All about oracle smallfile and bigfile tablespace
Oracle表空间Tablespace是逻辑结构的最高层次，其他分别对应段对象segment、区extent和块block。而物理层面的Oracle数据库是通过一系列的文件构成，其中数据文件datafile是与Tablespace进行对应的对象。
Tablespace与Datafile的关系是一对多的关系。一个表空间Tablespace可以对应多个Datafile，Datafile则是只能归属在一个Tablespace里。传统的Oracle管理概念中，倡导一个表空间中创建多个数据文件，特别是创建分布在多个存储磁盘上，以期分散I/O。但是，Oracle10g推出的BigFile Tablespace大文件表空间，将这个概念有所变化。
1、 Bigfile tablespace
在Oracle10g中，推出了Bigfile tablespace的概念。表空间Tablespace从Oracle10g以后就分为两个类型，smallfile tablespace和bigfile tablespace。过去一个表空间对应多个数据文件我们成为Smallfile Tablespace。
10g 数据库在创建的时候，会指定默认的表空间类型。如果不特殊指定的话，默认为 SMALLFILE 类型的表空间。
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SYS@ orcl> select * from database_properties where property_name = 'DEFAULT_TBS_TYPE';
PROPERTY_NAME PROPERTY_VALU DESCRIPTION
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DEFAULT_TBS_TYPE SMALLFILE Default tablespace type
## 可以设置默认的表空间类型。
SQL> ALTER DATABASE SET DEFAULT bigfile TABLESPACE;
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所谓Bigfile Tablespace最显著的差别就是一个表空间只能对应一个数据文件。Bigfile Tablespace虽只对应一个数据文件，但数据文件对应的最大体积大大增加。传统的small datafile每个文件中最多包括4M个数据块，按照一个数据块8K的大小核算，最大文件大小为32G。每个Small Tablespace理论上能够包括1024个数据文件，这样计算理论的最大值为32TB大小。而Bigfile Datafile具有更强大的数据块block容纳能力，最多能够包括4G个数据块。同样按照数据块8K计算，Bigfile Datafile大小为32KG=32TB。理论上small tablespace和big tablespace总容量相同。
下面我们通过一连串的实验来观察Bigfile Tablespace。
此处，我们通过create bigfile tablespace语句建立Bigfile Tablespace。注意两方面的问题，其一是Bigfile Tablespace必须使用local本地extent管理方式，不允许使用DMT（Dictionary Managed Tablespace）。另一方面是段segment空间使用auto自动方式，不要使用manual。
不过这两个条件在Undo或者临时Bigfile表空间的时候，是允许例外的。
Small Tablespace和Bigfile Tablespace是可以并存的。
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SYS@ orcl> select tablespace_name, bigfile from dba_tablespaces;
TABLESPACE_NAME BIG
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SYSTEM NO
SYSAUX NO
UNDOTBS1 NO
TEMP NO
USERS NO
BTTEST YES
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在创建bigfile tablespace的时候，就已经指定了数据文件。如果此时我们尝试加入一个新的数据文件，Oracle系统会报错。
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SYS@ orcl> alter tablespace bttest add datafile '/oradata/orcl/bttest2.dbf' size 10M autoextend off;
alter tablespace bttest add datafile '/oradata/orcl/bttest2.dbf' size 10M autoextend off
*
ERROR at line 1:
ORA-32771: cannot add file to bigfile tablespace
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2、Bigfile的相对文件编号
此处我们观察一下Bigfile Tablespace体系下的一些特征。
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SYS@ orcl> select file_name, file_id, relative_fno from dba_data_files;
FILE_NAME FILE_ID RELATIVE_FNO
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/oradata/orcl/users01.dbf 4 4
/oradata/orcl/undotbs01.dbf 3 3
/oradata/orcl/sysaux01.dbf 2 2
/oradata/orcl/system01.dbf 1 1
/oradata/orcl/bttest.dbf 5 1024
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每个文件都包括两个编号，一个是绝对文件编号file_id，另一个是相对文件编号relative_fno。在文件数量较少，或者创建删除文件比较少情况下的数据库，file_id 和relative_fno 是相同的。Relative_fno 是一个循环周期，以1024为一个循环。当file_id依次递增到1024整数倍之后，file_id会继续增加，而relative_fno会形成一个内部循环。
这种机制让我们联想起了Oracle Small Tablespace 的数据文件上限限制，也是1023个文件。我们设想一种极端的情况，如果一个表空间中的数据文件个数超过了1024，也就是一个表空间内的数据文件中，存在相同的relative_fno。这种情况首先是不被允许的。
设置1024的relative_fno 是进行Oracle 数据寻址的需要。这里我们要关注到Oracle定位数据行的rowid 信息，rowid 是Oracle 内部唯一标注一行记录的地址。Rowid 包括四部分组成，对象号 + 文件号 + 块号 + slot行号。Rowid长度固定，所以四部分的长度都是固定的，这里的文件号fno是相对文件编号。这里的查找顺序是，对象号获取所在表空间的编号，在表空间内部使用相对文件号来定位到文件。如果一个表空间内出现相同的relative_fno 文件，定位就不可能了。所以，small tablepsace 的内部文件上限必然是1023。
但是，Bigfile Tablespace存在一些不同之处。如果一个表空间只有一个数据文件且只能拥有一个数据文件，那么relative_fno就失去了存在的意义。所以在dba_data_files 中的relative_fno 列上，bigfile tablespace 对应的datafile 是直接1024。
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SYS@ orcl> create table t_big tablespace bttest as select * from dba_tables;
Table created.
SYS@ orcl> select dbms_rowid.rowid_object(t.rowid) obj_id, dbms_rowid.rowid_relative_fno(t.rowid,'BIGFILE') relative_fno,
2 dbms_rowid.rowid_block_number(t.rowid) block_num, dbms_rowid.rowid_row_number(t.rowid) rownums,
3 dbms_rowid.rowid_to_absolute_fno(t.rowid,'SYS','T_BIG') abso_fno
4 from t_BIG t where rownum < 4;
OBJ_ID RELATIVE_FNO BLOCK_NUM ROWNUMS ABSO_FNO
---------- ------------ ---------- ---------- ----------
74519 &
