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Oracle 12c多租戶特性詳解：從Schema到PDB的變化與隔離
（題圖來自Oracle VP , Sally Piao的攝影佳作，感謝攝影師授權）
編輯手記：Oracle 12c的多租戶特性是Oracle Database曆史上最重要的革新之一，在雲時代這一特性展現出強大的整合威力，這篇文章來自<深入解析Oracle>一書的摘錄。
在Oracle Database 12c版本中，一個重要的新特性：插接式數據庫（Pluggable Database）被引入進來。在12c之前的版本中，Oracle數據庫中的多用戶管理通過Schema – 模式管理方式來實現，而在12c中，插接式數據庫在更高級別實現了進一步的隔離。
1. 插接式數據簡介
插接式數據庫由一個使用 CDB（Container Database）選項創建的容器數據庫和一個或多個 PDB（Pluggable Database）組成，CDB 作為容器容納 PDB，而 PDB 彼此隔離，就像一個獨立的數據庫般在 CDB 中存在。
CDB 需要在創建數據庫時指定選項，如下圖所示，必須選擇“創建為容器數據庫”選項，然後才能夠在其中創建 PDB，在 CDB 之外的常規數據庫中是不能夠包含 PDB 的。以下頁麵中，選擇包含了1個 PluggableDatabase，CDB 和 PDB 的名稱就在這個頁麵分別指定：
在完成 CDB 的創建之後，可以登陸到數據庫，查詢數據庫的創建模式，在 v$database 和 v$instance 視圖中都可以找到相應信息，CDB 為 YES 顯示該數據庫為 CDB 模式：
PDB 是一組 Schema 的集合，在 CDB 中作為一個獨立的組件容器而存在。從這個意義上說，PDB 也是一種容器（Container）， 而 CDB 中可以存在多種不同類型的容器。
2. CDB 的組成
每個 CDB 通常包含如下容器（Container）：
① ROOT
Root 是一個係統提供的容器，用於存儲公用用戶，公用用戶可以連接到其他容器，可以查看係統級元數據，這個 Root 容器被命名為 CDB$ROOT.
以下兩種查詢方式顯示了這個 Root 容器的名稱：
以下查詢整合輸出了CDB的詳細信息：
② Seed PDB
種子 PDB 是一個係統級模版，CDB 可以用這個模版創建其他 PDB，種子 PDB 的名稱是 PDB$SEED，其中的對象不能被修改。
種子 PDB 數據庫的模板存儲於 $ORACLE_HOME/assistants/dbca/templates/ 目錄下，以壓縮格式提供，其命名為：pdbseed.tar.gz。解壓縮這個文件，其中包含如下幾個文件：
這其中最為主要的是 SYSTEM 和 SYSAUX 表空間文件，這是一個種子數據庫，已經內置了字典對象，如果使用模板方式建庫，PDB 則由此克隆創建出來。
在創建數據庫時，如果選擇定製數據庫方式創建，則模板文件會自行創建出來，不需要使用模板中的文件。
容器 CDB$ROOT 和 PDB$SEED 對於一個插接式數據庫來說是必須的基本組件，這兩者構成了插接式數據庫的基礎支撐。其關係如下圖所示：
③ PDB
PDB 是用戶基於特定需求建立的對象容器，在創建 CDB 時，可以不同時創建 PDB，PDB 隨後可以根據用戶的需求創立。
以下示意圖顯示，CDB 中包含了 CDB$ROOT，PDB$SEED 和兩個用戶 PDB，兩個 PDB 分別用於 SALES 和 HR 業務應用。
上圖中，以 USB 移動硬盤的方式表現 PDB，正是突出了 PDB 的 plug 和 unplug 特點，由圖中可以直觀的了解到插接式數據庫的主要特性：
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可以通過現有數據庫快速配置和部署新的環境；
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通過 unplug 和 plug 可以快速進行數據庫遷移和整合；
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集中的部署可以加快升級遷移的過程，縮減維護成本；
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方便的整合和拆分方式便於集中部署或在壓力過大時迅速拆分部署；
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分離管理員的職責，強化安全管理；
如上所述，插接式數據庫的一個巨大便利是，可以簡化數據庫的整合遷移，降低管理成本。在一個大型企業中，可能存在幾百上千個數據庫實例，而隨著硬件性能的提升，這些數據庫的資源利用率可能很低，不僅浪費硬件資源，也加重了管理負擔，按照以前版本的功能進行整合或拆分，通常要進行導出導入（Expdp / Impdp 等），不僅複雜，而且涉及很多變更，通常讓人望而生畏。
而如果使用插接式數據庫，則可以輕鬆的將數據庫整合，當負載過高時，又可以遷移至獨立的服務器，整個過程對應用完全透明，主要通過文件複製即可完成，這對於數據庫的分分合合將是一個福音。
3. 元數據的隔離
CDB 與 PDB 的隔離隨之帶來了一係列的好處，如元數據的分離。
在一個 Non-CDB 的數據庫中，數據庫自身的元數據和用戶元數據是混合存儲的，如創建圖示中的 EMP、DEPT 等數據表，其對象信息、表信息等都要存儲在 OBJ$、TAB$ 等數據字典中，這在某些特殊情況下，可能會引起核心數據字典的性能衰減和故障：
在 CDB 的模式下，由於 PDB 具有獨立的 SYSTEM 和 SYSAUX 表空間，其元數據和係統元數據自然分離，用戶數據的字典信息也就無需再記錄到係統的元數據中，這對於核心的元數據是一種更好的隔離和保護，下圖描述了在 CDB、PDB 模式下用戶數據和元數據的分離關係，其中數據字典元數據也就是 Root Container：
4. CDB 的內存管理
在內存管理上，SGA 統一分配，PDB 各自的內存對象通過 ID 進行區分，下圖示意了 PDB 的內存管理示意，不同的 PDB 在 SGA 中統一分配內存，通過各自標識進行空間管理和識別（通過ID標識，但是內存是融合管理的）：
以下來詳細分析一下 Oracle 的 PDB 內存管理。首先啟動數據庫，SGA 在實例啟動過程中創建分配：
這個測試數據庫中包含如下 PDB：
初始的，兩個用戶 PDB 並未打開，內存分配情況如下：
可以看到有三個 Container 分配了一係列的內存條目，這三個容器分別為0、1、2.其中0號容器是 CDB 實例：
1號 Container 是 CDB$ROOT :
如前所述，2號 Container 是 PDB$SEED.
查詢 X$BH，可以看到不同 Container 的內存分配：
打開一個 PDB：
可以看到相應 Container 的 Buffer Cache 和 Shared Pool 對象等都已經分配：
繼續打開下一個 PDB，觀察內存分配情況：
查詢 v$sgastat 視圖可以獲得一個 PDB 的 Shared Pool 內存分配情況：
同樣 PGA 的內存分配也是通過 CON_ID 區分不同 PDB 的 PGA 內存使用：
如下通過內存轉儲命令，可以分級轉儲 PDB 的 Buffer Cache 內容：
可以觀察到對於不同 PDB 的 Buffer Cache 內容轉儲：
最後更新：2017-07-18 11:33:28