个或 64 个连续的数据页组成。在 DM 数据库中，簇的大小由用户在创建数据库时指定，默认大小为 16。假定某个数据文件大小为 32MB，页大小为 8KB，则共有 32MB/8KB/16=256 个簇，每个簇的大小为8K*16=128K。和数据页的大小一样，一旦创建好数据库，此后该数据库的簇的大小就不能改变。

段：段是簇的上级逻辑分区单元，它由一组簇组成。在同一个表空间中，段可以包含来自不同文件的簇，即一个段可以跨越不同的文件。而一个簇以及该簇所包含的数据页则只能来自一个文件，是连续的 16 或者 32 个数据页。由于簇的数量是按需分配的，数据段中的不同簇在磁盘上不一定连续。

表空间：表空间由一个或者多个数据文件组成。DM 数据库中的所有对象在逻辑上都存放在表空间中，而物理上都存储在所属表空间的数据文件中。表空间分为普通表空间/混合表空间，普通表空间只能存储普通表（非HUGE表），混合表空间两种表 都可以。

在创建DM数据库时，初始化实例默认创建 以下5 个表空间：

SYSTEM表空间：系统表空间，存放了有关DM 数据库的字典信息。

ROLL表空间：完全由DM数据库自动维护、存放事务运行过程中执行DML数据操纵语句之前的值，为访问该表的其他用户提供表的读一致性视图。

MAIN表空间：默认表空间，是混合表空间，存放业务数据。

TEMP表空间：完全由DM数据库自动维护。当用户的 SQL 语句需要磁盘空间来完成某个操作时，DM 数据库会从 TEMP 表空间分配临时段。如创建索引、无法在内存中完成的排序操作、SQL语句中间结果集以及用户创建的临时表等都会使用到TEMP表空间。

HMAIN表空间：用来存放HUGE表数据。

1.3 特点与优势

1. 内存管理

特点：

• 高效缓存：达梦数据库采用高效的缓存机制，包括数据缓冲区、共享池和其他内存结构，以提高数据访问速度。

• 自适应内存管理：根据系统负载动态调整内存分配，确保在不同负载下都能保持良好的性能。

优势：

• 提高性能：高效的缓存机制可以显著提高数据访问速度，减少磁盘 I/O 操作。

• 灵活性：自适应内存管理使得系统能够更好地应对变化的工作负载。

2. 数据存储

特点：

• 多类型数据文件：支持多种类型的数据文件，如普通数据文件、分区数据文件、索引组织表（IOT）、列存储数据文件等。

• 灵活的数据组织：支持 B 树、堆表、列存储等多种数据组织形式，满足不同场景的需求。

优势：

• 多样化存储选项：多种数据文件类型可以满足不同的存储需求，提高存储效率。

• 优化查询性能：灵活的数据组织形式可以根据查询需求优化数据存储，提高查询性能。

3. 表空间与段管理

特点：

• 表空间管理：支持多个表空间，每个表空间可以包含多个数据文件，便于管理和扩展。

• 段管理：支持段管理，每个表、索引等对象在表空间中占用一个或多个段。

优势：

• 易管理性：通过表空间和段管理，可以方便地管理和扩展数据库。

• 灵活性：段管理可以更好地利用存储空间，提高存储效率。

4. 事务与日志管理

特点：

• 事务处理：支持完整的事务处理机制，确保数据的一致性和完整性。

• 重做日志与归档日志：支持重做日志和归档日志，用于事务的持久化和恢复。

优势：

• 高可靠性：事务处理机制确保数据的一致性和完整性，提高系统的可靠性。

• 数据恢复：通过重做日志和归档日志，可以实现数据的恢复，提高系统的可用性。

5. 查询优化

特点：

• 查询优化器：采用先进的查询优化技术，根据查询条件生成最优的执行计划。

• 索引支持：支持多种索引类型，如 B 树索引、位图索引等，以提高查询性能。

优势：

• 高性能查询：查询优化器可以生成最优的执行计划，提高查询性能。

• 灵活的索引支持：多种索引类型可以更好地支持不同的查询需求，提高查询效率。

6. 安全性

特点：

• 用户管理：支持用户和角色管理，提供细粒度的权限控制。

• 加密支持：支持数据加密，确保数据的安全性。

优势：

• 细粒度权限控制：用户和角色管理可以实现细粒度的权限控制，提高系统的安全性。

• 数据加密：数据加密技术可以确保敏感数据的安全性。

7. 多语言支持

特点：

• SQL支持：支持标准SQL，兼容性强。

• 存储过程支持：支持存储过程，提高数据处理效率。

• 多语言编程：支持多种编程语言，如Java、Python等，便于开发和集成。

优势：

• 兼容性强：支持标准SQL，易于与其他系统集成。

• 开发便利：支持多种编程语言，方便开发人员进行开发和集成。

8. 高可用性与容灾

特点：

• 主备复制：支持主备复制机制，提高系统的可用性。

• 多活架构：支持多活架构，实现数据的实时同步和高可用性。

• 故障恢复：支持故障自动恢复机制，确保系统的连续运行。

优势：

• 高可用性：主备复制机制和多活架构可以提高系统的可用性，减少停机时间。

• 容灾能力：通过故障自动恢复机制，可以提高系统的容灾能力，确保数据的安全性。

 达梦社区地址：达梦数据库 - 新一代大型通用关系型数据库 | 达梦在线服务平台