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📢 先给各位来个灵魂拷问💡:当Oracle在Linux上跑着十几个进程(PMON、SMON、DBWn...)时,它在Windows上会跑几个进程?
A. 10个+(Linux直呼内行)
B. 1个(Windows表示要精简)
C. 看心情(DBA的血压也跟着看心情)
...正确答案是B,但故事远比你想象的精彩!
作为一个和Oracle打交道的老司机,第一次在Windows上看到这个现象时,差点以为数据库没启动成功😂 —— Windows“任务管理器”里孤零零的一个oracle.exe,说好的多进程架构呢?那么今天这边文章给大家介绍一下windows上进程架构的变化,众所周知在Linux上Oracle是多进程架构,但这一架构在windows上发生了变化,变成了单进程多线程架构。
博主之前系统学习过Oracle的进程结构,所以自然而然的就以为windows上也是多进程架构(我相信大部分人应该也都这样认为),这一观点在Linux/Unix环境下完全正确✅,但在Windows平台却存在根本性差异❗。
了解到windows单进程多线程这个知识点还是挺凑巧的,当时公司有Oracle在Windows系统上部署,需要我协助处理一个死锁问题,Linux系统上通常会通过 ps -ef | grep ora_命令 查看后台相关死锁进程📊,所以按照之前的Linux架构理解,就直接右键打开了“任务管理器”结果发现并没有相关的进程在后面(PS:“任务管理器”是查看windows上运行的进程、用户、服务等的,和Linux上通过 ps -ef | grep ora_命令查看后台进程是一个道理),然而“任务管理器”中只显示了一个oracle.exe进程和Oracle相关🖥️,自己也就蒙了,为啥没有其他Oracle相关的进程号,查阅官方文档才知道,Oracle在windows变成了单进程多线程架构,Oracle在Windows平台采用了完全不同的线程架构实现,所有用户进程、服务器进程、后台进程(如PMON、SMON、DBWn等)均以线程形式运行在同一个oracle.exe进程地址空间中 🧵,所以并不能通过“任务管理器”查看,需要通过“Administration Assistant for Windows”管理工具来查看Oracle实例进程下的所有线程,那么带着这个问题给大家分享一下Windows平台单进程多线程架构设计与实现,并比对Linux多进程架构。
特别说明💥:本篇文章部分理论性知识点均来源于版权归 Oracle 所有的官方公开文档手册,并结合了我个人的理解和案例演示。如有问题,请联系,会尽快处理。转载请标明出处😄
官方文档对于Oracle在Windows平台上单进程多线程架构的介绍(Oracle 12c):
Overview of Oracle Database on Windows Architecture
官方文档对于Oracle在Linux平台上多进程架构的介绍(Oracle 12c):
Introduction to Oracle Database
目录
Oracle在Windows平台上单进程多线程架构:
Oracle在Linux平台上多进程架构:
单进程多线程 VS 多进程:
windows上查看Oracle后台线程:
Oracle在Windows平台上单进程多线程架构:
如下图是Windows上的Oracle数据库体系结构,这里博主就直接上官方文档上的截图了,反而比博主直接手绘更直观。
Oracle实例在Windows服务上运行(这是一个注册到操作系统的后台进程),该服务由Windows启动,无需用户交互即可启动。它包含访问数据库所需的内存结构和线程。
客户端通过一个线程连接到Oracle实例,线程直接与进程监控器连接。内存结构包括共享池、库缓存、数据字典缓存、数据库缓冲缓存和重做日志缓冲区。
图中可以看到线程包括数据库写入线程、日志写入线程、内存管理线程、进程监控线程、进程派生线程、系统监控线程、检查点处理线程(Windows平台默认运行)、分布式恢复后台线程,以及归档处理线程(在数据库可用时是可选的)。
并且该Oracle实例包含数据文件、控制文件和重做日志文件。与数据库相关的还有参数文件、密码文件和归档日志文件。
在Windows上运行的Oracle数据库的内部进程架构采用基于线程的设计,线程是进程内运行程序指令的对象。线程允许在单个进程内实现并发操作,使进程能够在不同处理器上同时运行程序的不同部分。基于线程的架构具有以下优势:
更快的上下文切换
更简单的系统全局区分配机制,因为不需要使用共享内存
更快地创建新连接,因为线程比进程创建速度更快
减少内存使用,因为线程比进程共享更多数据结构
在内部实现上,线程模型的代码结构紧凑,与Oracle数据库主体代码分离。异常处理程序和例程会跟踪并释放资源,从而增强健壮性,避免因资源泄漏或程序异常导致的停机。
