致敬Oracle-YashanDB的存储架构

YashanDB的文档里提供了一份《YashanDB 概念手册》，这应该是致敬Oracle的一本手册。虽然说目前这本手册的质量不高，不过有总比没有好。昨天我利用空暇翻阅了一下这本手册，期间也对某些地方写得不够详尽，向崖山的朋友们吐槽了一番。很多朋友说YashanDB和Oracle很像，有些地方足以乱真。现在和Oracle的操作、语法很像的数据库也不少了，不过大多是形似，神还是完全不同的。如果能神似，那才是更好的。

如果去掉右下角的Slice文件（切片文件，列式存储使用）和数据桶，那么上面的图就可以当成Oracle的逻辑存储结构和物理存储结构了。在这方面YashanDB是完全把Oracle的概念拿来了。Slice文件是YashanDB的列存的存储格式，我们暂时先不去考虑，仅仅从行存去分析其存储引擎和块结构的特点。    

在缓冲区刷脏方面，YashanDB的概念与Oracle也类似，在CHECKPOINT方面，通过DIRTY QUEUE按照SCN去组织脏块链，用于DBWR写入。从这张示意图中，没有看到类似Oracle的KCBDWS的 结构，多个DBWR分区工作。不过从DBWR_COUNT参数上看，YashanDB是采用多线程刷脏数据的，最多可以设置16个DBWR线程，因此其DB CACHE应该也有类似于Oracle KCBDWS的多分区设计。只是目前YashanDB的CKPT CHAINS还比较简单，这种Dirty Queue设计在DB CACHE比较大的时候，可能会TRUNCATE、DROP大表的时候出现性能问题，另外物理备份某个文件的时候，也会遇到类似性能问题。这个问题在早期的Oracle数据库版本里也是十分常见的。Oracle 8、9、10三个版本一直在CKPT Chains上优化逐渐解决了这个问题。

根据YashanDB的技术人员透露，YashanDB也会模仿Oracle那样在Checkpoint机制中引入Object Checkpoint Queue，从而避免TRUNCATE等操作引发的DB CACHE全量搜索操作引发的性能问题。这方面的问题在PG系的数据库中是普遍存在的。    

上面这张图所示的YashanDB 堆表的逻辑结构与Oracle也极为相似，YashanDB也采用类似Oracle的Local space management的方式管理。在段头设计了Extent map，根据MAP中标志的填充比例来确认某个数据块是否可以用来插入新的数据。

YashanDB的Block结构与Oracle也十分相似，不过还是做了调整。Oracle的BLOCK是BLOCK HEAD|ITL|ROW DIR|FREE SPACE|ROW DATA|BLOCK TAIL，YashanDB的布局有点像InnoDB，Block Head后面就是Row Data，Free Space是在Row Dir和Row Data之间，Row Dir后面是XSLOT，也就是Oracle的ITL，其长度与Oracle也一模一样，也是24字节。YashanDB的UNDO也与Oracle十分类似，也是通过XSLOT指向UNDO SEGMENT里的UNDO Record。

在YashanDB中，如果某行数据被修改了，增加了行长度，那么就必须利用Free Space在数据块内重组Block，因此YashanDB也引入了类似Oracle的PCTFREE，而且默认值也是10%。在YashanDB中，对于VACHAR比较多的表，建表时也应该考虑加大PCTFREE，避免出现行迁移和行链。    

在YashanDB中，也有一个表的参数INITRANS，与Oracle的作用也是类似的，就是BLOCK格式化时候XSLOT的数量，在YashanDB中无论是表还是索引，INITRANS的默认值都是2，这一点与Oracle略有差别，Oracle的表和索引的 INITRANS默认值是不同的，当BLOCK中还有剩余空间时候，XSLOT会自动扩展，这一点YashanDB与Oracle也是类似的。对于修改十分频繁，经常会出现一个BLOCK中多个数据块中出现多个并发事务修改，那么这样的表建表的时候INITRANS设置大一些，或者PCTFREE设置高一点，这种优化手段与Oracle也是类似的。

从YashanDB的存储结构，特别是块结构、SEGMENT结构等方面来看，YashanDB在针对高并发修改和访问，避免热块冲突，避免行迁移等方面的优化手段十分类似。在数据库巡检中，针对数据表碎片、索引碎片、行迁移等方面的检查也是是类似的。不过YashanDB的DBA_TABLES表里目前还没有关于行链的统计信息，不知道是不是在其他字典里我们能够找到这些数据，否则我们就无法及时掌握这个十分重要的与表访问性能有关的数据。

理解数据库的内部原理是有助于更好地使用某个数据库的 ，对于国产数据库也是一样。通过对YashanDB内部原理的简单解读，一个ORACLE DBA就轻松掌握了YashanDB的一些优化方面的技巧。