揭秘Oracle 12c数据库新特性之一： Oracle多租户容器数据库体系结构和用户角色介绍

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揭秘Oracle 12c数据库新特性之 Oracle多租户容器数据库（一）

1、什么是多租户容器数据库

Oracle 12c 引入了多租户数据库。

多租户容器数据库是指Oracle数据库管理模型的一种革新，它引入了容器数据库（CDB）和租户数据库（PDB）的概念。以下是对这两个概念的详细解释：

容器数据库（CDB）：
    CDB是一个全局数据库容器，可以包含一个或多个租户数据库（PDB）。
    它可以共享一组系统资源（例如SGA和PGA），同时也可以包含多个PDB。
    CDB拥有自己的系统表空间和用户数据表空间，以及共享的SGA和PGA。
    可以看作是一个包含了多个独立数据库的容器，这些独立数据库共享了一些系统级别的资源。

租户数据库（PDB）：
    PDB是CDB中的一个独立数据库单元。
    每个PDB拥有自己的数据文件、表空间、用户、权限等数据库资源，它们是逻辑上隔离的。
    PDB中的数据和用户完全独立于其他PDB，就像它是一个独立的数据库一样。
    PDB可以有自己的特定配置和特性，因此可以根据需要对不同的PDB进行定制。

通过CDB和PDB模型，可以在一个数据库实例中同时管理多个独立的数据库，这些数据库彼此隔离，但又能共享一部分系统级别的资源。这种架构在云环境中尤其有用，允许在共享的基础设施上为多个客户提供服务，从而提高了资源利用率并降低了成本。

总的来说，Oracle 12c 多租户数据库提供了一种高效灵活的数据库管理方式，适用于各种环境，尤其在云环境中发挥了它的独特优势。

2、多租户容器数据库的优点

2.1. 非多租户容器数据库遇到的挑战

  • 数据库没有完全使用硬件，硬件存在资源浪费
  • 数据库数量多，管理维护复杂
  • 需要大量的时间修补或更新补丁
  • 需要更多的授权

2.2. 多租户容器数据库的优点

  • 降低服务器和存储硬件成本
  • 实例开销低
  • 节约打补丁和升级时间
  • 提供隔离
  • 需要更少的授权，默认3个pdb免费

3、多租户容器数据库体系结构

在这里插入图片描述
Oracle 12cR1 不支持PDB中undo表空间

Oracle 12cR2开始支持PDB中undo表空间

4、多租户数据库的组件

在这里插入图片描述

4.1. 多租户容器数据库中的两种类型的容器

根容器CDB(CDB$ROOT)

  • 在创建CDB时创建的第一个容器
  • 提供管理服务：管理公用对象和元数据，管理公用用户和角色

可插拔数据库容器（PDB)

  • PDB是应用程序容器，表空间，schema，object，权限
  • PDB可以创建，克隆，移动，拔出/插入
  • PDB$SEED是特殊的PDB，提供创建PDB的模板

5、多租户数据库用户

5.1. 公用用户和本地用户

多租户数据库引入了两类用户：公用用户（common user）和本地用户（local user）

  • 公用用户 : 公用用户存储在所有容器中(root and all PDBs)。在CDB中创建的用户是公用用户。
  • 本地用户 : 本地用户仅存储在指定的PDB中。在PDB中创建的用户是本地用户。相同的用户名可以在多个不同的PDB中，但是它们是不相关的。
  • 不能在root容器中创建本地用户。

5.2. 创建用户的选项

  • container=all
  • container=current

如果当前container是CDB，那么，默认container选项是container=all。在CDB中创建用户不支持container=current。

如果当前container是PDB，那么，默认container选项是container=current。在PDB中创建用户不支持container=all。

5.3. 操作示例

##在cdb操作：
[oracle@db19c ~]$ cdb1
[oracle@db19c ~]$ sqlplus / as sysdba

SQL*Plus: Release 19.0.0.0.0 - Production on Mon Oct 16 19:30:39 2023
Version 19.3.0.0.0

Copyright (c) 1982, 2019, Oracle.  All rights reserved.


Connected to:
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0

SYS@cdb1>
SYS@cdb1>
SYS@cdb1> create user lzy identified by lzy container=all; ##显式指定container=all

User created.
SYS@cdb1> create user zlx identified by zlx;  ##不显式指定container=all

User created.

