请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 Table_Industry 证券研究报告 /行业深度 报告 2019 年 06 月 18 日 计算机行业 Oracle 数据库分析 Table_Main Table_Title 评级：增持（维持） 分析师：谢春生 执业证书编号： S0740518010002 Email： xiecsr.qlzq 研究助理 ： 杨亚宇 Email： yangyyr.qlzq Table_Profit 基本状况 上市公司数 207 行业总市值 (亿 元 ) 20048 行业流通市值 (亿元 ) 9846 Table_QuotePic 行业 -市场走势对比 公司持有该股票比例 Table_Report 相关报告 Table_Finance Table_Summary 投资要点 数据库作为计算机架构的核心底层软件， 从 1970 年左右发展到现在，已经有五十年左右的时间。那个时候，软件还并没有很正式的作为单独的产品进行销售，更多的是与硬件和解决方案一起卖给客户。数据库产品发展到现在，中间经过各种计算载体和计算架构的变化，但数据库的核心重要位置依然没有变化。同时，我们看到在这个过程中，数据库领域进进出出的厂商有很多，但 Oracle 的行业领导地位也一直没有发生变化 。 如何理解数据库？ 对于非 IT 专业的人，经常会问，数据库有什么用？数据库，从字面来理解就是保存数据的仓库。按照正式语言来定义，数据库是按照一定的结构，来组织、存储和管理数据的仓 库。在计算机中，它一般是由一个或者一组文件构成。如果没有数据库，计算机的数据处理速度（读写的速度）可能就没有这么迅速。 在数据库产品的演进中，其基于的数据模型也在发生变化。 根据数据模型的不同，数据库可以分为关系型数据库和非关系型数据库。关系型数据库的底层数据模型是关系模型。非关系型数据库是一个大类，其又可以分为不同种类的数据库。比如，面向高性能并发读写的 key-value 数据库，面向海量数据访问的面向文档数据库，面向可扩展性的分布式数据库等。 Oracle 的数据库产品。 Oracle 的数据库产品是公司最起家的 业务。 Oracle的数据库业务发展历程，与全球数据库发展历史交织在一起，也与 Oracle整个公司的发展绑定在一起。 Oracle 的数据库产品包括两种。第一个是Oracle 自己的数据库产品，也就是 Oracle Database。第二个是 MySQL。关于 MySQL 与 Oracle 的关系，也是从原来的竞争对手，通过 Sun 这家公司而成为 Oracle 自己的产品。目前 Oracle 的数据产品已经更新到 Oracle Database 18c，其提供了一个高性能、高可靠和高安全的平台，可以在云，本地或混合云进行部署。 Oracle 数据库面临的竞争。 在数据库领域，商业数据库一直面临着来自于开源数据库的竞争，关系型数据库也面临着来自于非关系型数据库（ NoSQL）的竞争。最近几年，在新的计算环境下， Oracle 的数据库产品面临的外部挑战和外部竞争也越来越大。我们经常看到，亚马逊、阿里、Salesforce 等云计算厂商也都在基于开源数据库，研发自主的数据库产品。商业数据库 &开源数据库，关系型数据库和非关系型数据库，未来又将走向何方？ 风险提示。 行业景气度回升进程低于预期的风险；人力成本上升超过预期的风险； 行业业绩增速低于预期的风险；技术的演进进程低于预期的风险 。 -30%-20%-10%0%10%20%30%40%18-0618-0718-0818-0918-1018-1118-1219-0119-0219-0319-0419-05计算机 (申万 ) 沪深 300 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 2 - 行业深度 研究 内容目录 1、为什么研究 Oracle 数据库？ . - 3 - 2、如何理解数据库？ . - 5 - 3、数据库的发展历程 . - 10 - 4、 Oracle 的数据库 . - 20 - 5、 Oracle 数据库面临的竞争 . - 33 - 6、数据库市场格局演化情况 . - 35 - 7、总结 . - 42 - 风险提示 . - 43 - 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 3 - 行业深度 研究 1、 为什么研究 Oracle 数据库？ 