【转载“GBase 8s数据库”公众号】 GBase 8s 存储结构：从物理页到逻辑空间的全面解析

理解存储结构是掌握数据库原理的关键一步。本文系统介绍 GBase 8s 数据库从物理存储单元到逻辑存储单元的层次关系，并与 Oracle 存储结构进行对照。

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一、GBase 8s 存储结构总览

GBase 8s 的存储结构采用层次化设计，从底层到顶层依次由物理存储单元和逻辑存储单元组成。

• 物理存储单元直接对应磁盘上的实际数据组织形式，包括页（Page）和块（Chunk）。
• 逻辑存储单元则是数据库为管理方便而抽象出的概念，包括数据库空间（DbSpace）、表空间（TableSpace）和段（Extent）。

一个 GBase 8s 实例（Instance）可以创建多个 DbSpace，一个 DbSpace 可以包含多个物理 Chunk，一个 Chunk 划分为多个连续的段，一个表或索引占用的空间被称为一个 TableSpace，一个段包含多个物理页 Page。其中，DbSpace、TableSpace 和段属于逻辑存储单元；Chunk 和 Page 属于物理存储单元。

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二、物理存储单元：Page 与 Chunk

2.1 数据页（Page）

数据页（Page）是 GBase 8s 中最基本的存储单元，也是数据库服务的最小 I/O 单元。所有的系统信息和用户数据都被存储在数据页上，表的记录、索引的索引键都以 Page 为存储单位进行管理。

在大多数系统中，默认的数据页大小为 2KB。数据页大小是可配置的，在创建数据空间时指定，最大值为 16KB。GBase 8s 支持不同大小的数据页：2KB、4KB、8KB、16KB，管理员可以根据实际业务场景选择合适的页大小。

从内部结构来看，一个数据页总体上分为三部分：

+----------------------------------+
| 页头 (24 字节)                    |
|  - 页地址、校验位、标记位、记录数  |
+----------------------------------+
| 数据部分                          |
|  - Slot 方式存储行记录/索引键      |
|  - 最多 255 个 Slot               |
+----------------------------------+
| 页尾                              |
|  - 时间戳、Slot 描述信息           |
+----------------------------------+

• 页头：占用 24 字节空间，包含页的地址信息、校验位、标记位、记录数计数器等元数据
• 数据部分：以 Slot 的方式存储实际的行记录或索引键，一个数据页最多能存储 255 个 Slot
• 页尾：包含时间戳和每个 Slot 的描述信息

2.2 块（Chunk）

块（Chunk）是用于存储数据的连续磁盘空间，可以是一个裸设备（Raw Device）或其一部分，也可以是文件系统中的一个文件（Cooked File）。Chunk 是数据库与操作系统存储之间的桥梁，为数据提供了物理上的连续存储区域。

参数项	数值
单个 Chunk 最大容量	4 TB
单个实例最多 Chunk 数	32,767
Root Chunk	包含保留页及系统表等关键信息
非 Root Chunk	存储表、索引数据，划分为多个连续的段

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三、逻辑存储单元：DbSpace、TableSpace 与 Extent

3.1 数据库空间（DbSpace）

数据库空间（DbSpace）是 Chunk 的集合，是 GBase 8s 中核心的逻辑存储管理单元。创建 DbSpace 时至少包含一个 Chunk。

在实际生产环境中，通常按照 DbSpace 的作用进行规划分类：

DbSpace 类型	用途说明
Root DbSpace	根目录，存储保留页及系统数据库信息（如 sysmaster、sysadmin 等
Plog DbSpace	物理日志空间，存储物理日志文件
Llog DbSpace	逻辑日志空间，存储逻辑日志文件
Temp DbSpace	临时表空间，存储临时表及排序、Join 所需的临时空间
Data DbSpace	普通表空间，存储用户定义的表、索引数据
Blobspaces	简单大对象空间，存储简单大对象（TEXT 或 BYTE 类型）
Sbspaces	智能大对象空间，存储智能大对象（CLOB 或 BLOB 类型）

