數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論_007數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)

1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論An Introduction to Database System第七章第七章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第三篇第三篇 系統(tǒng)篇系統(tǒng)篇 n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是由DBMS統(tǒng)一管理和控制的，為了適應(yīng)數(shù)據(jù)共享的環(huán)境，DBMS必須提供數(shù)據(jù)保護(hù)能力，以保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的安全可靠和正確有效。n數(shù)據(jù)保護(hù)n安全性n完整性n并發(fā)控制n數(shù)據(jù)庫恢復(fù)第三篇第三篇 系統(tǒng)篇系統(tǒng)篇 第七章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第八章 并發(fā)控制第九章 數(shù)據(jù)庫安全性第十章 數(shù)據(jù)庫完整性第七章第七章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)7.1 事務(wù)的基本概念7.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述7.3 故障的種類7.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)7.5 恢

2、復(fù)策略7.6 具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)7.7 數(shù)據(jù)庫鏡像7.8 Oracle的恢復(fù)技術(shù)7.9 小結(jié)7.1 事務(wù)的基本概念事務(wù)的基本概念一、什么是事務(wù)二、如何定義事務(wù)三、事務(wù)的特性一、什么是事務(wù)一、什么是事務(wù)n事務(wù)(Transaction)是用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫操作序列，這些操作要么全做，要么全不做，是一個(gè)不可分割的工作單位n事務(wù)和程序是兩個(gè)概念n在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，一個(gè)事務(wù)可以是一條SQL語句，一組SQL語句或整個(gè)程序n一個(gè)應(yīng)用程序通常包含多個(gè)事務(wù)n事務(wù)是恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位二、如何定義事務(wù)二、如何定義事務(wù)n顯式定義方式 BEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSACTION SQ

3、L 語句1 SQL 語句1 SQL 語句2 SQL 語句2 。 。 COMMIT ROLLBACKn隱式方式當(dāng)用戶沒有顯式地定義事務(wù)時(shí)，DBMS按缺省規(guī)定自動劃分事務(wù)事務(wù)結(jié)束事務(wù)結(jié)束COMMIT事務(wù)正常結(jié)束 提交事務(wù)的所有操作（讀+更新）事務(wù)中所有對數(shù)據(jù)庫的更新永久生效ROLLBACK事務(wù)異常終止n事務(wù)運(yùn)行的過程中發(fā)生了故障，不能繼續(xù)執(zhí)行回滾事務(wù)的所有更新操作n事務(wù)滾回到開始時(shí)的狀態(tài)三、事務(wù)的特性三、事務(wù)的特性(ACID特性特性)事務(wù)的ACID特性：n原子性（Atomicity）n一致性（Consistency）n隔離性（Isolation）n持續(xù)性（Durability ）1. 原子性原子性

4、n事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位n事務(wù)中包括的諸操作要么都做，要么都不做2. 一致性一致性事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè) 一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)一致性狀態(tài)：數(shù)據(jù)庫中只包含成功事務(wù)提交的結(jié)果不一致狀態(tài)：數(shù)據(jù)庫中包含失敗事務(wù)的結(jié)果一一致性與原子性致性與原子性銀行轉(zhuǎn)帳：從帳號A中取出一萬元，存入帳號B。n定義一個(gè)事務(wù)，該事務(wù)包括兩個(gè)操作n這兩個(gè)操作要么全做，要么全不做n全做或者全不做，數(shù)據(jù)庫都處于一致性狀態(tài)。n如果只做一個(gè)操作，數(shù)據(jù)庫就處于不一致性狀態(tài)。 B=B+1 A=A-1BA3. 隔離性隔離性對并發(fā)執(zhí)行而言一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾n一個(gè)事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對其他并發(fā)事務(wù)是

5、隔離的n并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)之間不能互相干擾T1的修改被的修改被T2覆蓋了！覆蓋了！ 讀A=16 AA-3寫回A=13 讀A=16 AA-1 寫回A=15 T2T14. 持續(xù)性持續(xù)性n持續(xù)性也稱永久性（Permanence）n一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的。n接下來的其他操作或故障不應(yīng)該對其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。事務(wù)的特性事務(wù)的特性 n保證事務(wù)ACID特性是事務(wù)處理的任務(wù)n破壞事務(wù)ACID特性的因素n多個(gè)事務(wù)并行運(yùn)行時(shí)，不同事務(wù)的操作交叉執(zhí)行n事務(wù)在運(yùn)行過程中被強(qiáng)行停止第七章第七章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)7.1 事務(wù)的基本概念7.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述7.3 故障的種類