数据库作为 计算机架构 的核心底层软件，从 1970 年左右发展到现在，已 经有五十年左右的时间。那个时候，软件还并没有很正式的作为单独的产品进行销售，更多的是与硬件和解决方案一起卖给客 户。数据库产品发展到现在，中间经过各种计算载体和计算架构的变化，但数据库的核心重要位置依然没有变化 。同时，我们看到在这个过程中，数据库领域进进出出的厂商有很多，但 Oracle 的行业领导地位也一直 没有发生变化 。 如果我们读过数据库的发展历史，我们也会好奇，是哪些因素造就了Oracle 的在数据库领域长达 40 多年的 行业 领导地位 ， 并不断保持产品性能的领先？ 同时，随着计算场景和计算架构的变化，新的数据库模型不断涌现，对传统关系型数据库带来一定挑战。未来 Oracle 的数据库产品又该如何应对？ 在目前自主可控的背景下，大家也比较关心国产数据库的发展和应用情况。国内数据库的参与者主要包括南大通用、武汉达梦、北京凯星辰、人大金仓、广州巨杉等。 与海外 主流数据库相比，目前 国内的数据库处于什么竞争水平？ 通过研究 Oracle 的数据库产品 ，可以使我们对数据库这个行业有一个初步的认识，来进一步分析在关键的 IT 底层环节，未来国内自主可控的路径和可能性。 从 Oracle 公司自身来 看， Oracle 可以说是全球 软件 巨头 ，体量虽然没有 Microsoft 那么大，但 ，（ 1） 在数据库和应用软件领域， Oracle 的确实有其难以撼动的地位 。 （ 2）在 IT 布局的完备性方面， Oracle 应该是继 IBM 之后（在 IBM 发展中，其业务发生多次调整和分拆），在全球 IT巨头中布局最为完整、最为完善的一家。我们这里所说的 IT 完备性主要是基于 IT 基础产业链 角度。 在 Oracle 的发展过程中，其业务种类 越来越 多样化，既包括软件、也包括硬件；软件中既包括应用软件、也包括基础软件。 如何更好的理解Oracle 的每个业务。从 这篇文章开始，我们将把 Oracle 的主要业务，做一系列的讲解。以便于我们对国内相应市场和相应公司的产品做比较。 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 4 - 行业深度 研究 图表 1： Oracle 的业务布局 来源： Gartner、 中泰证券研究所 图表 2： Oracle 营业收入 图表 3： Oracle 净利润 来源： Wind、 中泰证券研究所 来源： Wind、 中泰证券研究所 数据库是 Oracle 创立 之初的业务 ，也是 Oracle 其他业务 发展的 基础。即使目前，数据库业务 收入 在 Oracle 各业务中 占比 最大， 也是 Oracle最赚钱的业务之一 。 从下面这个数据我们可以看出，数据库业务收入占比在 35%-40%左右。可知，数据库业务对于 Oracle 而言是非常重要的业务。 144 180 224 233 268 356 371 372 383 382 370 377 398 25.1% 24.6% 3.7% 15.3% 32.8% 4.2% 0.2% 2.9% -0.1% -3.1% 1.8% 5.6% -5%0%5%10%15%20%25%30%35%050100150200250300350400450收入（亿元，左轴） 增速（ %，右轴） 34 43 55 56 61 85 100 109 110 99 89 93 38 26.4% 29.2% 1.3% 9.7% 39.3% 16.8% 9.5% 0.3% -9.3% -10.4% 4.9% -59% -80%-60%-40%-20%0%20%40%60%020406080100120 净利润（亿元，左轴） 增速（ %，右轴） 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 5 - 行业深度 研究 图表 4： Oracle 收入构成（ 2016） 来源： Gartner、 中泰证券研究所 2、 如何理解 数据库 ？ 如何理解数据库 ？ 从 IT 基础架构来看，数据库是计算机底层架构的核心基础软件。我们通常说计算机三大基础软件：操作系统、数据库、中间件。如果没有数据库， 计算机的数据处理速度（读写的速度）可能就没有这么迅速 。对于非 IT 专业的人，经常会问，数据库有什么用？ 数据库，从字面来理解就是保存数据的仓库。按照正式语言来定义 ，数据库是按照一定的结构，来组织、存储和管理数据的仓库。