Oracle數據庫

ORACLE數據庫是由甲骨文公司于1979年開發(fā)的一種關系數據庫。Oracle數據庫由多個關系組成，包括表、視圖、索引、序列、存儲過程等。它是一個以數據為中心的信息庫，反映了數據之間的關系。Oracle數據庫適用于Windows、Linux、UNIX等操作系統(tǒng)。

1977年，勞雷爾·埃里森、鮑勃·邁納和埃德·奧茨共同創(chuàng)建了軟件開發(fā)實驗室（SDL，甲骨文的前身）并開發(fā)了甲骨文。1979年，Oralce公司推出了第一個基于SQL標準的關系數據庫Oralce 2的商業(yè)版本，該版本是用匯編語言開發(fā)的，然后在1983年推出了用C語言開發(fā)的Oracle 3。從1998年到2001年，Oracle公司發(fā)布了Oracle 8i和Oracle 9i版本的I（Internet）系列。然后從2003年到2007年，開始了g（grid）網格系列的研究，發(fā)布了Oracle 10g和Oracle 11g版本。甲骨文從2013年開始研究c（云）云系列，并發(fā)布了Oracle 12c，之后版本不斷更新迭代。2023年，代號為“App Simple”的Oracle 23c發(fā)布。

Oracle數據庫因其良好的并行處理能力、良好的系統(tǒng)移植性、使用方便和強大的功能而被廣泛應用于各個領域。它是一種高效、可靠、高通量的數據庫解決方案，可滿足銀行、醫(yī)院、保險等企事業(yè)單位開發(fā)大規(guī)模數據庫的需求。到2022年，根據DB-Engines公布的最新排名，Oracle數據庫的受歡迎程度是世界第一。

早期發(fā)展

1970年，IBM研究員Edgarh Ted Cod發(fā)表了一篇論文《大規(guī)模共享數據庫數據的關系模型》。當時，當層次模型和網絡模型的數據庫產品在市場上占據主要地位時，本文拉開了關系數據庫軟件革命的序幕。1977年，拉里·埃里森、鮑勃·邁納和埃德·奧茨在硅谷共同創(chuàng)立了一家名為“軟件開發(fā)實驗室”的軟件公司（SDL），這就是甲骨文公司的前身。在看到Cod的論文后，Oates與Ellison和Miner進行了討論，并共同計劃建立一個商業(yè)關系數據庫管理系統(tǒng)（RDBMS）。

1979年，Oracle公司推出了世界上第一個基于SQL標準的關系數據庫Oracle 2，可用于DEC公司的PDP-11計算機。它是第一個商業(yè)關系數據庫。它基于匯編語言開發(fā)，集成了相對完整的SQL實現(xiàn)，包括子查詢、連接等功能，但軟件不穩(wěn)定，缺少事務處理等重要功能。

編程語言發(fā)展

隨著高級語言的發(fā)展，1983年3月，Oracle公司發(fā)布了由C語言開發(fā)的Oracle 3，這使Oracle具有了一個關鍵的特征——可移植性。它還引入了SQL語句和事務的原子性——SQL語句要么成功要么全部失敗，事務要么全部提交要么全部回滾。1984年，Oracle公司發(fā)布了Oracle 4，它增加了讀取一致性，并確保用戶在查詢期間可以看到一致的數據。1985年，甲骨文發(fā)布了Oracle 5。成為第一批可以在客戶機/服務器模式下運行的RDBMS產品，這意味著在桌面客戶機上運行的業(yè)務應用程序可以通過網絡訪問數據庫服務器。隨后在1986年發(fā)布了Oracle版，它支持分布式查詢，并允許通過一次性查詢訪問存儲在多個位置的數據。

1988年，Oracle版本發(fā)布，并引入了PL/SQL過程化SQL語言，包括條件處理、循環(huán)、分支、變量和錯誤處理。還介紹了行級鎖和在線熱備份功能的重要特點，使數據庫能夠在使用過程中創(chuàng)建在線備份，增強了其可用性。1992年基于Unix的Oracle 7的發(fā)布最終確立了Oracle數據庫在數據庫市場的主導地位，它增加了許多新功能，包括分布式事務處理功能、增強的管理功能、用于應用程序開發(fā)的新工具和安全方法，以及強大的網格能力和系統(tǒng)易于擴展和開發(fā)的優(yōu)勢。