6、7.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)7.5 恢復(fù)策略7.6 具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)7.7 數(shù)據(jù)庫鏡像7.8 Oracle的恢復(fù)技術(shù)7.9 小結(jié)7.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述n故障是不可避免的n計(jì)算機(jī)硬件故障n系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的錯(cuò)誤n操作員的失誤n惡意的破壞n故障的影響n運(yùn)行事務(wù)非正常中斷n破壞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述（續(xù)）數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述（續(xù)）n數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對故障的對策nDBMS提供恢復(fù)子系統(tǒng)n保證故障發(fā)生后，能把數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某種邏輯一致的狀態(tài)n保證事務(wù)ACIDn恢復(fù)技術(shù)是衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)第七章第七章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)7.1 事務(wù)的基本概念7.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述7.3

7、故障的種類7.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)7.5 恢復(fù)策略7.6 具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)7.7 數(shù)據(jù)庫鏡像7.8 Oracle的恢復(fù)技術(shù)7.9 小結(jié)一、事務(wù)故障一、事務(wù)故障n什么是事務(wù)故障n某個(gè)事務(wù)在運(yùn)行過程中由于種種原因未運(yùn)行至正常終止點(diǎn)就夭折了n事務(wù)故障的常見原因n輸入數(shù)據(jù)有誤n運(yùn)算溢出n違反了某些完整性限制n某些應(yīng)用程序出錯(cuò)n并行事務(wù)發(fā)生死鎖n。事務(wù)故障的恢復(fù)事務(wù)故障的恢復(fù)n發(fā)生事務(wù)故障時(shí)，夭折的事務(wù)可能已把對數(shù)據(jù)庫的部分修改寫回磁盤n事務(wù)故障的恢復(fù)：撤消事務(wù)（UNDO）n強(qiáng)行回滾（ROLLBACK）該事務(wù)n清除該事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的所有修改，使得這個(gè)事務(wù)象根本沒有啟動過一樣二、系統(tǒng)故障二、系統(tǒng)故障n什么

8、是系統(tǒng)故障n整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行突然被破壞n所有正在運(yùn)行的事務(wù)都非正常終止n內(nèi)存中數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)的信息全部丟失n外部存儲設(shè)備上的數(shù)據(jù)未受影響系統(tǒng)故障的常見原因系統(tǒng)故障的常見原因n操作系統(tǒng)或DBMS代碼錯(cuò)誤n操作員操作失誤n特定類型的硬件錯(cuò)誤（如CPU故障）n突然停電系統(tǒng)故障的恢復(fù)系統(tǒng)故障的恢復(fù)n 清除尚未完成的事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的所有修改n系統(tǒng)重新啟動時(shí)，恢復(fù)程序要強(qiáng)行撤消（UNDO）所有未完成事務(wù)n將緩沖區(qū)中已完成事務(wù)提交的結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫n系統(tǒng)重新啟動時(shí)，恢復(fù)程序需要重做（REDO）所有已提交的事務(wù)7.3 故障的種類故障的種類n事務(wù)故障n系統(tǒng)故障n介質(zhì)故障三、介質(zhì)故障三、介質(zhì)故障n硬件故障使存儲在外存

9、中的數(shù)據(jù)部分丟失或全部丟失n介質(zhì)故障比前兩類故障的可能性小得多，但破壞性大得多介質(zhì)故障的常見原因介質(zhì)故障的常見原因n硬件故障n磁盤損壞n磁頭碰撞n操作系統(tǒng)的某種潛在錯(cuò)誤n瞬時(shí)強(qiáng)磁場干擾介質(zhì)故障的恢復(fù)介質(zhì)故障的恢復(fù)n裝入數(shù)據(jù)庫發(fā)生介質(zhì)故障前某個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)副本n重做自此時(shí)始的所有成功事務(wù)，將這些事務(wù)已提交的結(jié)果重新記入數(shù)據(jù)庫恢復(fù)操作的基本原理恢復(fù)操作的基本原理n恢復(fù)操作的基本原理：冗余n利用存儲在系統(tǒng)其它地方的冗余數(shù)據(jù)來重建數(shù)據(jù)庫中已被破壞或不正確的那部分?jǐn)?shù)據(jù)n恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)：復(fù)雜n一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，恢復(fù)子系統(tǒng)的代碼要占全部代碼的10%以上第七章第七章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)7.1 事務(wù)的