在计算机中，它一般是由一个或者一组文件构成。在以上的描述中，我们需要关注几个关键词：结构、组织、存储、管理。 为什么需要数据库？ 从本质来看 ， 计算机解决的 是数据计算和数据处理问题。 数据库是计算机应用系统中的一种专门管理数据资源的系统 。数据有多种形式，包括 文字、数码、符号、图形、图像以及声音等。数据是所有计算机系统所要处理的对象。 在计算机发展的过程中，人们也一直在想如何 解决计算机产生的大量数据 的 存储和管理 问题 。 在早期，一种解决方法 是制作文件，即将处理过程编成程序文件，将所涉及的数据按程序要求组织成数据文件，用程序文件来调用。数据文件与程序文件保持着一定的对应关系。 但在计算机应用快速 发展的背景 下，这种文件式方法表现出一定的不足 。比如，在这种模式 中 ， 数据通用性 较 差，不便于移植，在不同文件中存储大量重复信息、浪费存储空间、更新不便等。 Database Software, 36.0% Database Infrastructure, 6.0% On-premise Applications, 25.0% Cloud Reveues, 11.0% Professional Services, 9.0% Hardware Sales , 5.0% Hardware Support, 6.0% 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 6 - 行业深度 研究 图表 5： 文件保存数据的缺点 来源： Gartner、 中泰证券研究所 如果引入文件管理系统， 文件管理系统作为应用程序与 数据文件的接口，这些应用程序只需要与文件管理系统交互就可以带来一些灵活性。不过这种方式还是解决不了“ 数据冗余 、 处理效率低 ” 的问题，特别是在较大规模的系统中更加明显 。 数据库系统便能解决上述问题。数据库系统不从具体的应用程序出发，而是立足于数据本身的管理，它将所有数据保存在数据库中，进行科学的组织，并借助于数据库管理系统，以它为中介，与各种应用程序或应用系统接口，使之能方便地使用数据库中的数据。 图表 6： 数据库 管理方式的演化 来源： Wind、 中泰证券研究所 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 7 - 行业深度 研究 Oracle 数据库服务器大致分为两个主要部分： 1） Oracle instance （数据库实例，上半部分） 2） Database（数据库，下半部分）。 Oracle 服务器 =实例 +数据库 。 实例 =SGA（实例内存） +后台进程 内存 =SGA+PGA SGA=Database Buffer Cache (数据库高速缓存区缓存） +Share Pool （共享池） +Redo Log Buffer（日志缓存区） 图表 7： Oracle 数据库体系结构图 来源： Gartner、 中泰证券研究所 用户不能直接连接到数据库，而是用户先发出一个用户进程， 用户进程和 Oracle 服务器发出的服务器进程交互，然后服务器进程再和实例交互，最后实例和底层数据库交互，从而实现用户和数据库的交互。具体过程看下图： 图表 8： 用户与数据库数据的交互过程 来源： Wind、 中泰证券研究所 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 8 - 行业深度 研究 我们以 Oracle 数据库为例，来介绍下数据库的体系结构，这样更有利于我们对数据库的理解 。 从存储结构上 ， oracle 数据库 可以分为物理存储结构和逻辑存储结构 。 物理存储结构： 主要由 数据文件，控制文件，重做日志文件 3 种类型的文件组成。 1） 数据文件：存储数据库数据的文件 。数据库中的所有数据最终都保存在数据文件中。但一个数据文件只对应一个数据库，而一个数据库可以包含多个数据文件。 2） 控制文件：是一个很小的二进制文件，用于维护和描述数据库的物理结构 。控制 文件十分重要，存放着数据库中的数据文件和日志文件，一旦该文件受损，数据库将无法正常工作。 3） 重做日志文件：用于记录数据库中所有修改信息的文件，简称日志文件 。该文件是进行数据库备份与恢复的重要手段，可以保证数据库的安全，并且该文件不是唯一存在的，在一个日志文件组中，日志文 件最多可以有五个。 除了上述文件，还有参数文件，备份文件，归档重做日志文件，警告、跟踪日志文件。 