3.2 表空间（TableSpace）

表空间（TableSpace）是一个逻辑概念，是针对某个表而言的存储描述。物理上，TableSpace 是某个表使用的所有段的集合。GBase 8s 用 TableSpace 来描述一个表或索引所占用的空间信息，一个 TableSpace 可以分布在不同的 DbSpace 或 Chunk 上。

3.3 段（Extent）

段（Extent）是连续数据页的集合，是 TableSpace 存储空间分配的基本单位。在创建表时，GBase 8s 会根据 Extent Size 确定该表的初始空间；当数据不断增长导致空间不足时，数据库以段为单位进行空间扩展，可以通过Next Size 参数来控制每次空间扩展的大小。

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四、GBase 8s 与 Oracle 存储结构对照

建立与 Oracle 的对照关系有助于理解 GBase 8s 的存储结构。两者的存储层次在设计上高度相似，概念之间存在明确的映射关系。

4.1 核心概念对照表

GBase 8s 概念	Oracle 对应概念	说明
Page	Data Block	都是最小 I/O 单元。GBase 8s 默认 2KB，Oracle 默认 8KB，均可配置
Extent	Extent	都是物理上连续的存储单元集合，是空间分配的基本单位
TableSpace	Segment	描述一个表/索引所占用的空间
Chunk	Datafile	物理存储载体，GBase 8s 的 Chunk 可以是裸设备或文件系统文件；Oracle 的 Datafile 是操作系统层面的物理文件
DbSpace	Tablespace	Chunk/Datafile 的集合，逻辑存储管理层
Instance	Instance	数据库服务运行时的进程和内存结构的集合
Database	Schema	数据的逻辑集合，一个实例可管理多个数据库

4.2 层次结构对比

GBase 8s 存储层次（从大到小）：

Instance（实例）
  |-- DbSpace（数据库空间）
       |-- Chunk（物理块）
            |-- Extent（段）
                 |-- Page（数据页）
                      |-- Row（数据行 / Slot）

Oracle 存储层次（从大到小）：

Instance（实例）
  |-- Tablespace（表空间）
       |-- Datafile（数据文件）
            |-- Extent（区）
                 |-- Data Block（数据块）
                      |-- Row（数据行）

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五、大对象存储

GBase 8s 针对大对象数据提供了专门的存储机制，分为简单大对象和智能大对象两类。

5.1 简单大对象

简单大对象（TEXT 或 BYTE 类型）可以存储在普通的 DbSpace 中，也可以存储在专门的 Blobspace 中。当存储在 Blobspace 时，数据库通过虚拟段单独使用较小的缓存将数据直接写入磁盘，不占用 Buffer Pool 内存空间。

Blobspace 中的基本存储单元是 blobpage，其大小可被配置为数据库服务器数据页（Page）大小的整数倍。

5.2 智能大对象

智能大对象（CLOB 和 BLOB 类型）必须存储在 Sbspace 上。Sbspace 的第一个 Chunk 包含三个部分，其他 chunk 可以共用第一个 chunk 的元数据区域：

区域名称	功能描述
元数据区域	保存标识 Sbspace 关键信息及 Sbspace 上的每个智能大对象的元数据
用户数据区域	存储实际的智能大对象数据
保留区	供元数据区域和用户数据区域扩展时分配

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六、存储限制

了解 GBase 8s 的存储限制对于数据库设计和容量规划至关重要。

存储限制（以 2KB Page Size 为例）：

存储限制项	最大值
单个 Chunk 最大容量	4 TB
单个实例最多 Chunk 数	32,767
单个实例最多 DbSpace 数	2,047
一页最多包含的数据行数	255
一个表最大行数	4,277,659,295
表最大支持的列数	32,767
单个实例最大支持的数据库数	21,000,000
单个实例最大支持的表数	477,102,080

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七、总结

GBase 8s 的存储结构从物理层的 Page 和 Chunk，到逻辑层的Extent、TableSpace 和 DbSpace，每一层都有明确的职责和作用。理解这一层次关系，有助于进行存储规划、性能调优和故障排查。在实际工作中，建议根据业务数据特征合理选择数据页大小，规划 DbSpace 的分类布局，并监控段的增长情况。