在Windows上,Oracle数据库或Oracle自动存储管理实例(包含线程和内存结构)是一个Windows服务:即向操作系统注册的后台进程。该服务由Windows启动,无需用户交互即可运行,使得数据库能够在计算机启动时自动打开。
当在Windows上运行多个Oracle数据库或Oracle自动存储管理实例时,每个实例都运行自己的Windows服务,并包含多个组件线程。每个线程对于数据库可用性都是必需的,或者是特定平台的可选线程。根据配置不同,后台进程会读写各种数据文件。
Oracle在Windows平台上所需的部分重要线程举例:
线程
描述
必选/可选
DBWO
数据库写入线程
所需
LGWR
日志写入线程
所需
MMAN
内存管理线程
所需
PMON
进程监控线程
所需
PSPO
进程派生线程
所需
SMON
系统监控线程
所需
CKPT
检查点处理线程(Windows平台默认运行)
所需
ARCO
归档处理线程(Windows平台)
所需
RECO
分布式恢复后台线程
所需
PS小提示:通过如下SQL查看正在运行的线程。
SQL> select * from v$bgprocess where paddr <> '00';
关于Oracle在Windows平台上单进程多线程架构就介绍到这里,一个oracle.exe进程扛下所有🏃♂️。下面也简单介绍一下Linux多进程架构并对比一下它们之间的区别🤷♂️。
Oracle在Linux平台上多进程架构:
如下图是Linux上的Oracle数据库体系结构,这里博主就直接上官方文档上的截图了,反而比博主直接手绘更直观。
Oracle数据库在Linux平台上采用经典的多进程架构设计,这种架构通过功能划分实现了高效的资源管理和系统稳定性。如图所示,整个体系由多个协同工作的进程组成,每个进程承担特定的职责。
核心架构组件
1. 系统全局区(SGA):SGA是Oracle实例的核心内存结构,包含多个关键子区域:
共享池(Shared Pool):存储SQL解析树和执行计划
数据库缓冲区(Database Buffer Cache):缓存数据块
重做日志缓冲区(Redo Log Buffer):临时存储重做记录
大型池(Large Pool):为特定操作提供内存分配
.............
2. 后台进程:Oracle的主要后台进程包括:
DBWn (Database Writer):负责将修改后的数据块写入数据文件
LGWR (Log Writer):将重做日志缓冲区内容写入在线重做日志文件
CKPT (Checkpoint):触发检查点,同步数据文件
SMON (System Monitor):执行系统级清理和恢复
PMON (Process Monitor):监控用户进程状态并处理异常终止
.............
3. 程序全局区(PGA):每个服务器进程拥有独立的PGA,包含:
私有SQL区域
会话内存
SQL工作区
进程间协作机制
各进程通过共享内存(SGA)和信号量进行通信,确保数据一致性和系统协调运行。这种设计既保证了各进程的独立性,又实现了高效的数据共享。
单进程多线程 VS 多进程:
一、架构对比
特性 Windows单进程多线程架构 Linux多进程架构 执行单元 单进程(ORACLE.EXE)内多线程 多个独立进程(PMON/SMON/DBWn等) 内存管理 共享同一进程地址空间 各进程有独立地址空间 上下文切换 线程切换(约1-2微秒) 进程切换(约5-10微秒) 故障隔离 线程崩溃可能影响整个实例 进程崩溃通常不会波及其他组件 监控方式 需专用工具查看线程(v$bgprocess视图) 直接通过 ps -ef
命令查看典型部署 注册为Windows服务 以守护进程(daemon)形式运行
二、Windows采用单进程多线程的深层原因
1. 操作系统内核设计差异
Windows线程模型优势:
原生线程调度器更高效(基于NT内核的线程优先级机制)
进程创建开销大(约100ms/进程 vs 线程创建约10ms)
Linux特性:
fork()
系统调用优化(写时复制技术)进程间通信(IPC)效率高(共享内存/信号量成熟)
2. 性能优化考量
连接创建速度:
Windows线程创建比进程快5-10倍
对于OLTP高频短连接场景优势明显
内存占用:
Windows线程:共享SGA/PGA,节省30%+内存
Linux进程:每个连接需独立PGA分配
3. 平台兼容性需求
Windows早期版本(如NT 4.0)对POSIX进程支持有限
服务化集成要求(必须符合Windows Service Control Manager规范)
4. 开发维护成本
统一代码库:通过
#ifdef _WIN32
条件编译实现跨平台避免为Windows重写全套IPC机制(直接使用线程同步原语)
三、关键差异可视化:
内存共享方式:
Windows:自动共享(进程内)