隨著面向對象語言的發(fā)展，Oracle第8版于1997年發(fā)布，它支持面向對象開發(fā)和新的多媒體應用程序，為支持互聯(lián)網和網格計算奠定了基礎，并開始具有同時處理大量用戶和海量數據的特點。

Oracle網絡系列數據庫

隨后在1998年，Oracle 8i版本發(fā)布，其中I代表Internet。這個版本增加了許多旨在支持互聯(lián)網的特性，并為數據庫用戶提供了Java支持。它成為第一個完全集成本地Java運行時環(huán)境的數據庫，Oracle存儲過程可以用Java編寫。在2001年6月的Oracle開放世界大會上，Oracle發(fā)布了Oracle 9i，它強調對網絡計算的支持，更適合企業(yè)級的高強度網絡計算。還有一項最重要的技術，真正的應用集群（RAC）——集群技術。

網格系列的Oracle數據庫

Oracle專注于網格的發(fā)展，并開始了網格版本的進程。2003年，Oracle開放世界大會上還發(fā)布了新版本的Oracle 10g，其中G代表grid，這是第一個為網格計算設計的數據庫。它可以從單個實例遷移到網格計算模式，而無需更改一行代碼。它還具有獨特的安全性，可以滿足隱私、合法合規(guī)和數據集成的需求，并可以借助集群技術為用戶提供不間斷的可用性、可擴展性和低成本的集群模式。

2007年，Oralce公司進行了全面創(chuàng)新，發(fā)布了Oracle 11g版本，實現(xiàn)了根據用戶需求進行信息申報周期管理等多項創(chuàng)新，提高了系統(tǒng)性能的安全性。增加了對RDID標簽、DICOM醫(yī)學圖像和3D空間等重要數據類型的支持，并加強了對二進制XML和性能優(yōu)化的支持。

Oracle云系列數據庫

隨著云計算的發(fā)展，在G版本之后開始了C版本的開發(fā)。2013年，Oracle 12c正式發(fā)布，C代表cloud，意思是云計算。與之前的11g版本相比，該版本采用了多租戶管理的概念，通過可插拔結構實現(xiàn)數據庫集群結構，共享操作系統(tǒng)和數據庫，并以云的形式直接向客戶提供數據庫，這也成為Oracle數據庫架構的最大變化。

Oracle數據庫

2015年，Oracle商業(yè)智能12c（Oracle BI 12c）正式推出，它使企業(yè)能夠在企業(yè)分析平臺上混合任何數據并進行可視化分析。2018年，甲骨文18c發(fā)布。該版本功能變化不大，但已全面逐步完善，在性能、高可用、多租戶、安全、數據倉庫和開發(fā)等方面進行了升級和改進。

2019年，甲骨文19c發(fā)布。作為Oracle 12c和18c系列產品的長期支持產品，該版本提供了最高級別的版本穩(wěn)定性以及最長的支持服務和錯誤修復幫助。此版本中的新功能:一些功能可以在靜默模式下使用，添加了自動索引功能，增強了內存中外部表的大數據和性能，并定期清除閃回日志。

2021年，云融合數據庫Oracle 21c正式發(fā)布。新版本包含200多項新創(chuàng)新，包括不可變塊鏈表、數據庫中的JavaScript、原生JSON二進制數據類型、數據庫中用于機器學習的AutoML、持久內存存儲以及增強的內存、圖形處理性能、數據庫表拆分、多租戶和安全功能。

2023年，Oracle 23c版本正式發(fā)布。Oracle 23c的代號為“App Simple”，它專注于通過聲明預期結果（而不是手動編碼）來簡化數據專業(yè)人員、開發(fā)人員和數據用戶與數據交互的方式。該數據系統(tǒng)使用新的數據庫技術（如JSON、關系二進制視圖和AI向量搜索）和新的自然語言接口函數來生成解決方案。Raft復制——也是為了確保數據完整性和無縫操作而引入的。