10、基本概念7.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述7.3 故障的種類7.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)7.5 恢復(fù)策略7.6 具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)7.7 數(shù)據(jù)庫鏡像7.8 Oracle的恢復(fù)技術(shù)7.9 小結(jié)7.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)恢復(fù)機(jī)制涉及的關(guān)鍵問題1. 如何建立冗余數(shù)據(jù)n數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲（backup）n登錄日志文件（logging）2. 如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫恢復(fù)7.4.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲一、什么是轉(zhuǎn)儲二、轉(zhuǎn)儲的用途三、轉(zhuǎn)儲方法一、什么是轉(zhuǎn)儲一、什么是轉(zhuǎn)儲n轉(zhuǎn)儲是指DBA將整個(gè)數(shù)據(jù)庫復(fù)制到磁帶或另一個(gè)磁盤上保存起來的過程。n這些備用的數(shù)據(jù)文本稱為后備副本或后援副本。轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲 故障發(fā)生點(diǎn)故障發(fā)生點(diǎn) 轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲

11、 運(yùn)行事務(wù)運(yùn)行事務(wù) 正常運(yùn)行正常運(yùn)行 Ta Ta Tb Tb Tf Tf 重裝后備副本重裝后備副本 重新運(yùn)行事務(wù)重新運(yùn)行事務(wù)恢復(fù)恢復(fù) 三、轉(zhuǎn)儲方法三、轉(zhuǎn)儲方法1靜態(tài)轉(zhuǎn)儲與動態(tài)轉(zhuǎn)儲2海量轉(zhuǎn)儲與增量轉(zhuǎn)儲3轉(zhuǎn)儲方法小結(jié)1靜態(tài)轉(zhuǎn)儲靜態(tài)轉(zhuǎn)儲n在系統(tǒng)中無運(yùn)行事務(wù)時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)儲n轉(zhuǎn)儲開始時(shí)數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài)n轉(zhuǎn)儲期間不允許對數(shù)據(jù)庫的任何存取、修改活動n優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單n缺點(diǎn)：降低了數(shù)據(jù)庫的可用性n轉(zhuǎn)儲必須等用戶事務(wù)結(jié)束n新的事務(wù)必須等轉(zhuǎn)儲結(jié)束利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲副本進(jìn)行恢復(fù)利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲副本進(jìn)行恢復(fù) 故障發(fā)生點(diǎn)故障發(fā)生點(diǎn) 靜態(tài)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲 運(yùn)行事務(wù)運(yùn)行事務(wù) 正常運(yùn)行正常運(yùn)行 Ta Ta Tb Tb Tf Tf 重裝后備副

12、本重裝后備副本 恢復(fù)恢復(fù) 動態(tài)轉(zhuǎn)儲動態(tài)轉(zhuǎn)儲n轉(zhuǎn)儲操作與用戶事務(wù)并發(fā)進(jìn)行n轉(zhuǎn)儲期間允許對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存取或修改n優(yōu)點(diǎn)n不用等待正在運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束n不會影響新事務(wù)的運(yùn)行n動態(tài)轉(zhuǎn)儲的缺點(diǎn)n不能保證副本中的數(shù)據(jù)正確有效動態(tài)轉(zhuǎn)儲動態(tài)轉(zhuǎn)儲n利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲得到的副本進(jìn)行故障恢復(fù)n需要把動態(tài)轉(zhuǎn)儲期間各事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改活動登記下來，建立日志文件n后備副本加上日志文件才能把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到某一時(shí)刻的正確狀態(tài)利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲副本進(jìn)行恢復(fù)利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲副本進(jìn)行恢復(fù) 運(yùn)行事務(wù)運(yùn)行事務(wù) 故障發(fā)生點(diǎn)故障發(fā)生點(diǎn) 動態(tài)動態(tài)轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲 運(yùn)行事務(wù)運(yùn)行事務(wù) 正常運(yùn)行正常運(yùn)行 Ta Ta Tb Tb Tf Tf重裝后備副本重裝后備副本 利用日志

