Oracle 数据库启动和关闭

在介绍oracle数据库的启动和关闭前，先看一下Oracle的参数文件。

oracle参数文件

1.初始化参数文件
oracle的初始化参数文件分为spfilesid.ora、spfile.ora、initsid.ora，都在oracle database下。

pfle（Parameter File）静态参数文件：

• 文本文件，必须通过编辑器修改参数；
• 修改参数后，需重启实例生效；
• pfile 参数文件可以不放在 Database Server 上 ；
• 命名方式：init + SID.ora 。

spfile（System Parameter File）动态参数文件：

• 二进制文件，无法通过编辑器修改；
• Linux 下 strings 可以查看；
• 必须放在Database Server 指定路径下；
• 命名方式：spfile + SID.ora 。

pfile 和 spfile 可以相互生成：

SQL>create pfile from spfile //通过spfile文件中创建pfile文件

添加路径例：

SQL>create pfile='/oradata/oracle/app/oracle/product/12.1.0/dbhome_1/dbs/wind.ora' from spfile;

SQL>create spfile from pfile//通过pfile文件中创建spfile文件

添加路径例：

SQL>create spfile from pfile='/Data/oradata/pfile.ora'

注：使用 spfile 启动后不能在线生成 spfile，ORA-32002: 无法创建已由实例使用的 SPFILE

可以通过当前内存参数生成 pfile 和 spfile（11g 新特性）：

SQL>create pfile from memory; 
SQL>create spfile from memory; 

当oracle启动时，初始化参数文件的加载顺序为:spfilesid.ora、spfile.ora、initsid.ora。
有了 spfile，pfile 一般留做备用，特殊情况也可以使用 pfile 启动,命令如下：

SQL> startup pfile=$ORACLE_HOME/dbs/inittimran.ora 

注：如果使用 pfile 启动,设置 scope=spfile 将失败！但可以设置 scope=memory，要修改 pfile 文件，使用文本编辑工具。

怎样知道实例是 通过spfile 还是 pfile 启动的呢？
方法1：

SQL> show parameter spfile 
NAME   TYPE   VALUE 
------------------------------------ ----------- ------------------------------ 
spfile string  /u01/app/oracle/product/10.2.0/db_1/dbs/spfileprod.ora 
//如果 value 有值，说明数据库启动时读的是 spfile 

方法2：
查看 v$spparameter（spfile 参数视图）中参数 memory_target 的 isspecified字段值。
如果是 TRUE 说明是 spfile 启动的。

SQL> select name,value,isspecified from v$spparameter where name like 'memory_target'; 
NAME         VALUE        ISSPECIFIED 
-------------------------------------------------------------------------------- 
memory_target 423624704   TRUE 

2.管理文件
OMF用来将一些设置交给oracle系统来完成。
通过设置两个参数 DB_CREATE_FILE_DEST 和 DB_CREATE_ONLINE_LOG_DEST_N

create tablespace test;//出错，因为不知道表空间放在哪里 

需要首先执行：

alter system set DB_CREATE_FILE_DEST='路径'; 

然后再执行：

create tablespace test; 

这样才会成功 。

Oracle数据库启动和关闭

要了解Oracle数据库的启动和停止需要先了解“实例”(instance)和“数据库”(database)这两个名词的定义：

• 数据库(Database)：物理操作系统文件或磁盘(disk)的集合。
• 实例(Instance)：一组Oracle后台进程/线程以及一个共享内存区，这些内存由同一个计算机上运行的线程/进程所共享。

这两个词有时可以互换使用，不过二者的概念完全不同。实例和数据库之间的关系是：数据库可以由多个实例mount和open，而实例可以在任何时间点mount和open一个数据库。

Oracle System Identifier (SID)

SID是Oracle实例在服务器上的唯一名字，在UNIX和Linux机器上，Oracle用SID和Oracle home值来创建共享内存的键值，即SID和Oracle home指定一个实例，SID也是用来定位参数文件。

