【Oracle篇】Windows平台单进程多线程架构设计与实现(比对Linux多进程架构)
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📢 先给各位来个灵魂拷问💡：当Oracle在Linux上跑着十几个进程（PMON、SMON、DBWn...）时，它在Windows上会跑几个进程？
A. 10个+（Linux直呼内行）
B. 1个（Windows表示要精简）
C. 看心情（DBA的血压也跟着看心情）
...正确答案是B，但故事远比你想象的精彩！
作为一个和Oracle打交道的老司机，第一次在Windows上看到这个现象时，差点以为数据库没启动成功😂 —— Windows“任务管理器”里孤零零的一个oracle.exe，说好的多进程架构呢？那么今天这边文章给大家介绍一下windows上进程架构的变化，众所周知在Linux上Oracle是多进程架构，但这一架构在windows上发生了变化，变成了单进程多线程架构。
博主之前系统学习过Oracle的进程结构，所以自然而然的就以为windows上也是多进程架构（我相信大部分人应该也都这样认为），这一观点在Linux/Unix环境下完全正确✅，但在Windows平台却存在根本性差异❗。
了解到windows单进程多线程这个知识点还是挺凑巧的，当时公司有Oracle在Windows系统上部署，需要我协助处理一个死锁问题，Linux系统上通常会通过 ps -ef | grep ora_命令 查看后台相关死锁进程📊，所以按照之前的Linux架构理解，就直接右键打开了“任务管理器”结果发现并没有相关的进程在后面（PS：“任务管理器”是查看windows上运行的进程、用户、服务等的，和Linux上通过 ps -ef | grep ora_命令查看后台进程是一个道理），然而“任务管理器”中只显示了一个oracle.exe进程和Oracle相关🖥️，自己也就蒙了，为啥没有其他Oracle相关的进程号，查阅官方文档才知道，Oracle在windows变成了单进程多线程架构，Oracle在Windows平台采用了完全不同的线程架构实现，所有用户进程、服务器进程、后台进程（如PMON、SMON、DBWn等）均以线程形式运行在同一个oracle.exe进程地址空间中 🧵，所以并不能通过“任务管理器”查看，需要通过“Administration Assistant for Windows”管理工具来查看Oracle实例进程下的所有线程，那么带着这个问题给大家分享一下Windows平台单进程多线程架构设计与实现，并比对Linux多进程架构。
特别说明💥：本篇文章部分理论性知识点均来源于版权归 Oracle 所有的官方公开文档手册，并结合了我个人的理解和案例演示。如有问题，请联系，会尽快处理。转载请标明出处😄
官方文档对于Oracle在Windows平台上单进程多线程架构的介绍（Oracle 12c）：
Overview of Oracle Database on Windows Architecture
官方文档对于Oracle在Linux平台上多进程架构的介绍（Oracle 12c）：
Introduction to Oracle Database
目录
Oracle在Windows平台上单进程多线程架构：
Oracle在Linux平台上多进程架构：
单进程多线程 VS 多进程：
windows上查看Oracle后台线程：
Oracle在Windows平台上单进程多线程架构：
如下图是Windows上的Oracle数据库体系结构，这里博主就直接上官方文档上的截图了，反而比博主直接手绘更直观。
一个Oracle实例作为Windows服务运行（这是一个注册到操作系统的后台进程）。该服务由Windows启动，无需用户交互即可启动。它包含访问数据库所需的内存结构和线程。
客户端通过一个线程连接到Oracle实例。线程直接与进程监控器连接。内存结构包括共享池、库缓存、数据字典缓存、数据库缓冲缓存和重做日志缓冲区。
线程包括数据库写入线程、日志写入线程、内存管理线程、进程监控线程、进程派生线程、系统监控线程、检查点处理线程(Windows平台默认运行)、分布式恢复后台线程，以及归档处理线程（在数据库可用时是可选的）。
该Oracle数据库包含数据文件、控制文件和重做日志文件。与数据库相关的还有参数文件、密码文件和归档日志文件。