Oracle架構

Oracle以數據為中心，構建于操作系統(tǒng)之上。為了訪問數據，所有Oracle工具都必須采用SQL和PL/SQL技術來通過Oracle core處理該SQL語句。您可以使用Oracle提供的各種工具:SQL*Plus、Oracle*Forms、Pro*C、Oracle*Menu、Oracle*ReportWriter等。生成應用系統(tǒng)（用戶自己編寫的各種應用系統(tǒng)），如人事管理系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)等。，包括Oracle自己提供的應用軟件。如甲骨文財務、甲骨文制造等。

Oracle流程結構

進程是一條“控制線索”，是多用戶操作系統(tǒng)下協(xié)調多任務的機制。Oracle數據庫是一個復雜的多用戶系統(tǒng)，需要一套完整的進程管理機制來控制整個系統(tǒng)的正常運行。例行公事是甲骨文流程管理機制的核心。無論Oracle運行在何種硬件平臺或操作系統(tǒng)上，每個運行的Oracle數據庫都有一個與之相關的例程。Oracle啟動后，它將在內存中分配一個區(qū)域，稱為系統(tǒng)全局區(qū)（SGA）。同時，當Oracle啟動時，會產生一組后臺進程，這些進程被稱為Oracle例程。Oracle通過例程有效地管理數據庫的數據，并為訪問數據庫的所有用戶提供服務。在多進程Oracle系統(tǒng)中，進程可以分為兩類:Oracle使用的用戶進程和服務進程、共享服務進程、調度進程和后臺進程。

用戶進程、服務器進程和程序全局區(qū)構成了用戶環(huán)境，用戶進程在其中發(fā)布和執(zhí)行SQL語句。當用戶連接到Oracle服務器時，Oracle會創(chuàng)建一個服務器進程與之交互，并代表用戶完成與Oracle數據庫的交互。程序全局區(qū)是一個特定于用戶的內存結構，用于存儲用戶連續(xù)執(zhí)行SQL語句的相關信息。

Oracle關系系統(tǒng)的組成

Oracle數據庫由多個關系組成，包括表、視圖、索引、序列、存儲過程、觸發(fā)器等。其中，表是數據庫的核心，存儲數據記錄的視圖是表數據的邏輯呈現(xiàn)，索引提高了數據檢索的效率，序列用于生成唯一標識，存儲過程是一組SQL語句的封裝，觸發(fā)器是對數據庫操作的響應機制。這些關系相互作用形成一個完整的數據庫系統(tǒng)。Oracle數據庫的關鍵是如何理解數據之間的關系，以數據為中心，然后構建反映這些關系的信息庫。

Oracle數據類型

Oracle數據庫的關鍵是如何理解數據之間的關系，以數據為中心，然后構建反映這些關系的信息庫。在Oracle數據庫中，數據按行存儲在表中，每行包含幾列，每列可以指定一種數據類型。在存儲表中每列的值時，存儲一個字節(jié)的長度參數和一個字節(jié)的列標志。基本數據類型有:字符、數字、日期、長整型、原始數據和長原始數據、ROWID等。

基本數據類型

CHAR數據是字符數據，可以存儲為可變長度的ASCII或EBCDIC字符串，并可用于存儲字母數字字符。中文甲骨文可用于存儲中文字符，在構建表時，定義為char類型的列中最多可存儲240個字符。數字數據類型是數字數據，可以存儲精度為38位的這么大的數字。您可以指定精度和比例。當指定的精度小于實際值長度時，將根據實際數據長度自動存儲。數字數據以可變長度格式存儲，從冪和符號字節(jié)開始，后面是數據字節(jié)。

LONG數據類型的列可以保存長度為65，536個字符的可變長度字符串。長數據是一個非結構化的數據字節(jié)組，長數據類型的列主要用于存放字符數組或短文檔。定義為LONG的列可用于選擇列表、SET語句和INSERT語句中。

RAW和LONG RAW數據類型用于表示ORACLE不解釋的面向字節(jié)的數據，主要用于存儲二進制數據或字符串。RAW類似于CHAR數據，LONG RAW類似于LONG。不同之處在于，RAW對存儲的字節(jié)的含義不做任何假設，當它由SQL.NET傳輸時，它不會進行任何轉換。這也是長生和長的區(qū)別。

