Oracle体系结构-警报日志文件 (Alert Log File / Alert SID.log)

第一部分：密码文件 (Password File)

1. 原理

• 核心目的： 密码文件主要用于远程数据库管理员身份验证。当用户需要以 SYSDBA, SYSOPER, SYSBACKUP, SYSDG, SYSKM 等特权身份从客户端通过网络连接到数据库实例（而不是直接在数据库服务器本机操作系统上连接）时，Oracle 就需要验证这些用户的权限。
• 认证机制： 数据库启动时（NOMOUNT 或更高阶段），在监听器 (Listener) 协助建立连接后，实例本身尚未完全打开数据库数据字典来验证用户。此时，密码文件提供了一个外部存储库，用于验证尝试以特权身份连接的用户名和密码。
• 文件本质： 它是一个加密的二进制文件，存储了被授予 SYSDBA, SYSOPER 等权限的数据库用户的用户名及其对应的密码哈希值（不是明文密码）。
• 与操作系统的关系： 在 Unix/Linux 上，密码文件通常位于 $ORACLE_HOME/dbs 目录下，名称格式为 orapw<ORACLE_SID> (例如 orapworcl)。在 Windows 上，通常位于 %ORACLE_HOME%\database 目录下，名称格式为 PWD<ORACLE_SID>.ora (例如 PWDorcl.ora)。文件权限通常设置为 640 (-rw-r-----)，确保只有 oracle 用户和 dba 组可以读写。

2. 特性

• 静态文件： 内容不会在数据库正常操作期间频繁变动。只有在授予或撤销用户 SYSDBA/SYSOPER 等权限，或者更改这些用户的密码时才会更新。
• 实例级： 密码文件与特定的 Oracle 实例 (ORACLE_SID) 关联。
• 特权用户存储： 只存储被显式授予了 SYSDBA, SYSOPER, SYSBACKUP, SYSDG, SYSKM 权限的用户。普通数据库用户即使拥有 DBA 角色，如果未被授予这些特权身份，其密码也不会存储在密码文件中。
• 共享与独占： 在单实例环境中，密码文件是独占的。在 RAC 环境中，强烈推荐在所有节点上使用同一个共享的密码文件（通常放在共享存储上，如 ASM 磁盘组或集群文件系统），以确保所有节点对特权用户的认证一致。也可以在每个节点维护一份拷贝，但必须保持同步，否则会导致连接问题。
• 加密： 存储的是密码的单向哈希值（早期版本算法较弱，后期版本如 12c+ 使用更安全的 SHA 算法），无法从文件内容反推出原始密码。
• 大小： 文件大小固定，在创建时指定（通过 orapwd 的 entries 参数）。如果特权用户数量超过初始分配条目数，需要重建文件。

3. 作用

• 启用远程特权连接： 这是最主要的作用。允许 DBA 从远程客户端使用 SQL*Plus, SQL Developer, RMAN, Data Pump 等工具以 AS SYSDBA 等身份连接数据库，执行启动、关闭、备份恢复、创建用户等需要高权限的操作。
• 数据库启动初始阶段认证： 在数据库启动到 NOMOUNT 或 MOUNT 阶段时，密码文件是验证 SYS 用户连接（例如执行 STARTUP MOUNT 命令）的唯一方式，因为数据字典此时还不可用。
• 权限管理： 通过 GRANT SYSDBA TO <username>; 和 REVOKE SYSDBA FROM <username>; 命令，将用户加入或移出密码文件，从而授予或撤销其远程执行特权操作的能力。
• 强制密码更改： 当修改 SYS 用户或其他特权用户的密码时，密码文件会立即更新。下次远程特权连接必须使用新密码。

4. 管理操作

• 创建： 使用 orapwd 实用程序。

  orapwd file=$ORACLE_HOME/dbs/orapw<ORACLE_SID> password=<SYS_password> entries=<max_users> force=y
  

