在Oracle中，数据库块的结构有哪几个部分？

操作系统块是操作系统读写的最小操作单元，也是操作系统文件的属性之一。当创建一个Oracle数据库时，选择一个基于操作系统块的整数倍大小作为Oracle数据库块的大小。Oracle数据库读写操作则是以Oracle块为最小单位，而非操作系统块。

数据库块也称逻辑块或Oracle块，它对应磁盘上一个或多个物理块，它的大小由初始化参数DB_BLOCK_SIZE决定，可以定义数据块为2K、4K、8K、16K、32K甚至更大，默认Oracle块大小是8K。若一旦设置了Oracle数据块的大小，则在整个数据库生命期间不能被更改。使用一个合适的Oracle块大小对于数据库的调优是非常重要的。

OS在每次执行I/O的时候是以OS的块为单位；Oracle在每次执行I/O的时候是以Oracle块为单位。Oracle块具有以下特点：

①　最小的I/O单元；

②　包含一个或多个OS块；

③　大小由参数DB_BLOCK_SIZE决定；

④　数据库创建时设置，数据库创建后不能更改。

在Oracle中，不论数据块中存储的是表（TABLE）、索引（INDEX）或簇表（CLUSTER TABLE），其内部结构都是类似的。Oracle块的结构如下图所示：

图 3-8 Oracle 块结构图

由上图可以看出，一个Oracle块大约由数据块头（包括标准内容和可变内容，Common And Variable Header）、表目录（Table Directory）、行目录（Row Directory）、可用空间（Free Space）和行数据（Row Data）这几部分组成。图中两个箭头表示一个数据块中的可用空间区的容量是可变的。

l 数据块头（Block Header）：主要包含有数据块地址的一些基本信息（块地址，Block Address）和段的类型（表段、索引段等）。块头自上而下进行增长。

l 表目录（Table Directory）：如果一个堆组织表在此数据块中储存了数据行，那么该表的信息将被记录在数据块的表目录中。多个表可以将行存储在相同的块中。

l 行目录（Row Directory）：此区域包含数据块中存储的数据行的信息，即每个数据行片断（Row Piece）在行数据（Row Data）中的地址。一个数据块中可能保存一个完整的数据行，也可能只保存数据行的一部分。当一个数据块（Data Block）的行目录（Row Directory）空间被使用后，即使数据行被删除（DELETE），行目录空间也不会被回收。举例来说，当一个曾经包含50条记录的数据块被清空后，其块头（Header）的行目录仍然占用100字节（Byte）的空间。仅在块中插入新行时，数据库才会重用此空间。

l 可用空间（Free Space）：是指可以为以后的更新和插入操作分配的空间，大小由PCTFREE和PCTUSED两个参数影响。可用空间位于块的中部，允许头和行数据空间在必要时进行增长。当插入新行或用更大的值更新现有行的列时，行数据会占用可用空间。导致块头增长的事件包括：行目录需要更多的行条目和需要的事务处理插槽数多于最初配置的数目。块中的可用空间最初是相邻的。但是，删除和更新操作可能会使块中的可用空间变成碎片。

l 行数据（Row Data）：数据块（Data Block）中行数据（Row Data）包含了表或索引的实际数据。一个数据行可以跨多个数据块。行数据空间自下而上进行增长。

下面介绍一下与数据块存储相关的几个概念。

1、 什么是ASSM和MSSM？

段空间有两种管理方式，分别是手动段空间管理（Manual Segment Space Management，MSSM）和自动段空间管理（Auto Segment Space Management，ASSM）。

自动段空间管理（ASSM），它首次出现在Oracle 9.2中。自由列表FREELIST被位图所取代，它是一个二进制的数组，能够迅速有效地管理存储扩展和剩余区块（Free Block），因此能够改善分段存储本质。ASSM会忽略PCTUSED参数而只使用PCTFREE参数。对于MSSM而言，可以设置FREELIST、PCTUSED和PCTFREE等参数来控制如何分配和使用段中的空间。

2、 FREELIST（自由列表）

Oracle通过维护FREELIST列表来记录或更新所有可用的数据块。当执行INSERT语句时，Oracle首先在FREELIST列表上搜索可用的空闲数据块，搜索成功之后将数据插入到那个空闲块。块在FREELIST列表中的可用性由PCTFREE参数值来决定。起初一个空块在FREELIST列表上列出，并且会一直保留，直到空闲空间达到PCTFREE设定的值。当一个块被使用且达到PCTFREE设定的值之后，该块将从FREELIST列表被移除，而当数据块的可用空间低于PCTUSED值的时候，该块又会回收，即重新回到FREELIST列表。Oracle使用FREELIST方式以提高数据库性能。因此，每一个INSERT操作，Oracle仅仅需要搜索FREELIST结构，而不是搜索所有数据块。从Oracle 9i开始，引入了ASSM，它让Oracle自动管理FREELIST。在ASSM里，Oracle使用位图方式来标记数据块是否可用，这种数据块的空间管理方式比用一个列表来管理效率更高。

3、 PCTFREE（空闲率）和PCTUSED（使用率）

PCTFREE和PCTUSED这两个参数是面试中常问到的概念。它们用来优化数据块空间的使用，控制数据块是否出现在FREELIST中。当创建或者更改任何表和索引的时候，Oracle在空间控制方面使用这两个存储参数。

l PCTFREE：块中保留用于UPDATE操作的空间百分比，当数据占用的空间达到此上限时，新的数据将不能再插入到此块中。当数据块中的FREE空间小于PCTFREE设置的空间时，该数据块从FREELIST中去掉，当块由于DML操作FREE空间大于PCTUSED设置的空间时，该数据库块将被添加在FREELIST链表中。对于表和索引来说，该值默认为10%，通过查询DBA_TABLES或DBA_INDEXES视图的PCT_FREE列可以获取到该属性的值。该值适用于MSSM和ASSM。

l PCTUSED：指定块中数据使用空间的最低百分比；用于为插入一新行数据的最小空间的百分比。这个值决定了块的可用状态。可用状态的块可以执行插入操作，不可用状态的块只能执行删除和修改，可用状态的块被放在FREELIST中。该值只针对表有效，默认值为40%，通过查询DBA_TABLES视图的PCT_USED列可以获取到该属性的值。该值仅适用于MSSM。

若要修改表的PCTFREE和PCTUSED的值，可以使用ALTER语句修改。需要注意的是，修改之后只对新块起作用，若要对表中原有的块起作用，则可以使用MOVE重新组织表，SQL语句如下所示：

1ALTER TABLE T_TEST_LHR PCTFREE 20;
2ALTER TABLE T_TEST_LHR MOVE;