Oracle 12c CDB数据库中数据字典架构

在 CDB 中，数据字典元数据在根和 PDB 之间 是分离的，那对于 Oracle 提供的系统对象 ( 系统级别数据字典 ) 要如何访问呢， Oracle 通过内部指针的方式来实现 。

CDB_xxx 视图的结果是来自根以及当前所有打开的 PDB 上的相应 DBA_xxx 视图的结果的集合。从 PDB 查询 CDB_xxx 视图时，其仅显示它在相应 DBA_xxx 视图中显示的信息。 如果连接到根并查询 CDB_USERS ，将得到每个容器的公用和本地用户的列表。如果查询 DBA_USERS ，将得到公用用户的列表（在根中仅存在公用用户）。现在如果连接到 PDB 并查询 CDB_USERS 或 DBA_USERS ，将得到 PDB 的相同公用和本地用户的列表。

数据字典就是元数据的集合，比如创建的表，列，约束，触发器等等这些都是元数据，需要保存到数据库中。除此之外，Oracle自身的一些数据库对象，如目录，PL/SQL代码等等这些都是元数据，都需要存放在数据字典中。随着12c 容器数据的普及，Oracle数据字典发生了哪些变化呢，下文即是具体描述。

一、数据字典及其形成

1、数据字典

数据字典是元数据的集合，从逻辑上和物理上描述了数据库及内容，存储于SYSTEM与SYSAUX表空间内的若干段。

SYS用户拥有所有的数据字典表，数据字典基本一般以结尾，如col结尾，如col，tab$等，这些数据字典存放在system表空间中。

2、数据字典的形成

在数据库创建阶段创建，在使用阶段维护和更新

无法通过DML操作来修改，只能通过相关的命令修改系统，来达到间接修改数据字典。

3、数据字典包括的内容

数据库对象的定义信息

用户定义信息

PL/SQL代码

用户创建的其他对象等

二、CDB数据库中数据字典架构

1、数据字典存放方式的变更

在Oracle 12c之前的数据库版本，系统数据字典和用户数据字典采取了混合存放的处理方式。

在Oracle 12c CDB数据库中采取分离存放的方式，及各个PDB数据字典独立存放。

从用户和应用程序的角度来看，CDB中每个容器中的数据字典是分开的，因为它将在非CDB中。

2、非CDB混用数据字典情形示意图

在新创建的不包含用户数据的非CDB中，数据字典仅包含系统元数据。

例如，TAB$表包含仅描述Oracle提供的表的行，例如TRIGGER$和SERVICE$。

随着用户数据库对象添加到数据库，则用户添加的这些对象信息被混合存放到了系统数据字典(即Oracle提供的数据对象字典)

如下图描绘了二个基础数据字典表

左边图示中黑色条表示描述系统数据字典的行，绿色条的表示用户对象产生的行相间到数据字典表

3、CDB分离数据字典情形示意图

在CDB中，数据字典元数据在根和PDB之间分割。

在下图中，表emp和dept位于PDB中。该用户数据的数据字典也驻留在PDB中。因此，TAB$PDB中的表具有emp表的行和表dept的行。

那对于Oracle提供的系统对象(系统级别数据字典)要如何访问呢，Oracle通过内部指针的方式来实现。

如下图显示PDB中的数据字典包含指向根中数据字典的指针。在内部，Oracle提供的对象（如数据字典表定义和PL / SQL包）仅在根中表示。

这种架构实现了CDB内的两个主要目标：

    减少重复

        例如，DBMS_ADVISORCDB不是将PL / SQL包的源代码存储在每个PDB中，而是将其存储在CDB$ROOT其中，从而节省了磁盘空间。

    易于数据库升级

        如果数据字典表的定义存在于每个PDB中，并且如果定义在新版本中更改，则每个PDB将需要单独升级以捕获更改。在根中存储表定义只有一次消除了这个问题。

4、元数据和数据链接

CDB使用内部链接机制来分离数据字典信息。

具体来说，Oracle数据库使用以下自动管理的指针：

元数据链接

  Oracle数据库仅在CDB根目录中存储有关字典对象的元数据。例如，数据字典视图下的OBJ$字典表的列定义DBA_OBJECTS仅存在于根目录中。如前一图示，OBJ$在每个PDB表使用称为内部机构的元数据链接指向存储在根定义的OBJ$。

  该数据对应于元数据链路驻留在其PDB，而不是在根。例如，如果您在hrpdb上的表mytable中添加行，然后将行存储在PDB数据文件。PDB和根中的数据字典视图包含不同的行。描述表mytable的一个新行被添加到hrpdb的OBJ$，但是不存在于CDB根目录中的OBJ$。因此，查询DBA_OBJECTS在CDB根和DBA_OBJECTS在hrdpb显示出不同的结果。

数据链接

  注意：

  Oracle数据库12 c版本1（12.1.0.2）中的数据链接称为对象链接。

  在某些情况下，Oracle数据库将一个对象的数据（不仅仅是元数据）存储在应用程序根目录中。应用程序PDB使用称为数据链接的内部机制来引用应用程序根目录中的对象。创建数据链接的应用程序PDB还存储数据链接描述。数据链接继承其所涉及的对象的数据类型。

扩展数据链接

  扩展数据链路是数据链路和元数据链路的混合。像数据链接一样，扩展数据链接引用应用程序根目录中的对象。然而，扩展数据链路也引用PDB中的相应对象。像元数据链接一样，应用程序PDB中的对象从应用程序根目录中的相应对象继承元数据。

  在应用程序根目录中查询时，扩展的数据链接对象仅从应用程序根目录中获取行。然而，当在应用程序PDB中查询时，扩展的数据链接对象从应用程序根和应用程序PDB中获取行。

Oracle数据库自动创建和管理元数据和数据链接CDB$ROOT。用户无法添加，修改或删除这些链接。

三、演示非CDB及CDB数据字典

1、基于非CDB数据库数据字典变化演示

SQL> SELECT name,

2 DECODE (cdb,

3 'YES', 'Multitenant Option enabled',

4 'Regular 12c Database: ')

5 "Multitenant Option",

6 open_mode,

7 con_id

8 FROM v$database; --如查询结果所示，为非CDB数据库

NAME Multitenant Option OPEN_MODE CON_ID

NOCDB Regular 12c Database: READ WRITE 0

--检查当前数据库数据字典是否存在T1对象

SQL> select name,owner#,ctime from obj$ where name='T1';

no rows selected

--当前数据库总对象数

SQL> select count(*) from obj$;

COUNT(*)

----------

21703

--由于当前的cdb为手工创建，因此，创建一个新用户

SQL> create user leshami identified by pass

2 default tablespace users;

--授权

SQL> grant dba,resource,connect to leshami;

SQL> conn leshami/pass

SQL> create table t1(id number,ename varchar2(20));

SQL> conn / as sysdba

--可以查询到对象已经添加到数据字典

SQL> select name,owner#,ctime from obj$ where name='T1';

NAME OWNER# CTIME

T1 72 01-JUN-17

--相应的总数目也增加了1个

SQL> select count(*) from obj$;

COUNT(*)

----------

21704

2、基于CDB数据库数据字典变化演示

SQL> SELECT name,

2 DECODE (cdb,

3 'YES', 'Multitenant Option enabled',

4 'Regular 12c Database: ')

5 "Multitenant Option",

6 open_mode,

7 con_id

8 FROM v$database; --此查询结果如下，即连接到了CDB数据库

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