Oracle数据库的内部进程架构采用基于线程的设计。线程是进程内运行程序指令的对象。线程允许在单个进程内实现并发操作，使进程能够在不同处理器上同时运行程序的不同部分。基于线程的架构具有以下优势：
更快的上下文切换
更简单的系统全局区分配机制，因为不需要使用共享内存
更快地创建新连接，因为线程比进程创建速度更快
减少内存使用，因为线程比进程共享更多数据结构
在内部实现上，线程模型的代码结构紧凑，与Oracle数据库主体代码分离。异常处理程序和例程会跟踪并释放资源，从而增强健壮性，避免因资源泄漏或程序异常导致的停机。
Oracle数据库不是典型的Windows进程。在Windows上，Oracle数据库或Oracle自动存储管理实例（包含线程和内存结构）是一个Windows服务：即向操作系统注册的后台进程。该服务由Windows启动，无需用户交互即可运行，使得数据库能够在计算机启动时自动打开。
当在Windows上运行多个Oracle数据库或Oracle自动存储管理实例时，每个实例都运行自己的Windows服务，并包含多个组件线程。每个线程对于数据库可用性都是必需的，或者是特定平台的可选线程。根据配置不同，后台进程会读写各种数据文件。
Oracle在Windows平台上所需的部分重要线程举例：
线程
描述
必选/可选
DBWO
数据库写入线程
所需
LGWR
日志写入线程
所需
MMAN
内存管理线程
所需
PMON
进程监控线程
所需
PSPO
进程派生线程
所需
SMON
系统监控线程
所需
CKPT
检查点处理线程(Windows平台默认运行)
所需
ARCO
归档处理线程(Windows平台)
所需
RECO
分布式恢复后台线程
所需
PS小提示：通过如下SQL查看正在运行的线程。
SQL> select * from v$bgprocess where paddr <> '00';
关于Oracle在Windows平台上单进程多线程架构就介绍到这里，下面也简单介绍一下Linux多进程架构并对比一下它们之间的区别。
Oracle在Linux平台上多进程架构：
如下图是Linux上的Oracle数据库体系结构，这里博主就直接上官方文档上的截图了，反而比博主直接画更直观。
如图展示了数据库及其实例。对于每个连接到实例的用户，都会有一个客户端进程运行应用程序。每个客户端进程与其对应的服务器进程相关联。服务器进程有自己的私有会话内存，称为程序全局区（PGA）。
单进程多线程 VS 多进程：
一、架构对比
特性 Windows单进程多线程架构 Linux多进程架构 执行单元 单进程(ORACLE.EXE)内多线程 多个独立进程(PMON/SMON/DBWn等) 内存管理 共享同一进程地址空间 各进程有独立地址空间 上下文切换 线程切换(约1-2微秒) 进程切换(约5-10微秒) 故障隔离 线程崩溃可能影响整个实例 进程崩溃通常不会波及其他组件 监控方式 需专用工具查看线程(v$bgprocess视图) 直接通过 ps -ef命令查看典型部署 注册为Windows服务 以守护进程(daemon)形式运行
二、Windows采用单进程多线程的深层原因
1. 操作系统内核设计差异
Windows线程模型优势：
原生线程调度器更高效（基于NT内核的线程优先级机制）
进程创建开销大（约100ms/进程 vs 线程创建约10ms）
Linux特性：
fork()系统调用优化（写时复制技术）进程间通信(IPC)效率高（共享内存/信号量成熟）
2. 性能优化考量
连接创建速度：
Windows线程创建比进程快5-10倍
对于OLTP高频短连接场景优势明显
内存占用：
Windows线程：共享SGA/PGA，节省30%+内存
Linux进程：每个连接需独立PGA分配
3. 平台兼容性需求
Windows早期版本（如NT 4.0）对POSIX进程支持有限
服务化集成要求（必须符合Windows Service Control Manager规范）
4. 开发维护成本
统一代码库：通过
#ifdef _WIN32条件编译实现跨平台避免为Windows重写全套IPC机制（直接使用线程同步原语）
三、关键差异可视化：
内存共享方式：
Windows：自动共享(进程内)
Linux：需显式配置IPC
故障影响范围：
Windows：线程崩溃影响整个方框
Linux：单个进程崩溃不影响其他组件
四、Oracle数据库在Windows与UNIX平台的差异（官方文档）：
