J第7章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)1

1、An Introduction to Database System1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)An Introduction to Database System2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)的基本概念事務(wù)的基本概念7.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述7.3 故障的種類故障的種類7.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)7.5 恢復(fù)策略恢復(fù)策略An Introduction to Database System37.1.1 事務(wù)的基本概念事務(wù)的基本概念n事務(wù)處理

2、技術(shù)包括事務(wù)處理技術(shù)包括數(shù)據(jù)庫恢復(fù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)和和并發(fā)控制并發(fā)控制技術(shù)。技術(shù)。n一、什么是事務(wù)一、什么是事務(wù)?n事務(wù)事務(wù)(Transaction)是用戶是用戶定義定義的一個數(shù)據(jù)庫的一個數(shù)據(jù)庫操作序操作序列列，這些操作，這些操作要么全做，要么全不做要么全做，要么全不做，是一個不可，是一個不可分割的工作單位分割的工作單位nDBMS將將事務(wù)事務(wù)看作數(shù)據(jù)庫運(yùn)行中的一個看作數(shù)據(jù)庫運(yùn)行中的一個邏輯工作單邏輯工作單位位，由，由DBMS的的事務(wù)管理子系統(tǒng)事務(wù)管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)事務(wù)的控制和負(fù)責(zé)事務(wù)的控制和管理。管理。n事務(wù)是恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位事務(wù)是恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位An Introduction to D

3、atabase System4二、如何定義事務(wù)二、如何定義事務(wù)n顯式定義方式顯式定義方式 BEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSACTION SQL 語句語句1 SQL 語句語句1 SQL 語句語句2 SQL 語句語句2 。 。 COMMIT ROLLBACKn隱式方式隱式方式當(dāng)用戶沒有顯式地定義事務(wù)時，當(dāng)用戶沒有顯式地定義事務(wù)時，DBMS按缺省規(guī)定自動劃分事務(wù)按缺省規(guī)定自動劃分事務(wù)An Introduction to Database System5三、事務(wù)結(jié)束三、事務(wù)結(jié)束COMMIT事務(wù)正常結(jié)束事務(wù)正常結(jié)束 提交提交事務(wù)的所有操作（事務(wù)的所有操作（讀讀+更新更新）事務(wù)中

4、所有對數(shù)據(jù)庫的更新事務(wù)中所有對數(shù)據(jù)庫的更新永久永久生效生效ROLLBACK事務(wù)異常終止事務(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)的所有回滾事務(wù)的所有更新更新操作操作n事務(wù)回滾到事務(wù)回滾到開始開始時的狀態(tài)時的狀態(tài)An Introduction to Database System67.1.2 實(shí)例實(shí)例n例例1 將將學(xué)生學(xué)生-選課選課數(shù)據(jù)庫中，英語課的課程數(shù)據(jù)庫中，英語課的課程編號由編號由1156修改為修改為2256。n所涉及的關(guān)系：所涉及的關(guān)系：nCourse( Cno,Cname, Cpno,Ccredit)nSC( Sno,Cno,

5、Grade)n根據(jù)參照完整性約束，應(yīng)將兩表中的根據(jù)參照完整性約束，應(yīng)將兩表中的1156都改為都改為2256。n要將修改兩個表的兩個要將修改兩個表的兩個SQL語句定義成一個事務(wù)。語句定義成一個事務(wù)。DBMS對這兩個語句要么都執(zhí)行，要不都不執(zhí)行。對這兩個語句要么都執(zhí)行，要不都不執(zhí)行。An Introduction to Database System7定義事務(wù)如下：定義事務(wù)如下：nBEGIN TRANSACTIONn UPDATE Coursen SET Cno=2256n WHERE Cno=1156;n UPDATE SCn SET Cno=2256n WHERE Cno=1156;nCOMM

