Oracle Database

Oracle Database является одним из лидеров рынка СУБД наряду с Microsoft SQL Server и IBM Db2. Среди крупных серверов часто используются машины Sun Fire под управлением Solaris, а также железо IBM. В средних вычислительных системах поддерживаются почти все варианты Unix, а также OpenVMS. Linux давно рассматривается компанией как стратегическая платформа, и занимает значительную долю инсталляций. Windows благодаря широкой распространённости также полноценно поддерживается. Согласно DB-Engines Ranking, Oracle Database — самая популярная СУБД^[4].

СУБД Oracle доступна бесплатно в редакции Express Edition (XE), однако ограничения в ней жёстче, чем у аналогичных бесплатных версий, например IBM Db2: отсутствует загрузка Java-классов в базу (доступ разрешён только через JDBC, но не напрямую), лимит оперативной памяти 1 ГиБ, ограничение на 1 ядро процессора и максимальный объём пользовательских данных 11 ГиБ.

Для учебных целей Oracle Database можно свободно загрузить с официального сайта. Технических ограничителей в виде лицензионных серверов или ключей не применяется; доступны и другие продукты компании.

С версии 10g реализована концепция Oracle Grid — архитектуры, ориентированной на распределённые ресурсы (буква «g» — сокращение от Grid), основой которой является активный кластер (Real Application Cluster, RAC). С версии 10g доступен встроенный менеджер кластера Oracle Cluster Ready Services (впервые появился с версии 9i для Linux, позднее для Windows и других платформ). Буква «c» в названии версии 12c указывает на акцент на облачные решения^[5].

Поскольку SQL — описательный язык, в Oracle была реализована собственная процедурная надстройка PL/SQL (Procedural Language/SQL). Команды PL/SQL могут выполняться как анонимные блоки или сохраняться в базе как хранимые процедуры.

Oracle Database поддерживает хранение XML-структур (XMLDB, XDK), хранение нереляционных данных (видео, музыка, документы и др.) посредством типов BLOB и CLOB, индексирование множества форматов (с возможностью расширения пользовательскими обработчиками), хранение пространственных данных и их индексация (дополнение Spatial).

В системе по умолчанию используется уровень изоляции транзакций «Read committed» — запросы получают данные в том виде, в котором они были зафиксированы на начало выполнения запроса. Можно выбирать и иные режимы (Serialize, Read only). Два оставшихся уровня SQL-стандарта («Read uncommitted», «Repeatable read») не поддерживаются. Благодаря хранению информации для откатов чтение и запись не блокируют друг друга.

• Соответствие ACID
• Кроссплатформенная поддержка распределённых баз данных
• Data Warehouse-функциональность
• Месседжинг, включая JMS
• OLAP и Data Mining
• Гибкое резервное копирование (блочное/строчное)
• Исполнение кода Java в СУБД
• Поддержка хранимых процедур (PL/SQL, Java — в XE только PL/SQL)
• Регулярные выражения в запросах
• Версионирование таблиц (долгосрочные транзакции)
• Технология Virtual Private Database^[6]
• Механизмы отказоустойчивости (кластеризация Oracle RAC, резервные БД (Data Guard), откат изменений)
• Data Warehouse: поддержка CLOB/BLOB, партицирование, переносимые табличные пространства, большие пространства (до 128 ПиБ), битовые индексы, star-трансформация, поддержка распределённых БД
• Богатая библиотека SQL-функций и возможность расширения (UDF)
• Стоимостный оптимизатор запросов
• Развёрнутая система безопасности, контроль доступа по строкам и столбцам, роли и политики
• Аудит действий пользователей
• Ресурсный менеджер (CPU, память, ввод-вывод)
• Автоматические советы по тюнингу с версии 10g (ADDM, Advisors)
• Индексированные таблицы (таблицы реализованы как индекс)
• Собственный расширяемый язык PL/SQL (в т. ч. с JIT-компиляцией)
• Глубокая интеграция с Java с версии 8i
• Расширения: Oracle Spatial and Graph (пространственные БД)
• Встроенный полнотекстовый поиск (Oracle Text)
• Коннекторы к Big Data/Hadoop^[7]

Oracle Database, как и большинство СУБД, не полностью совместима с действующим SQL-стандартом — частично из-за того, что ранние версии появились до утверждения ANSI SQL. Тем не менее, поддерживается современный синтаксис JOIN, а также ряд других стандартов ANSI.