图表 1： 数据库的 两个存储结构 来源： Gartner、 中泰证券研究所 逻辑存储结构 ： 主要包括表空间，段，区和数据块，它们的关系为：数据库 =N*表空间 =N*段 =N*区 =N*数据块 1） 表空间： Oracle 中最大的逻辑存储结构，与物理上的一个或多个数据文件相对应，大小等于所有数据文件大小的总和。 2） 段： 一般是数据库终端用户将处理的最小存储单位，段的数据空间是以数据区为单位的，根据存储数据的特征，可以分为 4 种类型（数据段，索引段，临时段，回退段）。 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 9 - 行业深度 研究 3） 区： 磁盘空间分配的最小单位，有一个或多个数据块组成。 4） 数据块： 用来管理存储空间的最基本单位，也是最小的逻辑存储单位数据块由块头部，表目录，行目录，空闲空间，行空间组成。 图表 10： 数据库的架构 来源： Wind、 中泰证券研究所 从实例结构上 ， Oracle 可以分为 进程结构和内存结构 。 进程结构： 主要包括： DBWn 进程， LGWR 进程， CKPT 进程， SMON进程， PMON 进程， ARCn 进程。 DBWn 进程： （ Database writer，数据库写入）进程，用于管理数据缓冲区，以便用户总能找到空闲的缓冲区，通过延迟写优化磁盘 I/O 读写，将所有修改后的缓冲区数据写入数据文件。 LGWR 进程： （ log writer，日志写入）进程，负责管理日志缓冲区的一个后台程序，用于将缓冲区的数据写入磁盘的日志文件。 CKPT 进程： （ check point，检查点或检验点）进程，一般在日志切换时自动产生，用于缩短实例恢复所需时间 。 SMON 进程： (system monitor,系统监控 )用于数据库实例出现故障或系统崩溃时，通过将联机重做日志文件中的条目应用于数据文件，执行崩溃恢复，还用于系统重新启动期间清理所有表空间的临时段。 PMON 进程 :（ process monitor，进程监控）进程，用于在用户出现故障时执行进程恢复操作，负责清理内存存储区和释放该进程所使用的资源。 ARCO 进程 :（ archive process，归档）进程，用于将写满的日志文件复制到归档日志文件中，防止日志文件组中的日志信息由于日志文件组的循环使用而被覆盖。只有当 oracle 数据库运行在归档模式下 是才会产生ARCN 进程。 RECO 进程 :（ recovery，恢复）进程，存在于分布式数据库系统中，用于自动解决在分布式数据库中出现的事务故障。 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 10 - 行业深度 研究 内存结构：主要分为系统全局区（ SGA），程序全局区（ PGA）。 内存结构是影响数据库性能的主要因素之一。 系统全局区 （ system global area）是 Oracle 为系统分配的一组共享的内存结构，可以包含一个数据库实例的数据或控制信息。在一个数据库实例中，可以有多个用户进程，这些用户进程可以共享系统全局区的数据。该区域 包括的分区： ： 1） 数据缓冲区： 用于存储从磁盘文件中读取的数据，供所有用户共享。 2） 日志缓冲区： 用于存储数据库的修改操作信息。 3） 共享池： 用于保存最近执行的 SQL 语句， PL/SQL 程序的数据字典信息，它是对 SQL 语句和 PL/SQL 程序进行语法分析，编译和执行的内存区域。 4） 大型池： 用于提供一个大的缓冲区功数据库的备份与恢复数据使用，是 SGA 的可选区域。 5） JAVA 池： 用于在数据库中支持 JAVA 的执行。 程序全局区（ program global area）：是 oracle 系统分配给一个进程的私有内存区域 。 3、数据库的发展历程 数据管理方式的演变 。今天我们看到的数据库是随着数据管理方式的演变 、成熟 和完善之后的产品形态。数据库其实就是对数据进行存储、管理、处理的 载体。而这些数据的载体也随着数据管理方式的不同而呈现出不同的 产品形态。为了更好地 理解数据库在 IT 领域的角色和作用。我们可以了解下，在人类历史上，数据管理方式的演变过程。 打卡机。 在 19 世纪末，美国为了解决人口普查问题，利用打孔卡上的孔来表示数据，当时 Hollerith 发明了分拣机、制表机和记录机，记录完整的数据。 图表 11： 数据库的演进 来源： IDC、 中泰证券研究所