6、ITAn Introduction to Database System87.1.3 事務(wù)的特性事務(wù)的特性事務(wù)有事務(wù)有4個特性個特性(簡稱簡稱ACID特性特性)：n原子性（原子性（Atomicity）n一致性（一致性（Consistency）n隔離性（隔離性（Isolation）n持續(xù)性（持續(xù)性（Durability ）An Introduction to Database System91. 原子性原子性n原子性指：事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位，原子性指：事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位，事務(wù)中包括的諸操作事務(wù)中包括的諸操作要么都做，要么都不做要么都做，要么都不做An Introduction to

7、 Database System102. 一致性一致性事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個 一致性狀態(tài)變到另一個一致性狀態(tài)一致性狀態(tài)變到另一個一致性狀態(tài)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)不一致狀態(tài)：如果數(shù)據(jù)庫運(yùn)行中發(fā)生故障，有些事務(wù)還沒完成如果數(shù)據(jù)庫運(yùn)行中發(fā)生故障，有些事務(wù)還沒完成就被迫中斷，事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改有一部分已就被迫中斷，事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改有一部分已寫入數(shù)據(jù)表，這時數(shù)據(jù)庫就處于不一致狀態(tài)。寫入數(shù)據(jù)表，這時數(shù)據(jù)庫就處于不一致狀態(tài)。An Introduction to Database Syst

8、em113. 隔離性隔離性對多個事務(wù)對多個事務(wù)并發(fā)并發(fā)執(zhí)行而言，一個事務(wù)的執(zhí)行不能被其執(zhí)行而言，一個事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。他事務(wù)干擾。An Introduction to Database System124. 持續(xù)性持續(xù)性n持續(xù)性也稱永久性持續(xù)性也稱永久性n一個事務(wù)一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變一個事務(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。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。有任何影響。An Introduction to Database System13事務(wù)的特性事務(wù)的特性 n保證事務(wù)保證事

9、務(wù)ACID特性是事務(wù)管理子系統(tǒng)的重要任務(wù)特性是事務(wù)管理子系統(tǒng)的重要任務(wù)n可能破壞事務(wù)可能破壞事務(wù)ACID特性的因素特性的因素:n（1）多個事務(wù)并行運(yùn)行時，不同事務(wù)的操作交叉執(zhí)行）多個事務(wù)并行運(yùn)行時，不同事務(wù)的操作交叉執(zhí)行n（2）事務(wù)在運(yùn)行過程中被強(qiáng)行終止）事務(wù)在運(yùn)行過程中被強(qiáng)行終止n對于（對于（1）情況，）情況，DBMS必須保證多個事務(wù)的交叉必須保證多個事務(wù)的交叉運(yùn)行，不影響這些事務(wù)的原子性。運(yùn)行，不影響這些事務(wù)的原子性。n對于（對于（2）情況，）情況， DBMS必須保證被迫終止的事務(wù)必須保證被迫終止的事務(wù)對數(shù)據(jù)庫和其他事務(wù)沒有影響。對數(shù)據(jù)庫和其他事務(wù)沒有影響。n這些就是這些就是DBMS的的恢

10、復(fù)機(jī)制恢復(fù)機(jī)制和和并發(fā)控制機(jī)制并發(fā)控制機(jī)制的的責(zé)任責(zé)任。An Introduction to Database System147.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述n故障是不可避免的故障是不可避免的n計算機(jī)硬件故障n系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的錯誤n操作員的失誤n惡意的破壞n故障的影響故障的影響n輕則造成運(yùn)行事務(wù)非正常中斷n重則破壞數(shù)據(jù)庫,使數(shù)據(jù)丟失n因此,DBMS必須具有將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確（一致）狀態(tài)的功能的正確（一致）狀態(tài)的功能。這就是數(shù)據(jù)庫恢復(fù)功能這就是數(shù)據(jù)庫恢復(fù)功能。An Introduction to Database System157.