13、文件恢復(fù)利用日志文件恢復(fù)恢復(fù)恢復(fù) 利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲副本進(jìn)行恢復(fù)利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲副本進(jìn)行恢復(fù) Ta Ta Tb Tb Tf Tf 動態(tài)動態(tài)轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲 運(yùn)行事務(wù)運(yùn)行事務(wù) 故障發(fā)生點(diǎn)故障發(fā)生點(diǎn)正常運(yùn)行正常運(yùn)行 登記日志文件登記日志文件 登記新日志文件登記新日志文件 轉(zhuǎn)儲日志文件轉(zhuǎn)儲日志文件 重裝后備副本，然后利用轉(zhuǎn)儲的日志文件恢復(fù)重裝后備副本，然后利用轉(zhuǎn)儲的日志文件恢復(fù)恢復(fù)到一恢復(fù)到一 致性狀態(tài)致性狀態(tài)2海量轉(zhuǎn)儲與增量轉(zhuǎn)儲海量轉(zhuǎn)儲與增量轉(zhuǎn)儲n海量轉(zhuǎn)儲: 每次轉(zhuǎn)儲全部數(shù)據(jù)庫n增量轉(zhuǎn)儲: 只轉(zhuǎn)儲上次轉(zhuǎn)儲后更新過的數(shù)據(jù)n海量轉(zhuǎn)儲與增量轉(zhuǎn)儲比較n從恢復(fù)角度看，使用海量轉(zhuǎn)儲得到的后備副本進(jìn)行恢復(fù)往往更方便n但如果數(shù)據(jù)庫

14、很大，事務(wù)處理又十分頻繁，則增量轉(zhuǎn)儲方式更實(shí)用更有效3轉(zhuǎn)儲方法小結(jié)轉(zhuǎn)儲方法小結(jié)n轉(zhuǎn)儲方法分類 轉(zhuǎn)儲狀態(tài)轉(zhuǎn)儲狀態(tài)動態(tài)轉(zhuǎn)儲動態(tài)轉(zhuǎn)儲靜態(tài)轉(zhuǎn)儲靜態(tài)轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲方式方式海量轉(zhuǎn)儲海量轉(zhuǎn)儲動態(tài)海量轉(zhuǎn)儲動態(tài)海量轉(zhuǎn)儲靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲增量轉(zhuǎn)儲增量轉(zhuǎn)儲動態(tài)增量轉(zhuǎn)儲動態(tài)增量轉(zhuǎn)儲靜態(tài)增量轉(zhuǎn)儲靜態(tài)增量轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲策略轉(zhuǎn)儲策略n應(yīng)定期進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲，制作后備副本。n但轉(zhuǎn)儲又是十分耗費(fèi)時(shí)間和資源的，不能頻繁進(jìn)行。nDBA應(yīng)該根據(jù)數(shù)據(jù)庫使用情況確定適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)儲周期和轉(zhuǎn)儲方法。 例：n每天晚上進(jìn)行動態(tài)增量轉(zhuǎn)儲n每周進(jìn)行一次動態(tài)海量轉(zhuǎn)儲n每月進(jìn)行一次靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲7.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)7.4.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲7.4.2 登

15、記日志文件7.4.2 登記日志文件登記日志文件一、日志文件的內(nèi)容二、日志文件的用途三、登記日志文件的原則一、日志文件的內(nèi)容一、日志文件的內(nèi)容1. 什么是日志文件日志文件(log)是用來記錄事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件2. 日志文件的格式以記錄為單位的日志文件以數(shù)據(jù)塊為單位的日志文件日志文件的內(nèi)容（續(xù)）日志文件的內(nèi)容（續(xù)）3. 日志文件內(nèi)容n各個(gè)事務(wù)的開始標(biāo)記(BEGIN TRANSACTION)n各個(gè)事務(wù)的結(jié)束標(biāo)記(COMMIT或ROLLBACK)n各個(gè)事務(wù)的所有更新操作n與事務(wù)有關(guān)的內(nèi)部更新操作日志文件中的一個(gè)日志記錄 (log record)4. 基于記錄的日志文件基于記錄的日志文件每條日