К ключевым отличиям относятся:

• Тип date хранит не только дату, но и время.
• Нет типа данных boolean.
• Тип number включает несколько нарезок: dec, decimal, numeric, double precision, float, int, integer, smallint, real^[8].
• Пустые строки не различаются с NULL.
• В UNION значение NULL работает только со строками.
• Тип для строк переменной длины называется VARCHAR2 и ограничен 4 000 байт (с версии 12 — до 32 767 байт). ANSI-тип VARCHAR поддерживается, но хранится как VARCHAR2. В ранних версиях VARCHAR хранил до 2 000 знаков, а последовательности пробелов трактовались как NULL.

Экземпляр Oracle Database состоит из:

• одного или нескольких слушателей (listener),
• одной или нескольких инстанций (instance) — непосредственно СУБД,
• набора файлов БД (database) — собственно базы данных.

Файлы базы могут одновременно обслуживаться несколькими инстанциями (режим Oracle RAC), но каждый экземпляр работает только с одним набором файлов.

Обрабатывает входящие запросы на соединение и перенаправляет клиентов к нужным инстанциям. Запускает серверные процессы по мере необходимости.

Распределяет ресурсы процессора и памяти. Состоит из ряда серверных (foreground, background) процессов и общего разделяемого блока памяти. Основные процессы:

• Database Writer (DBWR) — записывает изменения на диск;
• Log Writer (LGWR) — сохраняет redo-логи;
• Archiver (ARCH) — архивирует журналы redo при архивном режиме;
• System Monitor (SMON) — поддерживает целостность и при сбоях инициирует recovery;
• Process Monitor (PMON) — следит за процессами Oracle.

Инстанция идентифицируется по ограничителю SID, указываемому при подключении; конфигурация хранится в tnsnames.ora.

Инстанция использует несколько типов служебных файлов:

• Параметрические — настройки и контрольные данные;
• Трассировочные — для диагностики;
• Alert-файлы — для сообщений об ошибках.

Данные хранятся на файловой системе, raw-устройствах или в дисковых группах ASM. Ключевые типы файлов:

• Data-files — содержат собственно данные;
• Redo-log — журналы для отката/повтора транзакций;
• Control-files — структурная и состояниивая информация (номера изменений, карта файлов и журналов).

Для работы с Oracle Database существуют как фирменные, так и сторонние инструменты.

• Собственные средства Oracle:
  • SQL*Plus — консольная утилита для администрирования и работы с базами Oracle^[9].
  • SQL Developer — бесплатная графическая IDE на Java для работы с объектами СУБД, написания и отладки SQL/PLSQL, анализа БД; может работать с другими СУБД.
  • Oracle Enterprise Manager (Java-консоль; поддержка прекращена), а также Database Control и Grid Control — веб-интерфейсы для администрирования БД и кластеров.
  • Data Guard Control, Server Control — консольные инструменты для управления резервными БД, сервисами, кластерами.
  • JDeveloper — интегрированная среда разработки для Java и Oracle.

• Инструменты сторонних производителей:
  • TOAD (Quest Software) — графическая работа с Oracle.
  • TOra — open source среда для Oracle и PostgreSQL.
  • SQL Navigator (Quest Software) — ранее поддерживался, теперь преимущество у TOAD^[10].^[11]
  • PL/SQL Developer (Allround Automations), Omega9, SQL Workbench/J, QueryAdvisor, DBShadow, Aqua Data Studio, SQuirreL SQL Client (графические клиенты для разных СУБД и сценариев).

В течение многих лет Oracle лицензировала продукты по числу ядер процессора (а не сокетов, как Microsoft) или по числу «именованных» пользователей. В Enterprise Edition эта практика сохраняется: на Intel нужна лицензия на каждые 2 ядра, на SPARC — на 4.

Для Standard Edition и Standard Edition One лицензирование также возможно по числу сокетов. Изменения политики в Standard Edition с 12c, а также общая политика лицензирования для виртуализированных сред вызывали критику пользователей^[12].

Express Edition можно бесплатно использовать и распространять в составе собственных решений без необходимости получения лицензии.

История Oracle Database связана с работами Эдгара Кодда (IBM, 1970-е), чьи исследования вдохновили Ларри Эллисона на разработку собственной базы данных — Oracle. Первая коммерческая версия вышла сразу как V2 (опасаясь, что продукт с номером 1 будет восприниматься как незрелый).

Практику лицензирования Oracle Database критикуют многие пользователи^[14].

Одним из первых сотрудников Oracle в 1977 году был Брюс Скотт^[15]; его дочь назвала кошку Тайгер. Так возник учётная запись «scott» с паролем «tiger» — до сих пор используемая для демонстраций.