11、3 故障的種類故障的種類n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可能發(fā)生的故障：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可能發(fā)生的故障：n事務(wù)故障事務(wù)故障n系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障n介質(zhì)故障介質(zhì)故障n計算機(jī)病毒計算機(jī)病毒An Introduction to Database System167.3.1、事務(wù)內(nèi)部故障、事務(wù)內(nèi)部故障n什么是事務(wù)故障什么是事務(wù)故障n某個事務(wù)在運(yùn)行過程中由于種種原因未運(yùn)行至某個事務(wù)在運(yùn)行過程中由于種種原因未運(yùn)行至正常終點(diǎn)就終止了正常終點(diǎn)就終止了An Introduction to Database System17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，夭折的事務(wù)可能已把對數(shù)發(fā)生事務(wù)故障時，夭折的事務(wù)可能已把對數(shù)據(jù)庫的部分修改

12、寫回磁盤據(jù)庫的部分修改寫回磁盤事務(wù)故障的恢復(fù)：事務(wù)故障的恢復(fù)：撤消事務(wù)（撤消事務(wù)（UNDO）n強(qiáng)行回滾（強(qiáng)行回滾（ROLLBACK）該事務(wù)）該事務(wù), 清除該事務(wù)清除該事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的所有修改，使得這個事務(wù)象根本沒對數(shù)據(jù)庫的所有修改，使得這個事務(wù)象根本沒有啟動過一樣有啟動過一樣An Introduction to Database System187.3.2 系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障n什么是系統(tǒng)故障什么是系統(tǒng)故障n系統(tǒng)故障是指造成系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的任何事件，系統(tǒng)故障是指造成系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的任何事件，使得系統(tǒng)要重新啟動使得系統(tǒng)要重新啟動。n系統(tǒng)故障的常見原因系統(tǒng)故障的常見原因n特定類型的硬件錯誤（如特定類型的硬件

13、錯誤（如CPU故障）故障）n突然停電突然停電n操作系統(tǒng)或操作系統(tǒng)或DBMS代碼錯誤代碼錯誤n操作員操作失誤操作員操作失誤An Introduction to Database System19系統(tǒng)故障的恢復(fù)系統(tǒng)故障的恢復(fù)n 恢復(fù)子系統(tǒng)在系統(tǒng)重新啟動時做到恢復(fù)子系統(tǒng)在系統(tǒng)重新啟動時做到:n清除清除尚未完成的尚未完成的事務(wù)事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的所有對數(shù)據(jù)庫的所有修改修改n系統(tǒng)系統(tǒng)重新啟動時重新啟動時，恢復(fù)程序要讓所有非正常終，恢復(fù)程序要讓所有非正常終止的事務(wù)回滾止的事務(wù)回滾, 強(qiáng)行撤消（強(qiáng)行撤消（UNDO）所有未完成）所有未完成事務(wù)事務(wù)An Introduction to Database System2

14、07.3.3 介質(zhì)故障介質(zhì)故障n系統(tǒng)故障稱為系統(tǒng)故障稱為軟故障軟故障，介質(zhì)故障稱為，介質(zhì)故障稱為硬故障硬故障。硬故。硬故障指外存故障。如：障指外存故障。如：n硬盤損壞、磁頭碰撞、瞬時強(qiáng)磁場干擾等。硬盤損壞、磁頭碰撞、瞬時強(qiáng)磁場干擾等。n硬件故障使存儲在外存中的數(shù)據(jù)部分丟失或全部丟硬件故障使存儲在外存中的數(shù)據(jù)部分丟失或全部丟失。失。這類故障將破壞數(shù)據(jù)庫或破壞部分?jǐn)?shù)據(jù)庫這類故障將破壞數(shù)據(jù)庫或破壞部分?jǐn)?shù)據(jù)庫，并并影響正在存取這部分?jǐn)?shù)據(jù)的事務(wù)。影響正在存取這部分?jǐn)?shù)據(jù)的事務(wù)。n介質(zhì)故障比前兩類故障的可能性小得多，但破壞性介質(zhì)故障比前兩類故障的可能性小得多，但破壞性大得多大得多An Introductio