16、志記錄的內(nèi)容n事務(wù)標(biāo)識n操作類型（插入、刪除或修改）n操作對象（記錄ID、Block NO.）n更新前數(shù)據(jù)的舊值（對插入操作而言，此項(xiàng)為空值）n更新后數(shù)據(jù)的新值（對刪除操作而言, 此項(xiàng)為空值）5. 基于數(shù)據(jù)塊的日志文件基于數(shù)據(jù)塊的日志文件每條日志記錄的內(nèi)容n事務(wù)標(biāo)識（標(biāo)明是那個(gè)事務(wù)）n操作對象（記錄ID、Block NO.）n更新前數(shù)據(jù)所在的整個(gè)數(shù)據(jù)塊的值（對插入操作而言，此項(xiàng)為空值）n更新后整個(gè)數(shù)據(jù)塊的值（對刪除操作而言, 此項(xiàng)為空值）二、日志文件的用途二、日志文件的用途1用途n進(jìn)行事務(wù)故障恢復(fù)n進(jìn)行系統(tǒng)故障恢復(fù)n協(xié)助后備副本進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)日志文件的用途（續(xù)）日志文件的用途（續(xù)）2與靜態(tài)轉(zhuǎn)

17、儲后備副本配合進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)n靜態(tài)轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)已是一致性的數(shù)據(jù)n如果靜態(tài)轉(zhuǎn)儲完成后，仍能定期轉(zhuǎn)儲日志文件，則在出現(xiàn)介質(zhì)故障重裝數(shù)據(jù)副本后，可以利用這些日志文件副本對已完成的事務(wù)進(jìn)行重做處理n這樣不必重新運(yùn)行那些已完成的事務(wù)程序就可把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到故障前某一時(shí)刻的正確狀態(tài)日志文件的用途（續(xù)）日志文件的用途（續(xù)） 故障發(fā)生點(diǎn)故障發(fā)生點(diǎn) 靜態(tài)轉(zhuǎn)儲靜態(tài)轉(zhuǎn)儲 運(yùn)行事務(wù)運(yùn)行事務(wù) 正常運(yùn)行正常運(yùn)行 Ta Ta Tb TfTb Tf 登記日志文件登記日志文件 重裝后備副本重裝后備副本 利用日志文件恢復(fù)事務(wù)利用日志文件恢復(fù)事務(wù) 繼續(xù)運(yùn)行繼續(xù)運(yùn)行介質(zhì)故障恢復(fù)介質(zhì)故障恢復(fù) 登記日志文登記日志文件件 日志文件的用途（續(xù)

18、）日志文件的用途（續(xù)）3介質(zhì)故障恢復(fù)：LOG FILE + 動態(tài)轉(zhuǎn)儲后備副本n動態(tài)轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)庫：同時(shí)轉(zhuǎn)儲同一時(shí)點(diǎn)的日志文件n后備副本與該日志文件結(jié)合起來才能將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到一致性狀態(tài)。n利用這些日志文件副本進(jìn)一步恢復(fù)事務(wù)，避免重新運(yùn)行事務(wù)程序。三、登記日志文件的原則三、登記日志文件的原則n為保證數(shù)據(jù)庫是可恢復(fù)的，登記日志文件時(shí)必須遵循兩條原則n登記的次序嚴(yán)格按并行事務(wù)執(zhí)行的時(shí)間次序n必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫n寫日志文件操作：把表示這個(gè)修改的日志記錄 寫到日志文件n寫數(shù)據(jù)庫操作：把對數(shù)據(jù)的修改寫到數(shù)據(jù)庫中登記日志文件的原則（續(xù)）登記日志文件的原則（續(xù)）n為什么要先寫日志文件n寫數(shù)據(jù)庫和寫日志文件

19、是兩個(gè)不同的操作n在這兩個(gè)操作之間可能發(fā)生故障n如果先寫了數(shù)據(jù)庫修改，而在日志文件中沒有登記下這個(gè)修改，則以后就無法恢復(fù)這個(gè)修改了n如果先寫日志，但沒有修改數(shù)據(jù)庫，按日志文件恢復(fù)時(shí)只不過是多執(zhí)行一次不必要的UNDO操作，并不會影響數(shù)據(jù)庫的正確性第七章第七章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)7.1 事務(wù)的基本概念7.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述7.3 故障的種類7.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)7.5 恢復(fù)策略7.6 具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)7.7 數(shù)據(jù)庫鏡像7.8 Oracle的恢復(fù)技術(shù)7.9 小結(jié)7.5 恢復(fù)策略恢復(fù)策略7.5.1 事務(wù)故障的恢復(fù)7.5.2 系統(tǒng)故障的恢復(fù)7.5.3 介質(zhì)故障的恢復(fù)7.5.1 事務(wù)故障的恢