SYS@cdb1>select username,common,con_id from cdb_users where username in ('LZY','ZLX') order by 1,3;

USERNAME   COMMON         CON_ID
---------- ---------- ----------
LZY        YES                 1
LZY        YES                 3
LZY        YES                 4
LZY        YES                 5
LZY        YES                 6
ZLX        YES                 1
ZLX        YES                 3
ZLX        YES                 4
ZLX        YES                 5
ZLX        YES                 6

10 rows selected.

SYS@cdb1>

##在pdb操作
[oracle@db19c ~]$ sqlplus sys/oracle@pdb1 as sysdba

SQL*Plus: Release 19.0.0.0.0 - Production on Mon Oct 16 19:42:15 2023
Version 19.3.0.0.0

Copyright (c) 1982, 2019, Oracle.  All rights reserved.


Connected to:
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0

SYS@pdb1> create user spk identified by spk container=current;

User created.

SYS@pdb1> select username,common,con_id from cdb_users where username in ('LZY','ZLX','SPK') order by 1,3;

USERNAME   COMMON         CON_ID
---------- ---------- ----------
LZY        YES                 3
SPK        NO                  3
ZLX        YES                 3

SYS@pdb1>

6、多租户数据库角色

6.1. 公用角色和本地角色

  • 公用角色：公用角色存储在所有容器中(root and all PDBs)。在CDB中创建的用户是公用角色。
  • 本地用户：本地角色仅存储在指定的PDB中。在PDB中创建的角色是本地角色。相同的角色名可以在多个不同的PDB中，但是它们是不相关的。
  • 不能在root容器中创建本地角色。

6.2. 创建角色 container选项

  • container=all
  • container=current

如果当前容器是CDB，默认的container选项是all。在CDB中创建角色不支持container=current。
如果当前容器是PDB，默认的container选项是current。在PDB中创建角色不支持container=all。

6.3. 操作示例

##在cdb操作：
SYS@cdb1> create role role1 container=all;

Role created.

SYS@cdb1> select role,role_id,common from dba_roles where role in ('ROLE1','ROLE2');

ROLE   ROLE_ID COMMON
-----  ------- ------
ROLE1  110     YES

SYS@cdb1>

##在pdb操作
SYS@pdb1> create role role2 container=current;

Role created.

SYS@pdb1> select role,role_id,common from dba_roles where role in ('ROLE1','ROLE2');

ROLE   ROLE_ID COMMON
-----  ------- ------
ROLE1  110     YES
ROLE2  111     NO
SYS@pdb1>

7、 多租户数据库权限

7.1. 公用权限和本地权限

  • 在所有容器中授予的权限是公用权限。
  • 在单个PDB的上下文中授予的权限是本地权限。
  • 本地用户只能在本地PDB中行使权限
  • 公用用户只能在所连接的PDB行使权限
  • 连接到根容器的公用用户可以行使跨容器权限，如创建公用用户

7.2. 权限授予选项

  • container=current
  • container=all

如果当前容器是CDB：

​ 指定container=current授予系统权限，对象权限，角色给一个公用用户或公用角色，权限或角色只在本CDB有效。

​ 指定container=all授予系统权限，对象权限，角色给一个公用用户或公用角色，权限或角色在所有容器中有效。如果忽略了container=all，则container=current是默认选项。

如果当前的容器是PDB：

​ 指定container=current授予系统权限，对象权限，角色给一个用户或角色，权限或角色只在本PDB有效。

7.3. 操作示例

##在cdb操作
SYS@cdb1> grant create session to lzy container=all;

Grant succeeded.

SYS@cdb1> grant create session to zlx container=current;

Grant succeeded.