15、n to Database System217.3.4 計算機(jī)病毒計算機(jī)病毒n這是人為的故障或破壞，是一種計算機(jī)程序這是人為的故障或破壞，是一種計算機(jī)程序n這種程序像病毒一樣可以繁殖和傳播，并造成對計這種程序像病毒一樣可以繁殖和傳播，并造成對計算機(jī)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫的危害。算機(jī)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫的危害。n計算機(jī)病毒已成為計算機(jī)系統(tǒng)的主要威脅，也是數(shù)計算機(jī)病毒已成為計算機(jī)系統(tǒng)的主要威脅，也是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要威脅。據(jù)庫系統(tǒng)的主要威脅。n計算機(jī)安全工作者已研制了許多防病毒和查、殺病計算機(jī)安全工作者已研制了許多防病毒和查、殺病毒的軟件。但還沒有使計算機(jī)終生免疫的毒的軟件。但還沒有使計算機(jī)終生免疫的“疫苗疫苗”

16、。n因此數(shù)據(jù)庫一旦被破壞，仍要用恢復(fù)技術(shù)對數(shù)據(jù)庫因此數(shù)據(jù)庫一旦被破壞，仍要用恢復(fù)技術(shù)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行恢復(fù)。進(jìn)行恢復(fù)。An Introduction to Database System22n總結(jié)各類故障，對數(shù)據(jù)庫的影響有兩種可能：總結(jié)各類故障，對數(shù)據(jù)庫的影響有兩種可能：n一是數(shù)據(jù)庫本身被破壞，一是數(shù)據(jù)庫本身被破壞，n二是數(shù)據(jù)庫沒有破壞，但數(shù)據(jù)不正確（不一二是數(shù)據(jù)庫沒有破壞，但數(shù)據(jù)不正確（不一致），是因?yàn)槭聞?wù)的非正常終止造成的。致），是因?yàn)槭聞?wù)的非正常終止造成的。An Introduction to Database System23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：恢復(fù)操作

17、的基本原理：冗余冗余n利用利用存儲在系統(tǒng)其它地方的存儲在系統(tǒng)其它地方的冗余數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)來來重建重建數(shù)數(shù)據(jù)庫中已被破壞或不正確的那部分?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)庫中已被破壞或不正確的那部分?jǐn)?shù)據(jù)An Introduction to Database System247.4 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：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)如何建立冗余數(shù)據(jù)n數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲（數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲（backup）n登錄日志文件（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)如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫恢復(fù)An Introduction to Database System257.4.

18、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An Introduction to Database System26一、什么是轉(zhuǎn)儲一、什么是轉(zhuǎn)儲n轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲是指是指DBA定期地將整個數(shù)據(jù)庫復(fù)制到另定期地將整個數(shù)據(jù)庫復(fù)制到另一個磁盤上保存起來的過程。一個磁盤上保存起來的過程。n這些備用的數(shù)據(jù)文本稱為這些備用的數(shù)據(jù)文本稱為后備副本后備副本或后援副或后援副本。本。二、轉(zhuǎn)儲的用途二、轉(zhuǎn)儲的用途n當(dāng)數(shù)據(jù)庫遭到破壞時，可以將后備副本重新當(dāng)數(shù)據(jù)庫遭到破壞時，可以將后備副本重新裝入。裝入。An Introduction to Database System27例如：例如： 故障發(fā)生點(diǎn)故障發(fā)生點(diǎn)

19、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 重新運(yùn)行事務(wù)重新運(yùn)行事務(wù)恢復(fù)恢復(fù) 此處停止運(yùn)行事務(wù)，開始轉(zhuǎn)儲。轉(zhuǎn)儲完畢，得到Tb時刻的數(shù)據(jù)庫副本。然后繼續(xù)運(yùn)行事務(wù)。重裝后備副本，將數(shù)據(jù)重裝后備副本，將數(shù)據(jù)恢復(fù)到恢復(fù)到Tb時刻的狀態(tài)時刻的狀態(tài)重新運(yùn)行重新運(yùn)行TbTf時刻的所有更新事務(wù)，時刻的所有更新事務(wù)，將數(shù)據(jù)恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)將數(shù)據(jù)恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)An Introduction to Database System28三、轉(zhuǎn)儲方法三、轉(zhuǎn)儲方法轉(zhuǎn)儲十分耗費(fèi)時間和資源,不能頻繁進(jìn)行.DBA應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫使用情況,確定一個適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)儲