  • file: 指定完整路径和文件名。
  • password: 设置 SYS 用户的密码（12c 之前必须指定；12c 之后 SYS 密码通常由数据库创建时指定，此参数可省略或用于重置）。
  • entries: 预计的最大特权用户数量。
  • force: 覆盖已存在的同名文件。
  • (可选) format: 12c+ 可用，指定格式 12 或 12.2 以使用更安全的 SHA512 算法。
• 添加/移除用户：
  • 授予权限 (自动添加用户到密码文件)：

    GRANT SYSDBA TO scott;
    

  • 撤销权限 (自动从密码文件移除用户)：

    REVOKE SYSDBA FROM scott;
    

• 更改特权用户密码： 使用 ALTER USER 命令更改 SYS 或其他特权用户的密码会同时更新数据字典和密码文件。
• 查看内容： 无法直接读取二进制内容。可通过动态性能视图 V$PWFILE_USERS 查询哪些用户拥有特权以及这些特权是什么：

  SELECT * FROM V$PWFILE_USERS;
  

5. 故障恢复

密码文件损坏或丢失会导致无法以特权身份进行远程连接。本地操作系统认证（如果配置了 OSDBA/OSOPER 组）通常不受影响。

• 症状：
  • 尝试远程 CONNECT / AS SYSDBA 失败 (ORA-01031: insufficient privileges)。
  • 尝试远程 CONNECT sys/<password>@<service> AS SYSDBA 失败 (ORA-01017: invalid username/password; logon denied)，即使密码确认正确。
  • V$PWFILE_USERS 可能无法查询或返回错误。
  • 监听器日志或数据库告警日志 (alert_<SID>.log) 中可能出现相关错误。
• 恢复步骤：
  1. 确定本地操作系统认证可用 (关键！): 登录数据库服务器操作系统，确保当前用户属于 OSDBA (通常 dba 组) 或 OSOPER 组。
  2. 本地连接： 使用操作系统认证连接到数据库实例 (通常 sqlplus / as sysdba)。
  3. 重建密码文件：
     • 使用 orapwd 命令重建文件 (参考上面的创建命令)。
     • 重要： 如果重建时指定了 password 参数，它会重置 SYS 用户的密码！如果不想重置 SYS 密码 (12c+ 常见)，在重建时不指定 password 参数即可。文件重建后，SYS 的密码保持其在数据库内部的当前状态。
  4. 重新授予权限： 重建后的密码文件只包含 SYS 用户。需要重新为其他特权用户执行 GRANT SYSDBA/SYSOPER 命令。
  5. 测试远程连接： 尝试从远程客户端使用特权用户连接，验证恢复成功。
• 预防与最佳实践：
  • 将密码文件包含在常规的数据库文件系统备份策略中。
  • 在 RAC 环境中，确保所有节点使用共享的密码文件或各节点副本保持严格同步。
  • 定期检查 V$PWFILE_USERS 以确保权限分配符合预期。
  • 使用强密码并定期更新特权用户密码。

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第二部分：临时文件 (Temp Files)

1. 原理

• 核心目的： 临时文件是 TEMP 表空间的物理存储文件。TEMP 表空间专门用于存储数据库操作过程中产生的临时数据。这些数据是会话私有的或全局临时的，并且不需要持久化。
• 数据本质： 存储的数据包括：
  • 大型排序操作（ORDER BY, GROUP BY, DISTINCT, UNION, 创建索引等）的中间结果。
  • 哈希连接 (HASH JOIN) 的哈希区。
  • 临时 LOB 数据。
  • 临时表和临时 LOB 的索引数据。
  • 某些类型的查询重写操作。
  • 结果集缓存（如果过大无法放入 PGA）。
• 存储管理： Oracle 使用临时文件作为磁盘上的溢出区域。当会话的私有 SQL 区域（在 PGA 中）无法容纳操作所需的临时数据时，数据就会被写入到 TEMP 表空间的临时文件中。写入是直接路径 I/O，绕过 Buffer Cache，提高效率。
• 空间分配： TEMP 表空间使用临时文件扩展区 (Temp Extents) 管理。这些扩展区是按需分配的。当会话需要临时空间时，Oracle 会在临时文件中分配一个扩展区给该会话使用。会话结束时（或事务结束时，对于全局临时表行），该会话使用的扩展区会被标记为空闲，并可立即被其他会话重用。不需要等待检查点。这是 TEMP 表空间和 PERMANENT 表空间在空间回收机制上的关键区别。
• 文件本质： 临时文件也是操作系统文件，通常具有 .dbf 或 .tmp 扩展名。它们由数据库创建和管理。