20、復(fù)事務(wù)故障的恢復(fù)n事務(wù)故障：事務(wù)在運(yùn)行至正常終止點(diǎn)前被中止n恢復(fù)方法n由恢復(fù)子系統(tǒng)應(yīng)利用日志文件撤消（UNDO）此事務(wù)已對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行的修改n事務(wù)故障的恢復(fù)由系統(tǒng)自動完成，不需要用戶干預(yù)事務(wù)故障的恢復(fù)步驟事務(wù)故障的恢復(fù)步驟1. 反向掃描文件日志（即從最后向前掃描日志文件），查找該事務(wù)的更新操作。2. 對該事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作。即將日志記錄中“更新前的值”（Befor Image, BI）寫入數(shù)據(jù)庫。n插入操作， “更新前的值”為空，則相當(dāng)于做刪除操作n刪除操作，“更新后的值”為空，則相當(dāng)于做插入操作n若是修改操作，則用BI 代替 AI（After Image）事務(wù)故障的恢復(fù)步驟事務(wù)故障的恢復(fù)

21、步驟3. 繼續(xù)反向掃描日志文件，查找該事務(wù)的其他更新操作，并做同樣處理。4. 如此處理下去，直至讀到此事務(wù)的開始標(biāo)記，事務(wù)故障恢復(fù)就完成了。7.5.2 系統(tǒng)故障的恢復(fù)系統(tǒng)故障的恢復(fù)n系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)庫不一致狀態(tài)的原因n一些未完成事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新已寫入數(shù)據(jù)庫n一些已提交事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新還留在緩沖區(qū)沒來得及寫入數(shù)據(jù)庫n恢復(fù)方法n1. Undo 故障發(fā)生時(shí)未完成的事務(wù)n2. Redo 已完成的事務(wù)n系統(tǒng)故障的恢復(fù)由系統(tǒng)在重新啟動時(shí)自動完成，不需要用戶干預(yù)系統(tǒng)故障的恢復(fù)系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟步驟1.正向掃描日志文件（即從頭掃描日志文件）nRedo隊(duì)列: 在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù) T1, T3, T8

22、.nUndo隊(duì)列:故障發(fā)生時(shí)尚未完成的事務(wù) T2, T4, T5, T6, T7, T9 .系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟2. 對Undo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行UNDO處理 反向掃描日志文件，對每個(gè)UNDO事務(wù)的更 新操作執(zhí)行逆操作 T2, T4, T5, T6, T7, T9 3. 對Redo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行REDO處理 正向掃描日志文件，對每個(gè)REDO事務(wù)重新 執(zhí)行登記的操作 T1, T3, T8.7.5.3 介質(zhì)故障的恢復(fù)介質(zhì)故障的恢復(fù)1. 重裝數(shù)據(jù)庫， 使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到一致性狀態(tài)2. 重做已完成的事務(wù)7.5.3 介質(zhì)故障的恢復(fù)介質(zhì)故障的恢復(fù)n恢復(fù)步驟1. 裝入最新的后備數(shù)據(jù)庫副本，使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到

23、最近一次轉(zhuǎn)儲時(shí)的一致性狀態(tài)。n對于靜態(tài)轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)庫副本，裝入后數(shù)據(jù)庫即處于一致性狀態(tài)n對于動態(tài)轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)庫副本，還須同時(shí)裝入轉(zhuǎn)儲時(shí)刻的日志文件副本，利用與恢復(fù)系統(tǒng)故障相同的方法（即REDO+UNDO），才能將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到一致性狀態(tài)。利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲副本將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到一致性狀態(tài)利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲副本將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到一致性狀態(tài) 故障發(fā)生點(diǎn)故障發(fā)生點(diǎn) 靜態(tài)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲 運(yùn)行事務(wù)運(yùn)行事務(wù) 正常運(yùn)行正常運(yùn)行 Ta Ta Tb Tb Tf Tf 登記日志文件登記日志文件 重裝后備副本重裝后備副本 恢復(fù)恢復(fù) 利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲副本將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到一致性狀態(tài)利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲副本將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到一致性狀態(tài) Ta Ta Tb Tb Tf