有了对以上概念的认识，下面来看Oracle数据库的启动和关闭过程。

1、Oracle实例和数据库的启动

启动Oracle数据库的方式有很多种，最简单的启动Oracle数据库的方式就是使用sqlplus执行startup命令。

从下图可以看出库Oracle从shutdown状态到open状态经历以下阶段：

1)启动实例，不mount数据库

实例被启动，但还没关联数据库，对应的命令是startup nomount。

• Searches for a server parameter file in a platform-specific default location and, if not found, for a text initialization parameter file (specifying STARTUP with the SPFILE or PFILE parameters overrides the default behavior)
• Reads the parameter file to determine the values of initialization parameters
• Allocates the SGA based on the initialization parameter settings
• Starts the Oracle background processes
• Opens the alert log and trace files and writes all explicit parameter settings to the alert log in valid parameter syntax

该过程可以创建DB和控制文件。可以访问实例、后台进程、SGA,不能访问DB的结构信息（select * from v$database失败 ）。

Reading the initialization file from $ORACLE_HOME/dbs in the following order:
从环境变量下dbs目录按如下顺序读取初始化文件：

-first spfileSID.ora
首先，读取spfile+实例名.ora

-if not found then, spfile.ora
若未发现文件则读取spfile.ora

-if not found then, initSID.ora
若未发现文件则读取init+实例名.ora

Specifying the PFILE parameter with STARTUP overrides the default behavior.
指定pfile参数文件启动以替代默认启动方式

* Allocating the SGA
分配SGA

* Starting the background processes
启动后台进程

* Opening the alertSID.log file and the trace files
启动预警日志文件（记录实例生命周期内事件，如系统内部错误、数据块损坏、系统参数修改等）和追踪文件（记录SQL操作及时间消耗等）

The database must be named with the DB_NAME parameter either in the initialization Parameter file or in the STARTUP command.
数据库必须用初始参数文件或启动命令中的DB_NAME参数命名。

2)数据库被mount

实例被启动，打开数据库的控制文件关联一个数据库。数据库对用户还是close状态。对应的命令是alter database mount。

• To mount the database, the instance obtains the names of the database control files specified in the CONTROL_FILES initialization parameter and opens the files. Oracle Database reads the control files to find the names of the data files and the online redo log files that it will attempt to access when opening the database.

• In a mounted database, the database is closed and accessible only to database administrators. Administrators can keep the database closed while completing specific maintenance operations. However, the database is not available for normal operations.

关联实例与数据库，读取控制文件并获取数据文件和重做日志文件名称状态。可以访问DB的结果信息和内存信息。DB数据不能正常读写。

Mounting a database includes the following tasks:
装载数据库包括以下任务：

* Associating a database with a previously started instance
将先前启动的实例与数据库相关联

* Locating and opening the control files specified in the parameter file
从参数文件中找到控制文件位置并打开

* Reading the control files to obtain the names and status of the data files and online redo log files.However,no checks are performed to verify the existence of the data files and online redo log files at this time.
从控制文件中读取数据文件及重做日志文件名称与状态，但是，此时并不检查数据文件与重做日志文件的存在性。

3)数据库被open

实例被启动，关联的数据库被open。数据库中的数据可以被用户访问。对应的命令是alter database open。

• Opens the online data files in tablespaces other than undo tablespaces
  If a tablespace was offline when the database was previously shut down (see "Online and Offline Tablespaces"), then the tablespace and its corresponding data files will be offline when the database reopens.

• Acquires an undo tablespace
  If multiple undo tablespaces exists, then the UNDO_TABLESPACE initialization parameter designates the undo tablespace to use. If this parameter is not set, then the first available undo tablespace is chosen.

• Opens the online redo log files

此阶段，DB数据可正常读写。

opening the database includes the following tasks:
打开数据库包含以下任务：

opening the online data log files
打开数据文件

opening the onling redo log files

打开重做日志文件

If any of the datafiles or noline redo log files are not present when you attempt to open the database ,the oracle server returns an error.
若在打开数据库时数据文件或重做日志文件任何一个不存在，则Oracle服务器返回一个错误。

During this final stage,the oracle server verfies that all the data files and online redo log files can be opened and checks the consistency of the database. If necessary,the SMON background process initiates instance recovery.
在最后阶段，Oracle数据库验证数据文件和重做日志文件可否打开并检验数据库的一致性，若不一致，SMON后台进程将启动实例恢复。

2、Oracle实例和数据库的关闭

通常关闭Oracle数据库使用sqlplus执行shutdown命令

从下图可以看出从数据库open状态到shutdown状态也经历三个阶段：

1)数据库被关闭

数据库还是mount状态，但在线数据文件和日志文件被关闭了。

• The database close operation is implicit in a database shutdown. The nature of the operation depends on whether the database shutdown is normal or abnormal.