ROWID是由ORACLE RDBMS系統(tǒng)定義和更新的邏輯列名，只能由用戶查詢。返回的內容是該行的地址。ROWID具有訪問特定行、檢查表需要多少存儲空間以及獲取行級鎖的功能。ROWID不存儲在數據庫中，它不是一列數據。您不能添加、刪除、更改和查詢ROWID。

Oracle數據庫的存儲結構可以分為邏輯存儲結構和物理存儲結構。對于這兩種存儲結構，Oracle分別進行管理。邏輯存儲結構是Oracle內部組織和管理數據的方式，而物理存儲結構是Oracle外部組織和管理數據的方式。

邏輯存儲結構

Oracle在邏輯上將保存的數據分成小單元進行存儲和維護，更高級別的邏輯存儲結構由這些基本的小單元組成。邏輯結構的類型可以分為:塊）-》區(qū)）-》段）-》表空間。其中，塊是Oracle用來管理存儲的最小單位，也是最小的邏輯存儲結構。Oracle數據庫在輸入和輸出時是以塊為單位進行讀寫的，塊的大小是在創(chuàng)建數據庫時確定的，并且以后不能修改。區(qū)域是比塊高一級的邏輯存儲結構，由連續(xù)的塊組成，是Oracle分配和回收存儲空間的最小單位。一個片段由多個連續(xù)或不連續(xù)的區(qū)域組成。當用戶在數據庫中創(chuàng)建具有實際存儲結構的各種對象（具有數據的對象）時，例如表和索引，Oracle將為這些對象創(chuàng)建段。表空間:最高的邏輯存儲結構，數據庫由多個表空間組成。常見的表空間有:數據表空間、系統(tǒng)表空間、回滾表空間和臨時表空間。

物理存儲結構

Oracle數據庫在邏輯上由一個或多個表空間組成，每個表空間在物理上由一個或多個數據文件組成，每個數據文件由數據塊組成。因此，在邏輯上，數據存儲在表空間中，但在物理上存儲在與表空間對應的數據文件中。構成數據庫的物理文件主要包括:數據文件，存儲數據庫數據；用于存儲數據庫基本信息的控制文件；重做日志文件并歸檔對數據的更改。

SQL*Plus

SQL*Plus是一個關于ORACLE RDBMS的即興交互式終端接口程序。在SQL*Plus環(huán)境下，有兩種命令可以使用:一種是SQL語言，另一種是SQL*Plus的特殊命令。使用SQL語言可以完成數據定義、存儲控制、數據操縱、數據查詢等功能；使用SQL*Plus特殊命令可以完成編輯、存儲和調用命令以及格式化報告的功能。

SQL*Forms

SQL*Form是屬于第四代語言的應用軟件開發(fā)支持工具。它通過允許用戶快速開發(fā)基于屏幕格式的應用程序，提供了一種直觀、方便和交互式的數據庫操作方法。使用SQL*Forms，用戶可以運行已建立的Forms應用程序，并通過操作一些功能鍵來完成對數據庫的查詢、更新、刪除、插入和統(tǒng)計操作。SQL*Forms面向應用軟件開發(fā)人員，窗口技術是ORACLE RDBMS采用的技術之一。窗口是屏幕中一組邏輯相關的填充項目、可用操作和選擇項目。SQL*Forms提供了多級窗口。進入窗口意味著系統(tǒng)打開該窗口顯示在屏幕上并可以在該窗口中工作。

SQL*Report

SQL*Report是一個報告生成工具，它包括兩個實用程序:報告生成器程序（RPT）和報告文本格式化程序（RPF）。它們必須結合使用才能從數據庫中提取數據并生成包含所需數量的數據庫信息的報告。報告生成器RPT通過SQL語句提取數據庫信息，報告文本格式化程序RPT根據文本中包含的命令格式化信息。一個報表程序一般由選擇宏、正文宏、頭宏和腳宏組成。報表程序的編寫是解釋報表中使用的變量，編譯SELECT宏、body宏、header宏和一些有特殊用途的宏，最后用REPORY語句鏈接起來。