20、周期.轉(zhuǎn)儲分為：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An Introduction to Database System291靜態(tài)轉(zhuǎn)儲靜態(tài)轉(zhuǎn)儲n靜態(tài)轉(zhuǎn)儲是指在系統(tǒng)中靜態(tài)轉(zhuǎn)儲是指在系統(tǒng)中無運(yùn)行事務(wù)時無運(yùn)行事務(wù)時進(jìn)行轉(zhuǎn)儲進(jìn)行轉(zhuǎn)儲n轉(zhuǎn)儲開始時數(shù)據(jù)庫處于轉(zhuǎn)儲開始時數(shù)據(jù)庫處于一致性一致性狀態(tài)狀態(tài)n轉(zhuǎn)儲期間不允許對數(shù)據(jù)庫做任何存取、修改活動轉(zhuǎn)儲期間不允許對數(shù)據(jù)庫做任何存取、修改活動.n優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單，得到的是優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單，得到的是一致性一致性的數(shù)據(jù)副本。的數(shù)據(jù)副本。n缺點(diǎn)：降低了數(shù)據(jù)庫的可用性缺點(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)束新的事務(wù)必須

21、等轉(zhuǎn)儲結(jié)束An Introduction to Database System30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 重裝后備副本重裝后備副本 恢復(fù)恢復(fù) 此處停止運(yùn)行事務(wù)，進(jìn)行轉(zhuǎn)儲。轉(zhuǎn)儲完畢，得到Tb時刻的數(shù)據(jù)庫副本。然后繼續(xù)運(yùn)行事務(wù)。重裝后備副本，將數(shù)據(jù)重裝后備副本，將數(shù)據(jù)恢復(fù)到恢復(fù)到Tb時刻的狀態(tài)時刻的狀態(tài)An Introduction to Database System31 2. 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)行轉(zhuǎn)儲操作與用戶事務(wù)并發(fā)進(jìn)行n轉(zhuǎn)儲期間轉(zhuǎn)

22、儲期間允許允許對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存取或修改對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存取或修改n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)n不用等待正在運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束不用等待正在運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束n不會影響新事務(wù)的運(yùn)行不會影響新事務(wù)的運(yùn)行n缺點(diǎn)缺點(diǎn)n不能保證副本中的數(shù)據(jù)正確有效不能保證副本中的數(shù)據(jù)正確有效An Introduction to Database System32例如，例如， 動態(tài)轉(zhuǎn)儲問題動態(tài)轉(zhuǎn)儲問題 A=100 轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲 Ta Ta Tb Tb Tc Tc A=200 運(yùn)行事務(wù)運(yùn)行事務(wù) TdTc時刻，將A=100轉(zhuǎn)儲到磁盤上。Td時刻，運(yùn)行的事務(wù)，將A改為200可見，轉(zhuǎn)儲結(jié)束時，副本上的A=100數(shù)據(jù)已經(jīng)過時了。因此需要把動態(tài)轉(zhuǎn)儲期間各事務(wù)需要

23、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對數(shù)據(jù)庫的修改活動登記下來An Introduction to Database System33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)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)需要把動態(tài)轉(zhuǎn)儲期間各事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修對數(shù)據(jù)庫的修改活動改活動登記下來，建立日志文件登記下來，建立日志文件(Log File)n后備副本后備副本加上加上日志文件日志文件才能把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)才能把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到某一時刻的正確狀態(tài)到某一時刻的正確狀態(tài)An Introduction to Database System342海量轉(zhuǎn)儲與增量轉(zhuǎn)儲海量轉(zhuǎn)儲與增量