24、Tf 動態(tài)動態(tài)轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲 運(yùn)行事務(wù)運(yùn)行事務(wù) 故障發(fā)生點(diǎn)故障發(fā)生點(diǎn)正常運(yùn)行正常運(yùn)行 登記日志文件登記日志文件 登記新日志文件登記新日志文件 轉(zhuǎn)儲日志文件轉(zhuǎn)儲日志文件 重裝后備副本，然后利用轉(zhuǎn)儲的日志文件恢復(fù)重裝后備副本，然后利用轉(zhuǎn)儲的日志文件恢復(fù)恢復(fù)到一恢復(fù)到一 致性狀態(tài)致性狀態(tài)介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）2. 裝入有關(guān)的日志文件副本，重做已完成的事務(wù)。n首先掃描日志文件，找出故障發(fā)生時(shí)已提交的事務(wù)的標(biāo)識，將其記入重做隊(duì)列。n然后正向掃描日志文件，對重做隊(duì)列中的所有事務(wù)進(jìn)行重做處理。即將日志記錄中“更新后的值”寫入數(shù)據(jù)庫。介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）介質(zhì)故障的恢復(fù)需要DBA

25、介入nDBA的工作n重裝最近轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)庫副本和有關(guān)的各日志文件副本n執(zhí)行系統(tǒng)提供的恢復(fù)命令n具體的恢復(fù)操作仍由DBMS完成第七章第七章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)7.1 事務(wù)的基本概念7.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述7.3 故障的種類7.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)7.5 恢復(fù)策略7.6 具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)7.7 數(shù)據(jù)庫鏡像7.8 Oracle的恢復(fù)技術(shù)7.9 小結(jié)7.6 具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)一、問題的提出二、檢查點(diǎn)技術(shù)三、利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略一、問題的提出一、問題的提出n兩個(gè)問題n搜索整個(gè)日志將耗費(fèi)大量的時(shí)間nREDO處理：重新執(zhí)行，浪費(fèi)了大量時(shí)間解決方案解決方案n具有檢查點(diǎn)（check

26、point）的恢復(fù)技術(shù)n在日志文件中增加檢查點(diǎn)記錄（checkpoint）n增加重新開始文件n恢復(fù)子系統(tǒng)在登錄日志文件期間動態(tài)地維護(hù)日志二、檢查點(diǎn)技術(shù)二、檢查點(diǎn)技術(shù)n檢查點(diǎn)記錄的內(nèi)容n1. 建立檢查點(diǎn)時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單n2. 這些事務(wù)最近一個(gè)日志記錄的地址n重新開始文件的內(nèi)容n記錄各個(gè)檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址在檢查點(diǎn)在檢查點(diǎn) 維護(hù)日志文件維護(hù)日志文件1.將當(dāng)前日志緩沖區(qū)中的所有日志記錄寫入磁盤的日志文件上。2.在日志文件中寫入一個(gè)檢查點(diǎn)記錄。3. 將當(dāng)前數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的所有數(shù)據(jù)記錄寫入磁盤的數(shù)據(jù)庫中。4. 把檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址寫入一個(gè)重新開始文件。建立檢查點(diǎn)建立檢查點(diǎn)n定期n

27、按照預(yù)定的一個(gè)時(shí)間間隔n不定期n按照某種規(guī)則，如日志文件已寫滿一半建立一個(gè)檢查點(diǎn)三、利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略三、利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略n當(dāng)事務(wù)T在一個(gè)檢查點(diǎn)之前提交 T對數(shù)據(jù)庫所做的修改已寫入數(shù)據(jù)庫n在進(jìn)行恢復(fù)處理時(shí)，沒有必要對事務(wù)T執(zhí)行REDO操作利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）Tc (檢查點(diǎn)檢查點(diǎn))Tf(系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障) REDOUNDOUNDO REDOT2T3T4T5不要不要REDOT1利用檢查點(diǎn)的利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)步驟恢復(fù)步驟1. 從重新開始文件中找到最后一個(gè)檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址2 由該地址在日志文件中找到最后一個(gè)檢查點(diǎn)記錄利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）利用檢查點(diǎn)的