• When a database is closed as part of a SHUTDOWN with any option other than ABORT, Oracle Database writes data in the SGA to the data files and online redo log files. Next, the database closes online data files and online redo log files. Any offline data files of offline tablespaces have been closed already. When the database reopens, any tablespace that was offline remains offline.

• At this stage, the database is closed and inaccessible for normal operations. The control files remain open after a database is closed.

• If a SHUTDOWN ABORT or abnormal termination occurs, then the instance of an open database closes and shuts down the database instantaneously. Oracle Database does not write data in the buffers of the SGA to the data files and redo log files. The subsequent reopening of the database requires instance recovery, which Oracle Database performs automatically.

2)数据库被umount

实例是启动的，但不再通过控制文件关联数据库。

• After the database is closed, Oracle Database unmounts the database to disassociate it from the instance. After a database is unmounted, Oracle Database closes the control files of the database. At this point, the instance remains in memory.

3)实例被shutdown

• The final step in database shutdown is shutting down the instance. When the database instance is shut down, the SGA is removed from memory and the background processes are terminated.

数据库关闭的4种模式：ABORT、IMMEDIATE、TRANSACTIONAL、NORMAL。下面的表格介绍了各模式下数据库的行为。
Database Behavior | ABORT |IMMEDIATE |TRANSACTIONAL
-------- | ----- | ----- | ----- | ----- | -----
Parmits new user connections | NO | NO | NO
Waits until current sessions end |NO | NO | NO
Waits until current transations end | NO | NO | Yes
Performs a checkpoint and closes open files | NO | Yes | Yes

• SHUTDOWN ABORT
  This mode is intended for emergency situations, such as when no other form of shutdown is successful. This mode of shutdown is the fastest. However, a subsequent open of this database may take substantially longer because instance recovery must be performed to make the data files consistent.

Note:

Because SHUTDOWN ABORT does not checkpoint the open data files, instance recovery is necessary before the database can reopen. The other shutdown modes do not require instance recovery before the database can reopen.

• SHUTDOWN IMMEDIATE
  This mode is typically the fastest next to SHUTDOWN ABORT. Oracle Database terminates any executing SQL statements and disconnects users. Active transactions are terminated and uncommitted changes are rolled back.

• SHUTDOWN TRANSACTIONAL
  This mode prevents users from starting new transactions, but waits for all current transactions to complete before shutting down. This mode can take a significant amount of time depending on the nature of the current transactions.

• SHUTDOWN NORMAL
  This is the default mode of shutdown. The database waits for all connected users to disconnect before shutting down.

shutdown或startup状态可执行的操作

shutdown参数

shutdown有四个参数：normal、transactional、immediate、abort，即：
shutdown [normal|transactional|immediate|abort]
前面三种比较安全，abort不推荐。不带参数默认为normal。

shutdown normal：

不断开现在连接用户，阻止任何用户建立新的连接，包括管理员在内。已经连接的用户能够继续他们当前的工作，如递交新的更新事务，直到此用户自行断开连接。这样需要等待的时间长，可以查出现连用户，再通知其自行断开。所有的用户都断开连接，数据库才进行关闭操作，即关闭数据库、卸载数据库、终止例程。在这种情况下关闭的数据库在重新启动后，不会出现问题。启动时不需要实例恢复。

shutdown transactional：

阻止任何用户建立新连接，等待所有当前连接用户的未递交的活动事务提交完毕，然后立即断开用户的连接。所有的用户都断开连接则立即关闭数据库，进行关闭数据库、卸载数据库、终止进程等操作。这种方式，用户有可能正在算账，做复杂报表！一次数据库操作做不完的，在刚做了一次数据库操作后，将被断开，这样对用户有一定影响，启动时不需要实例恢复。

shutdown immediate：

阻止任何用户新的连接，同时限制当前连接用户开始新的事务。如果已连接用户有未完成的事务，则数据库系统不会等待他们完成，而是直接把当前未递交的事务回退。数据库系统不再等待用户主动断开连接，当未递交的事务回退成功后，系统会直接关闭、卸载数据库，并终止数据库进程，启动时不需要实例恢复。