2. 特性

• 非持久性： 存储在临时文件中的数据是临时的。数据库重启后，临时文件中的所有数据都会被清除。临时文件本身不会被删除，但内容会被重置。
• 不生成 Redo： 对临时文件的写入操作**不产生重做日志 (Redo Log)**。因为临时数据不需要恢复。这是提高涉及大量临时数据操作性能的关键。
• 可能生成 Undo (特殊)： 虽然不生成 Redo，但对全局临时表 (Global Temporary Tables, GTT) 的 DML 操作（INSERT, UPDATE, DELETE）会生成 Undo 数据（存储在 Undo 表空间），以确保事务的读一致性和回滚能力。这些 Undo 会生成 Redo。对排序和哈希操作的临时数据写入则完全不生成 Undo 或 Redo。
• NOLOGGING 模式： 临时文件总是处于 NOLOGGING 模式。即使显式指定 LOGGING 也会被忽略。这进一步强调了临时数据不需要日志记录的特性。
• 空间管理： TEMP 表空间使用临时文件扩展区 (Temp Extents) 管理，采用位图 (Bitmap) 方式跟踪空闲空间，效率很高。空间分配和回收非常快速。
• 自动扩展： 临时文件通常配置为自动扩展 (AUTOEXTEND ON), 以避免空间不足错误 (ORA-01652: unable to extend temp segment)。可以设置 NEXT 和 MAXSIZE 来控制增长。
• 共享性： TEMP 表空间是数据库级的共享资源。所有需要临时空间的会话都会从同一个（或配置的多个）TEMP 表空间分配临时扩展区。
• 默认存在： 数据库创建时 (CREATE DATABASE)，通常会自动创建一个默认的 TEMP 表空间及其关联的临时文件。

3. 作用

• 支持内存密集型操作： 为超出 PGA 内存容量的大型排序、哈希连接、位图操作等提供磁盘暂存空间，确保这些操作能够完成。
• 存储会话私有临时数据： 为每个会话在执行复杂 SQL 时产生的私有临时数据提供存储。
• 存储全局临时表 (GTT) 数据： 提供全局临时表数据的物理存储位置。GTT 的定义（元数据）存储在数据字典中，但其实际数据行存储在分配给的 TEMP 表空间中。
• 提高性能： 通过避免使用永久表空间存储临时数据，减少对永久表空间的 I/O 竞争和碎片化。直接路径 I/O 和 NOLOGGING 特性也提升了写入效率。
• 管理临时空间需求： 集中管理数据库运行期间产生的所有临时数据存储需求。

4. 管理操作

• 创建临时表空间：

  CREATE TEMPORARY TABLESPACE temp
  TEMPFILE '/u01/oradata/orcl/temp01.dbf' SIZE 1G AUTOEXTEND ON NEXT 100M MAXSIZE 10G
  EXTENT MANAGEMENT LOCAL UNIFORM SIZE 1M;
  

  • 使用 TEMPFILE 关键字指定临时文件。
  • EXTENT MANAGEMENT LOCAL 是必须的（也是唯一支持的）。
  • UNIFORM SIZE 指定所有扩展区大小相同，是管理临时空间的最佳实践。
• 添加临时文件： 给现有 TEMP 表空间添加更多空间。