以下是整理成表格形式的Oracle数据库在Windows和UNIX平台的主要差异，完整说明请参考官方文档：Oracle Database Differences on Windows and UNIX
功能类别 UNIX/Linux平台特性 Windows平台特性 进程架构 多进程/线程混合模式(12.2+) 单进程多线程 自动启停 需要配置多个目录下的初始化脚本 作为Windows服务自动管理 后台作业 完善的批处理控制机制 通过任务计划程序实现 诊断工具 使用sar、vmstat等专用工具 使用性能监视器和WMI 磁盘写入 支持绕过文件系统缓存直写 同样支持绕过文件系统缓存直写 动态库 使用.so共享库 使用DLL动态链接库 安装账户 需要创建oracle用户和DBA组，禁止使用root账户 使用Windows账户体系 DB_WRITERS 通过参数配置多个写入进程 自动线程化管理 内存管理 默认内核配置通常需要手动优化 自动适配系统资源 分布式事务 无原生对应组件 通过MS DTC实现 多Oracle Home 严格遵循OFA规范 简化安装路径管理 存储选项 支持文件系统和原始分区 主要使用文件系统 服务管理 使用守护进程(daemon) 作为Windows服务运行
windows上查看Oracle后台线程：
了解了上面的内容，大家都知道了Oracle在Wndows上采用的是单进程多线程架构，因此，0race一旦启动，在任务管理器里只能看到一个oracle.exe的进程。如果想要查看Oracle的各个后台进程（Linux系统下的称谓），例如PMON、SMON、DBWn、LGWR、CKPT等，或者需要看哪些用户进程、服务器进程，可以通过如下几个步骤实现：
1）先查看Windows上运行了那些Oracle后台服务：服务器管理器——工具——服务
- Oracle ORCL VSS Writer Service：Oracle卷映射拷贝写入服务，VSS(Volume Shadow Copy Service)能够让存储基础设备(比如磁盘，阵列等)创建高保真的时间点映像，即映射拷贝(shadow copy)。它可以在多卷或者单个卷上创建映射拷贝，同时不会影响到系统的系统能。(非必须启动)
- OracleDBConsoleorcl：Oracle数据库控制台服务，orcl是Oracle的实例标识，默认的实例为orcl。oracle健康检查专家塞姆说，在运行Enterprise Manager(企业管理器OEM)的时候，需要启动这个服务（属于网页连接数据库时必要开启的）。(非必须启动)
- OracleJobSchedulerORCL：Oracle作业调度(定时器)服务，ORCL是Oracle实例标识。(非必须启动)
- OracleMTSRecoveryService：服务端控制。oracle健康检查专家塞姆说，该服务允许数据库充当一个微软事务服务器MTS、COM/COM+对象和分布式环境下的事务的资源管理器。(非必须启动)
- OracleOraDb11g_home1ClrAgent：Oracle数据库.NET扩展服务的一部分。 (非必须启动)
- OracleOraDb11g_home1TNSListener：监听器服务，服务只有在数据库需要远程访问的时候才需要。(非必须启动)。
- OracleServiceORCL：数据库服务(数据库实例)，是Oracle核心服务该服务，是数据库启动的基础， 只有该服务启动，Oracle数据库才能正常启动。(必须启动)
2）首先打开“任务管理器”，可以看到oracle的主进程oracle.exe。注意：在任务管理器运行的进程其实就是Windows服务，那个服务打开了在任务管理器就可以看到
3）在Windows上查看主进程oracle.exe的各个线程，在所有程序中找到“Administration Assistant for Windows”工具
4）找到数据库（实例），右键对应的实例，选择“进程信息”，就可以看到后台线程，当然也看到看到所有的用户、服务器线程
可以看到当前orcl实例下的所有用户进程、服务器进程、后台进程（如PMON、SMON、DBWn等），这样就可以按照SQL查出的线程ID对对应的线程在系统层面进行终止操作啦！
Oracle数据库在Windows和Linux平台上的架构差异，展现了数据库系统针对不同操作系统的深度优化。从Windows的单进程多线程到Linux的多进程架构，这种差异仅仅是Oracle跨平台适配的冰山一角。所以我们还是需要不断的学习才能更好的跟上技术潮流💫