24、轉(zhuǎn)儲n海量轉(zhuǎn)儲海量轉(zhuǎn)儲: 每次轉(zhuǎn)儲全部數(shù)據(jù)庫每次轉(zhuǎn)儲全部數(shù)據(jù)庫n增量轉(zhuǎn)儲增量轉(zhuǎn)儲: 只轉(zhuǎn)儲上次轉(zhuǎn)儲后更新過的數(shù)據(jù)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)往往更方便進(jìn)行恢復(fù)往往更方便n但如果數(shù)據(jù)庫很大，事務(wù)處理又十分頻繁，則但如果數(shù)據(jù)庫很大，事務(wù)處理又十分頻繁，則增量轉(zhuǎn)儲方式更實(shí)用更有效增量轉(zhuǎn)儲方式更實(shí)用更有效An Introduction to Database System353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

25、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An Introduction to Database System367.4.2 登記日志文件登記日志文件一、日志文件的內(nèi)容一、日志文件的內(nèi)容二、日志文件的用途二、日志文件的用途三、登記日志文件的原則三、登記日志文件的原則An Introduction to Database System37一、日志文件的內(nèi)容一、日志文件的內(nèi)容1. 什么是日志文件什么是日志文件日志文件日志文件(log)是用來記錄事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新操是用來記錄事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件

26、作的文件2. 日志文件的格式有以下兩種：日志文件的格式有以下兩種：以以記錄為單位記錄為單位的日志文件的日志文件以以數(shù)據(jù)塊為單位數(shù)據(jù)塊為單位的日志文件的日志文件An Introduction to Database System38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)容主要包括：日志文件內(nèi)容主要包括：n各個事務(wù)的開始標(biāo)記各個事務(wù)的開始標(biāo)記(BEGIN TRANSACTION)n各個事務(wù)的結(jié)束標(biāo)記各個事務(wù)的結(jié)束標(biāo)記(COMMIT或或ROLLBACK)n各個事務(wù)的所有各個事務(wù)的所有更新操作更新操作每個事務(wù)的以上內(nèi)容作為日志文件中的一個日志記錄每個事務(wù)的以上內(nèi)容作為日志文件中的一個

27、日志記錄 (log record)An Introduction to Database System394. 基于記錄的日志文件基于記錄的日志文件每條日志記錄的內(nèi)容主要包括：每條日志記錄的內(nèi)容主要包括：n事務(wù)標(biāo)識（標(biāo)明是哪個事務(wù)）事務(wù)標(biāo)識（標(biāo)明是哪個事務(wù)）n操作類型（插入、刪除或修改）操作類型（插入、刪除或修改）n操作對象（記錄內(nèi)部標(biāo)識）操作對象（記錄內(nèi)部標(biāo)識）n更新前數(shù)據(jù)的舊值（對插入操作而言，此項(xiàng)為空值）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（對刪除操作而言更新后數(shù)據(jù)的新值（對刪除操作而言, 此項(xiàng)為空值）此項(xiàng)為空值）An Introduction to Data

28、base System405. 以數(shù)據(jù)塊為單位的日志文件以數(shù)據(jù)塊為單位的日志文件每條日志記錄的內(nèi)容包括：每條日志記錄的內(nèi)容包括：n事務(wù)標(biāo)識（標(biāo)明是哪個事務(wù)）事務(wù)標(biāo)識（標(biāo)明是哪個事務(wù)）n更新前數(shù)據(jù)所在的整個數(shù)據(jù)塊的值（對插入更新前數(shù)據(jù)所在的整個數(shù)據(jù)塊的值（對插入操作而言，此項(xiàng)為空值）操作而言，此項(xiàng)為空值）n更新后整個數(shù)據(jù)塊的值（對刪除操作而言更新后整個數(shù)據(jù)塊的值（對刪除操作而言, 此項(xiàng)為空值）此項(xiàng)為空值）An Introduction to Database System41二、日志文件的用途二、日志文件的用途日志文件在數(shù)據(jù)庫恢復(fù)中起著重要的作用。日志文件在數(shù)據(jù)庫恢復(fù)中起著重要的作用。如：n進(jìn)行