  ALTER TABLESPACE temp ADD TEMPFILE '/u01/oradata/orcl/temp02.dbf' SIZE 2G AUTOEXTEND ON NEXT 200M MAXSIZE 20G;
  

• 调整大小/移动/重命名：
  • Resize:

    ALTER DATABASE TEMPFILE '/u01/oradata/orcl/temp01.dbf' RESIZE 5G;
    

  • Move/Rename (需要表空间离线): 移动或重命名临时文件相对复杂，因为 TEMP 表空间通常不能轻易离线（除非没有活动会话使用它）。
    1. 创建新的 TEMP 表空间 (CREATE TEMPORARY TABLESPACE ...).
    2. 将默认临时表空间切换到新的：

       ALTER DATABASE DEFAULT TEMPORARY TABLESPACE new_temp;
       

    3. 等待所有使用旧 TEMP 表空间的会话结束（或强制 kill）。
    4. 删除旧的 TEMP 表空间及其文件：

       DROP TABLESPACE old_temp INCLUDING CONTENTS AND DATAFILES;
       

    5. （可选）重命名新的 TEMP 表空间为原来的名字（如果需要），并确保它是默认的。
• 删除临时文件： 不能单独删除临时文件，只能通过删除其所属的 TEMP 表空间来删除。

  DROP TABLESPACE temp INCLUDING CONTENTS AND DATAFILES;
  

  在删除前，必须确保它不是默认临时表空间。
• 监控：
  • DBA_TEMP_FILES / V$TEMPFILE: 查看临时文件信息（名称、大小、状态、已用/空闲空间）。
  • V$SORT_USAGE: 查看当前正在进行的排序操作及其使用的临时空间。
  • V$TEMPSEG_USAGE: 查看当前会话使用的临时段信息。
  • DBA_TABLESPACES: 查看表空间信息，包括 TEMP 表空间。
  • V$SESSTAT / V$SYSSTAT: 统计信息如 sorts (disk) 可以指示排序溢出到磁盘的频率。
  • V$TEMP_SPACE_HEADER: (11gR2+) 提供更详细的临时空间使用信息。

5. 故障恢复

临时文件损坏或丢失通常不会导致数据库崩溃，但会严重影响依赖临时空间的查询和操作。

• 症状：
  • 执行需要大量临时空间的操作（如大排序、哈希连接、使用大 GTT）时失败，报错 ORA-01578: ORACLE data block corrupted (file # <file_id>, block # <block_id>) 或 ORA-00376: file <file_id> cannot be read at this time 或 ORA-01110: data file <file_id>: '/path/to/tempfile.dbf'。错误通常指向具体的临时文件。
  • 操作报错 ORA-01652: unable to extend temp segment，但如果检查文件系统空间充足且文件可写，则可能是文件内部损坏导致无法分配新扩展区。
  • 数据库告警日志 (alert_<SID>.log) 中会记录文件 I/O 错误或校验和错误。
• 恢复步骤：
  1. 识别损坏的文件： 根据错误信息或告警日志确认哪个临时文件损坏。
  2. 重建临时文件 (推荐方法)：
     • 由于临时文件内容不重要，最简单的恢复方法是删除损坏的临时文件并添加一个新的。
     • 确保有足够的磁盘空间。
     • 执行删除和添加操作：

       -- 假设损坏的文件是 file_id=3
       ALTER DATABASE TEMPFILE '/path/to/corrupted_temp.dbf' DROP INCLUDING DATAFILES;
       ALTER TABLESPACE temp ADD TEMPFILE '/path/to/new_temp.dbf' SIZE ... AUTOEXTEND ... ;
       

     • 如果 TEMP 表空间只有一个临时文件且它损坏了，需要先添加一个新的，然后再删除旧的：

       ALTER TABLESPACE temp ADD TEMPFILE '/path/to/new_temp.dbf' SIZE ... AUTOEXTEND ... ;
       ALTER DATABASE TEMPFILE '/path/to/corrupted_temp.dbf' DROP INCLUDING DATAFILES;
       