shutdown abort：

当数据库出现故障时，可能以上三种方式都无法正常关闭数据库，则使用这种方法。强制结束当前正在执行的SQL语句，任何未递交的事务都不被回退！这种方法基本上不会对控制文件或者参数文件造成破坏，这比强制关机要好一点（在无法正常关闭数据库的时候），启动时自动进行实例恢复。

startup参数

startup有7个参数：nomount、mount、open、pfile、force、restrict和recover，即：
startup [nomount|mount|open] pfile=... restrict recovery force
其中force是强制启动，而restrict是限制有特权的用户可以访问 。

startup nomount：

通过参数文件，分配sga，启动数据库后台进程，不打开控制文件和数据文件，不能访问数据库。

startup mount：

仅给dba进行管理操作，不允许数据库用户访问。仅当前实例的控制文件被打开，数据文件未打开，在这个模式下可以进行如下操作：重命名数据文件、添加取消或重命名重做日志文件、设置归档模式、设置闪回、执行完整的数据库恢复操作等。

startup open：

startup的默认参数就是open，打开数据库，允许数据库的访问，当前实例控制文件中所描述的所有文件都已经打开。

startup pfile=FILENAME：

以FILENAME为初始化文件启动数据库，不是采用默认初始化文件。

startup force：

中止当前数据库的运行，并开始重新正常的启动数据库。

startup restrict：

只允许具有restricted session权限的用户访问数据库，该模式下登陆者可做如下操作：执行数据库数据的导出或导入、执行数据装载操作用SQL*Loader、暂时阻止一般的用户使用数据、在某个移植过程和升级操作过程中restricted session登陆后可使用ALTER SYSTEM 语句来禁止RESTRICTED SESSION特性ALTER SYSTEM DISABLE RESTRICTED SESSION；如果是在非受限模式下打开的数据库，后来发现需要限制访问，此时可以使用带ENABLE RESTRICTED SESSION 子句的ALTER SYSTEM 语句来完成。

startup recover：

数据库启动，并开始介质恢复。

实例演示

下面通过实例演示Oracle数据库的启动和关闭过程，例子中Oracle版本为11.2.0.4.0

1、启动数据库

• 当前没有任何进程和共享内存，设置好ORACLE_SID和ORACLE_HOME环境变量
  
• 执行sqlplus / as sysdba连接到一个空实例，当前仍然没有共享内存，只增加了一个进程oracleorcl的进程
  
• 使用startup nomount启动数据库实例，该命令默认查找spfile参数文件启动实例，也可以使用startup nomount pfile='/dir/init.ora'指定参数文件启动，在内存中分配共享内存并创建后台进程。
  
• 查看当前的实例状态，当前状态只能查少量的视图如v$instance，但大部分视图无法查询如v$database、v$datafile，会报错：ORA-01507: database not mounted

• 使用alter database mount命令mount数据库，这种状态只能查询部分视图，dba开头的大部分视图都不能查询会报错：ORA-01219: database not open: queries allowed on fixed tables/views only
  
• 使用alter database open命令open数据库
  
• 当前数据库被打开，可以对外提供服务。

此时pl/sql连接数据库仍然报错

此时需检查防火墙和监听的状态。

防火墙

防火墙状态查看：

# filewall-cmd --state

若防火墙处于running状态，执行如下命令关闭防火墙：

# systemctl stop filewalld.service

监听

监听状态查看

$ lsnrctl status

启动监听服务

$ lsnrctl start

此时pl/sql可成功连接数据库了。

2、关闭数据库

整个启动和关闭的过程都会记录在alert日志文件中。11g的alert日志目录是$ORACLE_BASE/......。
如：/home/oracle/app/oracle/diag/rdbms/orcl/orcl/alert

Oracle数据库状态查询

启动状态	SQL语句	结果
nomount
	select status from v$instance;	STARTED
	select open_mode from v$database;	ERROR at line 1:ORA-01507: database not mounted
mount
	select status from v$instance;	MOUNTED
	select open_mode from v$database;	MOUNTED
open
	select status from v$instance;	OPEN
	select open_mode from v$database;	READ WRITE 或者 READ ONLY

参考文章：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/33843608
https://www.cnblogs.com/diyunpeng/p/8051741.html