SYS@cdb1> select grantee,privilege,admin_option,common,con_id from cdb_sys_privs where grantee in ('LZY','ZLX') order by 1,5;

GRANTEE    PRIVILEGE                                ADMIN_OPTION    COMMON         CON_ID
---------- ---------------------------------------- --------------- ---------- ----------
LZY        CREATE SESSION                           NO              YES                 1
LZY        CREATE SESSION                           NO              YES                 3
LZY        CREATE SESSION                           NO              YES                 4
LZY        CREATE SESSION                           NO              YES                 5
LZY        CREATE SESSION                           NO              YES                 6
ZLX        CREATE SESSION                           NO              NO                  1
SYS@cdb1> conn zlx/zlx@pdb1
ERROR:
ORA-01045: user ZLX lacks CREATE SESSION privilege; logon denied


Warning: You are no longer connected to ORACLE.
@>

##在pdb操作
SYS@pdb1> grant create session to spk container=current;

Grant succeeded.

SYS@pdb1> select grantee,privilege,admin_option,common,con_id from cdb_sys_privs where grantee in ('LZY','ZLX','SPK');
GRANTEE    PRIVILEGE            ADMIN_OPTION    COMMON         CON_ID
---------- -------------------- --------------- ---------- ----------
SPK        CREATE SESSION       NO              NO                  3
LZY        CREATE SESSION       NO              YES                 3

SYS@pdb1> conn spk/spk@pdb2
ERROR:
ORA-01017: invalid username/password; logon denied


Warning: You are no longer connected to ORACLE.
@> conn spk/spk@cdb1
ERROR:
ORA-01017: invalid username/password; logon denied

8、如何访问多租户容器数据库

8.1. 方法一 alter session set container

[oracle@db19c ~]$ cdb1
[oracle@db19c ~]$ sqlplus / as sysdba

SQL*Plus: Release 19.0.0.0.0 - Production on Mon Oct 16 18:31:27 2023
Version 19.3.0.0.0

Copyright (c) 1982, 2019, Oracle.  All rights reserved.

Connected to:
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0

SYS@cdb1> show pdbs

    CON_ID CON_NAME                       OPEN MODE  RESTRICTED
---------- ------------------------------ ---------- ----------
         2 PDB$SEED                       READ ONLY  NO
         3 PDB1                           READ WRITE NO
         4 PDB2                           READ WRITE NO
         5 PDB3                           READ WRITE NO
         6 PDB4                           READ WRITE NO
SYS@cdb1> show con_name

CON_NAME
------------------------------
CDB$ROOT
SYS@cdb1> alter session set container=pdb1;

Session altered.

SYS@cdb1> show con_name

CON_NAME
------------------------------
PDB1
SYS@cdb1>
SYS@cdb1> alter session set container=cdb$root;

Session altered.

SYS@cdb1> show con_name

CON_NAME
------------------------------
CDB$ROOT
SYS@cdb1>

8.2. 方法二 使用TNSNAMES方式

[oracle@db19c ~]$ cat $ORACLE_HOME/network/admin/tnsnames.ora
# tnsnames.ora Network Configuration File: /u01/app/oracle/product/19c/dbhome_1/network/admin/tnsnames.ora
# Generated by Oracle configuration tools.

cdb1 =
  (DESCRIPTION =
    (ADDRESS = (PROTOCOL = TCP)(HOST = db19c)(PORT = 1521))
    (CONNECT_DATA =
      (SERVER = DEDICATED)
      (SERVICE_NAME = cdb1)
    )
  )

pdb1 =
  (DESCRIPTION =
    (ADDRESS = (PROTOCOL = TCP)(HOST = db19c)(PORT = 1521))
    (CONNECT_DATA =
      (SERVER = DEDICATED)
      (SERVICE_NAME = pdb1)
    )
  )


pdb2 =
  (DESCRIPTION =
    (ADDRESS = (PROTOCOL = TCP)(HOST = db19c)(PORT = 1521))
    (CONNECT_DATA =
      (SERVER = DEDICATED)
      (SERVICE_NAME = pdb2)
    )
  )
pdb3 =
  (DESCRIPTION =
    (ADDRESS = (PROTOCOL = TCP)(HOST = db19c)(PORT = 1521))
    (CONNECT_DATA =
      (SERVER = DEDICATED)
      (SERVICE_NAME = pdb3)
    )
  )
pdb4 =
  (DESCRIPTION =
    (ADDRESS = (PROTOCOL = TCP)(HOST = db19c)(PORT = 1521))
    (CONNECT_DATA =
      (SERVER = DEDICATED)
      (SERVICE_NAME = pdb4)
    )
  )
[oracle@db19c ~]$


[oracle@db19c ~]$ sqlplus system/oracle@cdb1

SQL*Plus: Release 19.0.0.0.0 - Production on Mon Oct 16 19:26:39 2023
Version 19.3.0.0.0

Copyright (c) 1982, 2019, Oracle.  All rights reserved.