  3. 重建 TEMP 表空间 (备选方法)： 如果损坏严重或想彻底重建：
     • 创建一个新的临时表空间 new_temp。
     • 将默认临时表空间切换到 new_temp。
     • 等待所有会话切换到新的 TEMP 表空间（可能需要时间或手动终止旧会话）。
     • 删除损坏的旧 TEMP 表空间及其文件 (DROP TABLESPACE ... INCLUDING CONTENTS AND DATAFILES;)。
     • （可选）重命名 new_temp 为原来的名字，并确保它是默认的。
• 为什么不需要介质恢复？
  • 临时文件不包含持久化数据。
  • 对临时文件的写入不生成 Redo。因此，无法使用 Redo Log 进行恢复。
  • 数据库重启后，临时文件内容本就会被清空。直接重建文件是最快、最安全的方案。
• 预防与最佳实践：
  • 将临时文件放置在高性能、高可用性的存储上（如 RAID 10, ASM），因为临时文件的 I/O 可能非常密集。
  • 配置合理的 AUTOEXTEND 设置（NEXT 大小和 MAXSIZE），避免频繁的小扩展和潜在的磁盘空间耗尽问题。
  • 监控 V$SORT_USAGE 和 V$TEMP_SPACE_HEADER 以了解临时空间使用模式和压力，适时增加临时文件大小或数量。
  • 使用 UNIFORM SIZE 扩展区管理以减少碎片。
  • 在 RAC 环境中，可以为每个实例配置自己的 TEMP 表空间（实例私有）或使用共享的 TEMP 表空间。共享 TEMP 更常见，但需要确保底层存储能承受并发 I/O。私有 TEMP 可以隔离实例间的临时 I/O 影响。
  • 虽然不需要备份临时文件内容（因为非持久），但包含临时文件定义的数据库控制文件和元数据备份是重要的。如果整个数据库需要恢复，重建 TEMP 表空间是恢复步骤的一部分。

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总结对比表

特性	密码文件 (Password File)	临时文件 (Temp Files)
核心目的	远程特权用户 (SYSDBA, SYSOPER 等) 身份验证	存储数据库操作产生的临时数据 (排序, 哈希, GTT 等)
文件本质	加密的二进制文件	数据库管理的操作系统文件 (通常 .dbf 或 .tmp)
持久性	持久化存储用户权限关系	非持久化 - 数据库重启后内容清空
关键数据	特权用户名及其密码哈希值	会话私有或全局临时的中间结果数据
生成 Redo	否 (文件独立更新)	否 (核心特性)
生成 Undo	否	仅针对 GTT 的 DML (Undo 本身产生 Redo)
NOLOGGING	不适用	总是 (即使指定 LOGGING 也无效)
空间管理	固定条目数 (entries 参数)	本地管理的临时扩展区 (位图), UNIFORM SIZE 最佳
故障恢复	重建文件 (orapwd), 重新授权。不能 RMAN 恢复	直接重建文件/表空间。不需要/不能介质恢复 (无 Redo)
关联对象	特定实例 (ORACLE_SID)	TEMP 表空间
监控视图	V$PWFILE_USERS	DBA_TEMP_FILES, V$TEMPFILE, V$SORT_USAGE, V$TEMP_SPACE_HEADER
典型位置	$ORACLE_HOME/dbs (Unix), %ORACLE_HOME%\database (Win)	$ORACLE_BASE/oradata/<DB_NAME>/, ASM 磁盘组等
共享 (RAC)	强烈推荐共享 或 严格同步各节点副本	通常共享一个 TEMP 表空间，也可配置实例私有
影响故障症状	无法远程特权连接	需要临时空间的操作失败 (ORA-01578, ORA-00376 等)

理解密码文件和临时文件的原理、特性、作用和管理方法，特别是它们在故障恢复策略上的根本区别（密码文件需要重建和重授权，临时文件直接重建即可），对于 Oracle 数据库管理员进行有效的系统管理、性能调优和故障排除至关重要。