28、恢復(fù)策略（續(xù)）2.由該檢查點(diǎn)記錄得到檢查點(diǎn)建立時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單ACTIVE-LISTn建立兩個(gè)事務(wù)隊(duì)列nUNDO-LIST nREDO-LIST n把ACTIVE-LIST暫時(shí)放入U(xiǎn)NDO-LIST隊(duì)列，REDO隊(duì)列暫為空。利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）3.從檢查點(diǎn)開始正向掃描日志文件，直到日志文件結(jié)束n如有新開始的事務(wù)Ti，把Ti暫時(shí)放入U(xiǎn)NDO-LIST隊(duì)列n如有提交的事務(wù)Tj，把Tj從UNDO-LIST隊(duì)列移到REDO-LIST隊(duì)列4.對UNDO-LIST中的每個(gè)事務(wù)執(zhí)行UNDO操作, 對REDO-LIST中的每個(gè)事務(wù)執(zhí)行REDO操作第七章第七章 數(shù)據(jù)庫恢

29、復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)7.1 事務(wù)的基本概念7.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述7.3 故障的種類7.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)7.5 恢復(fù)策略7.6 具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)7.7 數(shù)據(jù)庫鏡像7.8 Oracle的恢復(fù)技術(shù)7.9 小結(jié)7.7 數(shù)據(jù)庫鏡像數(shù)據(jù)庫鏡像n介質(zhì)故障是對系統(tǒng)影響最為嚴(yán)重的一種故障，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)庫的可用性n介質(zhì)故障恢復(fù)比較費(fèi)時(shí)n為預(yù)防介質(zhì)故障，DBA必須周期性地轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)庫n提高數(shù)據(jù)庫可用性的解決方案n數(shù)據(jù)庫鏡像（Mirror）數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）n數(shù)據(jù)庫鏡像nDBMS自動把整個(gè)數(shù)據(jù)庫或其中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)復(fù)制到另一個(gè)磁盤上nDBMS自動保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)的一致性(圖7.5a)數(shù)據(jù)庫鏡像的用途

30、數(shù)據(jù)庫鏡像的用途n出現(xiàn)介質(zhì)故障時(shí)nDBMS自動利用鏡像磁盤數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)，不需要關(guān)閉系統(tǒng)和重裝數(shù)據(jù)庫副本(圖7.5b)n沒有出現(xiàn)故障時(shí)n可用于并發(fā)操作(圖7.5a)n一個(gè)用戶對數(shù)據(jù)加排他鎖修改數(shù)據(jù)n其他用戶可以讀鏡像數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）第七章第七章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)7.1 事務(wù)的基本概念7.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述7.3 故障的種類7.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)7.5 恢復(fù)策略7.6 具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)7.7 數(shù)據(jù)庫鏡像7.8 Oracle的恢復(fù)技術(shù)7.9 小結(jié)7.8 Oracle的恢復(fù)技術(shù)的恢復(fù)技術(shù)1. 轉(zhuǎn)儲2. 登記日志文件7.8 Oracle的恢復(fù)技術(shù)：轉(zhuǎn)

31、儲的恢復(fù)技術(shù)：轉(zhuǎn)儲n轉(zhuǎn)儲后備副本的方法n文件拷貝nEXPORT實(shí)用程序n用SQL命令SPOOLn自己編程實(shí)現(xiàn)重裝后備副本的方法重裝后備副本的方法n文件拷貝nIMPORT實(shí)用程序nSQL*LOADER實(shí)用程序n自己編程實(shí)現(xiàn)2. 登記日志文件登記日志文件nORACLE V.5：以數(shù)據(jù)塊為單位nORACLE V.7：REDO日志 + 回滾段ORACLE V.5的恢復(fù)技術(shù)的恢復(fù)技術(shù)n日志文件以數(shù)據(jù)塊為單位，恢復(fù)操作不是基于操作，而是基于數(shù)據(jù)塊n將更新前的舊值與更新后的新值分別放在兩個(gè)不同的日志文件中n記錄數(shù)據(jù)庫更新前舊值的日志文件稱為數(shù)據(jù)庫前像文件（Before Image，簡稱BI文件）n記錄數(shù)據(jù)庫更新后新值的日志文件稱為數(shù)據(jù)庫的后像文件（After Image，簡稱AI文件）OracleV.5 的恢復(fù)技術(shù)（續(xù)）的恢復(fù)技術(shù)（續(xù)）nBI文件是必須的，AI文件是任選的n沒有AI文件：只能執(zhí)行UNDO處理，不能執(zhí)行REDO處理Oracle v.7的恢復(fù)技術(shù)（續(xù)）的