Last Successful login time: Mon Oct 16 2023 18:47:19 +08:00

Connected to:
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0

SYSTEM@cdb1> exit
Disconnected from Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0
[oracle@db19c ~]$ sqlplus system/oracle@pdb1

SQL*Plus: Release 19.0.0.0.0 - Production on Mon Oct 16 19:26:44 2023
Version 19.3.0.0.0

Copyright (c) 1982, 2019, Oracle.  All rights reserved.

Last Successful login time: Mon Oct 16 2023 19:26:39 +08:00

Connected to:
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0

SYSTEM@pdb1> exit
Disconnected from Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0
[oracle@db19c ~]$ sqlplus system/oracle@pdb2

SQL*Plus: Release 19.0.0.0.0 - Production on Mon Oct 16 19:26:50 2023
Version 19.3.0.0.0

Copyright (c) 1982, 2019, Oracle.  All rights reserved.

Last Successful login time: Mon Oct 16 2023 19:26:44 +08:00

Connected to:
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0

SYSTEM@pdb2> exit
Disconnected from Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0
[oracle@db19c ~]$ sqlplus system/oracle@pdb3

SQL*Plus: Release 19.0.0.0.0 - Production on Mon Oct 16 19:26:55 2023
Version 19.3.0.0.0

Copyright (c) 1982, 2019, Oracle.  All rights reserved.

Last Successful login time: Mon Oct 16 2023 19:26:50 +08:00

Connected to:
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0

SYSTEM@pdb3> exit
Disconnected from Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0
[oracle@db19c ~]$ sqlplus system/oracle@pdb4

SQL*Plus: Release 19.0.0.0.0 - Production on Mon Oct 16 19:26:58 2023
Version 19.3.0.0.0

Copyright (c) 1982, 2019, Oracle.  All rights reserved.

Last Successful login time: Mon Oct 16 2023 19:26:55 +08:00

Connected to:
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0

SYSTEM@pdb4> exit
Disconnected from Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0
[oracle@db19c ~]$

8.3. 方法三 使用ezconnect 方式

[oracle@db19c ~]$ sqlplus system/[email protected]:1521/pdb1

SQL*Plus: Release 19.0.0.0.0 - Production on Mon Oct 16 19:28:16 2023
Version 19.3.0.0.0

Copyright (c) 1982, 2019, Oracle.  All rights reserved.

Last Successful login time: Mon Oct 16 2023 19:26:59 +08:00

Connected to:
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0

[email protected]:1521/pdb1> exit
Disconnected from Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0
[oracle@db19c ~]$ sqlplus system/[email protected]:1521/pdb2

SQL*Plus: Release 19.0.0.0.0 - Production on Mon Oct 16 19:28:19 2023
Version 19.3.0.0.0

Copyright (c) 1982, 2019, Oracle.  All rights reserved.

Last Successful login time: Mon Oct 16 2023 19:28:16 +08:00

Connected to:
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0

[email protected]:1521/pdb2> exit
Disconnected from Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0
[oracle@db19c ~]$ sqlplus system/[email protected]:1521/pdb3

SQL*Plus: Release 19.0.0.0.0 - Production on Mon Oct 16 19:28:25 2023
Version 19.3.0.0.0

Copyright (c) 1982, 2019, Oracle.  All rights reserved.

Last Successful login time: Mon Oct 16 2023 19:28:19 +08:00

Connected to:
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0

[email protected]:1521/pdb3> exit
Disconnected from Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0
[oracle@db19c ~]$
[oracle@db19c ~]$ sqlplus system/[email protected]:1521/pdb4

SQL*Plus: Release 19.0.0.0.0 - Production on Mon Oct 16 19:28:29 2023
Version 19.3.0.0.0

Copyright (c) 1982, 2019, Oracle.  All rights reserved.

Last Successful login time: Mon Oct 16 2023 19:28:25 +08:00

Connected to:
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0

[email protected]:1521/pdb4> exit
Disconnected from Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.3.0.0.0
[oracle@db19c ~]$

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