Linux:需显式配置IPC
故障影响范围:
Windows:线程崩溃影响整个方框
Linux:单个进程崩溃不影响其他组件
四、Oracle数据库在Windows与UNIX平台的差异(官方文档):
以下是整理成表格形式的Oracle数据库在Windows和UNIX平台的主要差异,完整说明请参考官方文档:Oracle Database Differences on Windows and UNIX
功能类别 UNIX/Linux平台特性 Windows平台特性 进程架构 多进程/线程混合模式(12.2+) 单进程多线程 自动启停 需要配置多个目录下的初始化脚本 作为Windows服务自动管理 后台作业 完善的批处理控制机制 通过任务计划程序实现 诊断工具 使用sar、vmstat等专用工具 使用性能监视器和WMI 磁盘写入 支持绕过文件系统缓存直写 同样支持绕过文件系统缓存直写 动态库 使用.so共享库 使用DLL动态链接库 安装账户 需要创建oracle用户和DBA组,禁止使用root账户 使用Windows账户体系 DB_WRITERS 通过参数配置多个写入进程 自动线程化管理 内存管理 默认内核配置通常需要手动优化 自动适配系统资源 分布式事务 无原生对应组件 通过MS DTC实现 多Oracle Home 严格遵循OFA规范 简化安装路径管理 存储选项 支持文件系统和原始分区 主要使用文件系统 服务管理 使用守护进程(daemon) 作为Windows服务运行
windows上查看Oracle后台线程:
了解了上面的内容,大家都知道了Oracle在Wndows上采用的是单进程多线程架构,因此,0race一旦启动,在任务管理器里只能看到一个oracle.exe的进程。如果想要查看Oracle的各个后台进程(Linux系统下的称谓),例如PMON、SMON、DBWn、LGWR、CKPT等,或者需要看哪些用户进程、服务器进程,可以通过如下几个步骤实现:
1)先查看Windows上运行了那些Oracle后台服务:服务器管理器——工具——服务
- Oracle ORCL VSS Writer Service:Oracle卷映射拷贝写入服务,VSS(Volume Shadow Copy Service)能够让存储基础设备(比如磁盘,阵列等)创建高保真的时间点映像,即映射拷贝(shadow copy)。它可以在多卷或者单个卷上创建映射拷贝,同时不会影响到系统的系统能。(非必须启动)
- OracleDBConsoleorcl:Oracle数据库控制台服务,orcl是Oracle的实例标识,默认的实例为orcl。oracle健康检查专家塞姆说,在运行Enterprise Manager(企业管理器OEM)的时候,需要启动这个服务(属于网页连接数据库时必要开启的)。(非必须启动)
- OracleJobSchedulerORCL:Oracle作业调度(定时器)服务,ORCL是Oracle实例标识。(非必须启动)
- OracleMTSRecoveryService:服务端控制。oracle健康检查专家塞姆说,该服务允许数据库充当一个微软事务服务器MTS、COM/COM+对象和分布式环境下的事务的资源管理器。(非必须启动)
- OracleOraDb11g_home1ClrAgent:Oracle数据库.NET扩展服务的一部分。 (非必须启动)
- OracleOraDb11g_home1TNSListener:监听器服务,服务只有在数据库需要远程访问的时候才需要。(非必须启动)。
- OracleServiceORCL:数据库服务(数据库实例),是Oracle核心服务该服务,是数据库启动的基础, 只有该服务启动,Oracle数据库才能正常启动。(必须启动)
2)首先打开“任务管理器”,可以看到oracle的主进程oracle.exe。注意:在任务管理器运行的进程其实就是Windows服务,那个服务打开了在任务管理器就可以看到
3)在Windows上查看主进程oracle.exe的各个线程,在所有程序中找到“Administration Assistant for Windows”工具
4)找到数据库(实例),右键对应的实例,选择“进程信息”,就可以看到后台线程,当然也看到看到所有的用户、服务器线程
可以看到当前orcl实例下的所有用户进程、服务器进程、后台进程(如PMON、SMON、DBWn等),这样就可以按照SQL查出的线程ID对对应的线程在系统层面进行终止操作啦!
Oracle数据库在Windows和Linux平台展现了截然不同的架构设计:Windows采用单进程多线程模型🧵,像一个全能选手包揽所有工作;Linux则采用多进程架构👥,如同专业团队分工协作。这种差异不仅体现了Oracle对不同操作系统的深度适配,更揭示了企业级软件的架构智慧✨。当然这种差异仅仅是Oracle跨平台适配的冰山一角,因此我们还是需要不断的学习才能更好的跟上技术潮流💫