SQL*Calc

SQL*Calc是第四代語言應用程序開發(fā)支持工具，用于用戶快速生成報表，為操作ORACLE數據庫、進行統(tǒng)計計算和快速制表數據提供了有效手段。SQL*Calc的工作屏幕格式是一個表格工作頁面，允許用戶直接控制光標在屏幕上繪制表格線，可以直接填寫計算公式、SQL語句和特定的文本內容。使用SQL*Calc，您可以從數據庫中查詢所需的數據，在屏幕上進行修改，形成最終報告，并以多種方式輸出。SQL*Calc制表命令是一個樹形結構。

SQL*Net

SQL*NET是Oracle公司的遠程數據庫訪問包，實現(xiàn)了網絡環(huán)境下客戶端與服務器的連接和通信。SQL*NET使用TNS（透明網絡底層）和符合工業(yè)標準的網絡協(xié)議連接客戶端和服務器，并建立ORACLE會話，接收來自TNS監(jiān)控進程的與數據庫連接的請求，并將控制權交給數據庫服務器，以建立和維護它們之間的信息轉換。SQL*NET由V1和V2版本組成。早期的SQL*NET V1由兩部分組成:與ORACLE RDBMS和所有工具連接的SQL*NET組件，以及SQL*NET協(xié)議驅動程序。在SQL*NET V2中，SQL*NET驅動程序已經過重新設計以提供常規(guī)網絡操作，所有常規(guī)網絡操作和協(xié)議制定支持都已被TNS和ORACLE協(xié)議適配器取代。

PRO*C

PRO*C、PRO*COBOL、PRO*FORTRAN等PRO*系列是ORACLE公司提供的可編程接口產品。您可以使用C語言等編程語言來操作ORACLE數據庫中的數據。操作方法之一是在C語言程序中嵌入SQL語句。編寫的程序稱為PRO*C程序，通過PRO*C程序可以方便地實現(xiàn)特定表格的輸出。

應用醫(yī)學信息：隨著計算機技術、數據庫和網絡技術的快速發(fā)展，數字化信息已經滲透到社會的各個領域，醫(yī)院也加快了數字化建設的步伐，特別是以數據庫為核心的醫(yī)院信息系統(tǒng)不斷發(fā)展。Oracle數據庫的真正應用，集群技術RAC為醫(yī)院龐大的數據量和復雜的業(yè)務流程提供了強有力的支持。它由兩臺或多臺同構計算機和共享存儲設備組成，提供強大的數據庫處理能力和容錯能力，并確保連續(xù)的數據訪問。同時，Oracle RAC可以根據醫(yī)院業(yè)務需求的變化進行擴展以滿足任何性能要求，并且可以最大限度地降低醫(yī)院的采購成本和運營復雜性。水平和垂直伸縮特性為其向任何方向擴展提供了平臺，并支持醫(yī)院業(yè)務的增長。因此，應用系統(tǒng)的開發(fā)、管理和變更管理變得更加簡單，從而降低了成本。

向國家統(tǒng)計局申請：國家統(tǒng)計局（NBS）是國家重要信息收集和信息處理的中央機構，它希望與國務院各主要部委和各省市的信息系統(tǒng)交換信息。然而，其信息系統(tǒng)包含許多模型，如DEC、HP、CDC和美國電話電報公司的模型，Oracle數據庫系統(tǒng)幾乎可以使用任何計算機來建立基于SQL的可移植應用系統(tǒng)，并連接不同計算機上的許多應用程序以形成功能強大的分布式數據庫環(huán)境。因此，NBS采用Oracle數據庫產品。

應用于農業(yè)信息化：大數據時代，農業(yè)信息化發(fā)展遇到瓶頸。與傳統(tǒng)農業(yè)相比，信息全球化極大地改變了農業(yè)的發(fā)展。Oracle數據庫以分布式數據處理為中心，可以提供一個集中、開放和全面的信息管理系統(tǒng)。將Oracle數據庫應用于農業(yè)信息技術的發(fā)展，可以提高農業(yè)資源的管理和決策指揮能力。利用信息技術，快速、自動、高效地采集和存儲農業(yè)資源環(huán)境中的重要數據，然后通過發(fā)現(xiàn)、整理和分析問題，高效地解決問題。通過與Oracle數據庫的結合，開發(fā)了信息采集技術、模擬種植技術和資源處理技術。