29、進(jìn)行事務(wù)故障事務(wù)故障恢復(fù)恢復(fù)n進(jìn)行進(jìn)行系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障恢復(fù)恢復(fù)n協(xié)助后備副本進(jìn)行協(xié)助后備副本進(jìn)行介質(zhì)故障介質(zhì)故障恢復(fù)恢復(fù)An Introduction to Database System42日志文件的用途（續(xù)）日志文件的用途（續(xù)）具體作用：（1）事務(wù)故障和系統(tǒng)故障恢復(fù)必須用日志文件。（2）日志文件與靜態(tài)轉(zhuǎn)儲后備副本配合進(jìn)行介質(zhì)與靜態(tài)轉(zhuǎn)儲后備副本配合進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)故障恢復(fù)An Introduction to Database System43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

30、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) 登記日志文件登記日志文件 An Introduction to Database System44日志文件的用途（續(xù)）日志文件的用途（續(xù)）（3）在動態(tài)轉(zhuǎn)儲方式中建立日志文件， LOG FILE + 動態(tài)轉(zhuǎn)儲后備副本動態(tài)轉(zhuǎn)儲后備副本 進(jìn)行有效的介質(zhì)故障恢復(fù)進(jìn)行有效的介質(zhì)故障恢復(fù)n動態(tài)轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)庫，同時轉(zhuǎn)儲同一時點(diǎn)的日志文件動態(tài)轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)庫，同時轉(zhuǎn)儲同一時點(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)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)

31、。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。運(yùn)行事務(wù)程序。An Introduction to Database System45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 運(yùn)行事務(wù)運(yùn)行事務(wù) 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 重裝后備副本重裝后備副本+ +用轉(zhuǎn)儲的日志文件恢復(fù)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)An Introduction

32、 to Database System46三、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，登記日志文件時必須為保證數(shù)據(jù)庫是可恢復(fù)的，登記日志文件時必須遵循兩條原則遵循兩條原則n登記的次序嚴(yán)格按并發(fā)事務(wù)執(zhí)行的登記的次序嚴(yán)格按并發(fā)事務(wù)執(zhí)行的時間次序時間次序n必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫n先寫日志文件操作：把表示對數(shù)據(jù)庫修改的日志記先寫日志文件操作：把表示對數(shù)據(jù)庫修改的日志記錄錄 寫到日志文件中寫到日志文件中n后寫數(shù)據(jù)庫操作：把對數(shù)據(jù)的修改寫到數(shù)據(jù)庫中后寫數(shù)據(jù)庫操作：把對數(shù)據(jù)的修改寫到數(shù)據(jù)庫中An Introduction to Database S

33、ystem477.5 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)An Introduction to Database System487.5.1 事務(wù)故障的恢復(fù)事務(wù)故障的恢復(fù)n事務(wù)故障：是指事務(wù)在運(yùn)行至正常終止點(diǎn)之前被終止。n恢復(fù)方法n由恢復(fù)子系統(tǒng)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)An Introduction to Database System49DBMS執(zhí)行事務(wù)故障的恢復(fù)步執(zhí)行事務(wù)故障的恢復(fù)步驟驟1. 反向掃描日志文件（即從最后向前掃描日反向掃描日志文件（即從最后向前掃

34、描日志文件），查找該事務(wù)的更新操作。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，將對該事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作。即，將日志記錄中日志記錄中“更新前的值更新前的值”寫入數(shù)據(jù)庫。寫入數(shù)據(jù)庫。n登記的插入操作，登記的插入操作， “更新前的值更新前的值”為空，則為空，則恢復(fù)時相當(dāng)于做刪除操作恢復(fù)時相當(dāng)于做刪除操作n登記的刪除操作，登記的刪除操作，“更新后的值更新后的值”為空，則恢為空，則恢復(fù)時相當(dāng)于做插入操作復(fù)時相當(dāng)于做插入操作n若登記的是修改操作，則用若登記的是修改操作，則用更新前的值更新前的值 代替代替更新后的值更新后的值A(chǔ)n Introduction to Datab

35、ase System50事務(wù)故障的恢復(fù)步驟事務(wù)故障的恢復(fù)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。An Introduction to Database System51例例:如圖要對如圖要對事務(wù)事務(wù)Ti進(jìn)行恢復(fù)進(jìn)行恢復(fù), 即撤消即撤消(UNDO)該事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改該事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改n步驟如下步驟如下:n(1)從日志文件尾反向掃描從日志文件尾反向掃描,找到找到Ti-insert記錄記錄,從中知道從中知道Ti插插入了哪個記錄入了哪個記錄,將其刪除將其刪除.n(2)再接著往回掃描再接著往回掃描,找

36、到找到Ti-update記錄,從中知道從中知道Ti修改了哪個修改了哪個記錄記錄,將其用修改前的值替換回去將其用修改前的值替換回去.n(3) 再接著往回找到再接著往回找到Ti-delete記錄記錄,從中知道從中知道Ti刪除了哪個記刪除了哪個記錄錄,將其插入將其插入.n(4)再接著往回掃描再接著往回掃描,找到各個找到各個Ti的操作的操作,執(zhí)行執(zhí)行UNDO操作直到操作直到Ti-begin為止.Ti-beginTi-deleteTi-updateTi-insert日志文件尾An Introduction to Database System527.5.2 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)

37、庫不一致狀態(tài)的原因系統(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)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)庫沒來得及寫入數(shù)據(jù)庫n恢復(fù)方法恢復(fù)方法n1. Undo （撤消）故障發(fā)生時未完成的事務(wù)（撤消）故障發(fā)生時未完成的事務(wù)n2. Redo（重做）（重做） 已完成的事務(wù)已完成的事務(wù)n系統(tǒng)故障的恢復(fù)由系統(tǒng)在系統(tǒng)故障的恢復(fù)由系統(tǒng)在重新啟動時重新啟動時自動完成自動完成，不需要用戶干預(yù)不需要用戶干預(yù)An Introduction to Database System53系統(tǒng)故障

38、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（即從前頭掃描日志文件）正向掃描日志文件（即從前頭掃描日志文件）n將在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù)記入將在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù)記入Redo隊(duì)列隊(duì)列: T1, T3, T8.(這些事務(wù)既有這些事務(wù)既有BEGIN TRANSACTION記錄記錄,也有也有COMMIT記錄記錄 )n將故障發(fā)生時尚未完成的事務(wù)記入將故障發(fā)生時尚未完成的事務(wù)記入Undo隊(duì)列隊(duì)列: T2, T4, T5, T6, T7, T9 . .(這些事務(wù)有這些事務(wù)有BEGIN TRANSACTION記錄記錄,無無COMMIT記錄記錄 )An Introduction to Datab

39、ase System54系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟2. 對對Undo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行UNDO(撤消撤消)處理處理 反向掃描日志文件，對每個反向掃描日志文件，對每個UNDO事務(wù)的更事務(wù)的更 新操作執(zhí)行逆操作：將新操作執(zhí)行逆操作：將“更新前的值更新前的值”寫入數(shù)據(jù)庫。寫入數(shù)據(jù)庫。3. 對對Redo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行REDO(重做重做)處理處理 正向掃描日志文件，對每個正向掃描日志文件，對每個REDO事務(wù)重新事務(wù)重新 執(zhí)行登記的操作，將執(zhí)行登記的操作，將“更新后的值更新后的值”寫入數(shù)據(jù)庫。寫入數(shù)據(jù)庫。An Introduction to Database System557.

40、5.3 介質(zhì)故障的恢復(fù)介質(zhì)故障的恢復(fù)發(fā)生介質(zhì)故障后介質(zhì)故障后,磁盤上的物理數(shù)據(jù)和日志文磁盤上的物理數(shù)據(jù)和日志文件被破壞?；謴?fù)的方法是件被破壞。恢復(fù)的方法是: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)An Introduction to Database System567.5.3 介質(zhì)故障的恢復(fù)介質(zhì)故障的恢復(fù)n具體恢復(fù)步驟具體恢復(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)到裝入最新的后備數(shù)據(jù)庫副本，使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到最近一次轉(zhuǎn)儲時的一致性狀態(tài)。最近一次轉(zhuǎn)儲時的一致性狀態(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)即處于一致性狀態(tài)n對于