數(shù)據(jù)庫原理第十章

1、第十章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)2第十章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)10.1 事務(wù)的基本概念10.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述10.3 故障的種類10.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)10.5 恢復(fù)策略10.6 數(shù)據(jù)庫鏡像為什么需要事務(wù)銀行轉(zhuǎn)賬 n例如，銀行轉(zhuǎn)賬問題： 假定資金從賬戶A轉(zhuǎn)到賬戶B，至少需要兩步：賬戶A的資金減少然后賬戶B的資金相應(yīng)增加 賬戶A賬戶B4n假定張三的賬戶直接轉(zhuǎn)賬1000元到李四的賬戶CREATE TABLE bank( customerName CHAR(10), -顧客姓名顧客姓名 currentMoney MONEY -當(dāng)前余額當(dāng)前余額)GOALTER TABLE bank ADD CONSTRAINT C

2、K_currentMoney CHECK(currentMoney=1)GOINSERT INTO bank(customerName,currentMoney) VALUES(張三張三,1000)INSERT INTO bank(customerName,currentMoney) VALUES(李四李四,1)創(chuàng)建賬戶表，存放用戶的賬戶信息創(chuàng)建賬戶表，存放用戶的賬戶信息添加約束：根據(jù)銀行規(guī)定，賬戶余添加約束：根據(jù)銀行規(guī)定，賬戶余額不能少于額不能少于1元，否則視為銷戶元，否則視為銷戶 張三開戶，開戶金額為張三開戶，開戶金額為1000元元 ；李四開戶，開戶金額；李四開戶，開戶金額1元元 5n目前

3、兩個(gè)賬戶的余額總和為：1000+1=1001元 6n模擬實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)賬 ： 從張三的賬戶轉(zhuǎn)賬1000元到李四的賬戶/*-轉(zhuǎn)賬測試：張三轉(zhuǎn)賬轉(zhuǎn)賬測試：張三轉(zhuǎn)賬1000元給李四元給李四-*/-我們可能會(huì)這樣這樣編寫語句我們可能會(huì)這樣這樣編寫語句-張三的賬戶少張三的賬戶少1000元，李四的賬戶多元，李四的賬戶多1000元元UPDATE bank SET currentMoney=currentMoney-1000 WHERE customerName=張三張三UPDATE bank SET currentMoney=currentMoney+1000 WHERE customerName=李四李四GO-再

4、次查看轉(zhuǎn)賬后的結(jié)果。再次查看轉(zhuǎn)賬后的結(jié)果。 SELECT * FROM bankGO請問：請問：執(zhí)行轉(zhuǎn)賬語句后，張三、李四的賬戶執(zhí)行轉(zhuǎn)賬語句后，張三、李四的賬戶余額為多少？余額為多少？張三的賬戶沒有減少張三的賬戶沒有減少 但李四的賬戶卻多了但李四的賬戶卻多了1000元元 100010012001元元 總額多出了總額多出了1000元！元！7-張三的賬戶減少張三的賬戶減少1000元，李四的賬戶增加元，李四的賬戶增加1000元元UPDATE bank SET currentMoney=currentMoney-1000 WHERE customerName=張三張三UPDATE bank SET c

5、urrentMoney=currentMoney+1000 WHERE customerName=李四李四GOn錯(cuò)誤原因分析：UPDATE語句違反約束：語句違反約束：余額余額=1元元執(zhí)行失敗，所以張三還是執(zhí)行失敗，所以張三還是1000元元繼續(xù)往下執(zhí)行：執(zhí)行成功，所以李四變?yōu)槔^續(xù)往下執(zhí)行：執(zhí)行成功，所以李四變?yōu)?001元元如何解決呢？使用事務(wù)如何解決呢？使用事務(wù)810.1 事務(wù)的基本概念一、事務(wù)定義二、事務(wù)的特性9一、事務(wù)(Transaction)n定義用戶定義的一個(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恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單n事務(wù)和程序比較在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，一個(gè)事

6、務(wù)可以是一條或多條SQL語句,也可以包含一個(gè)或多個(gè)程序一個(gè)程序通常包含多個(gè)事務(wù)10定義事務(wù)n顯式定義方式 BEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSACTION SQL 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(dòng)劃分事務(wù)11事務(wù)結(jié)束nCOMMIT 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 nROLLBACK 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)12二、事務(wù)的特性(

7、ACID特性)n原子性（Atomicity）n一致性（Consistency）n隔離性（Isolation）n持續(xù)性（Durability ）131. 原子性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142. 一致性n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153. 隔離性n一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾一個(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)是隔離的并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)之間不能互相干擾164. 持續(xù)性n持續(xù)性也稱永久性一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改

8、變就應(yīng)該是永久性的。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。17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 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 事務(wù)在運(yùn)行過程中被強(qiáng)行停止18關(guān)鍵語句講解關(guān)鍵語句講解BEGIN TRANSACTION /*-定義變量，用于累計(jì)事務(wù)執(zhí)行過程中的錯(cuò)誤定義變量，用于累計(jì)事務(wù)執(zhí)行過程中的錯(cuò)誤-*/DECLARE errorSum INT SET errorSum=0 -初始化為初始化為0，即無錯(cuò)誤，即無錯(cuò)誤/*-轉(zhuǎn)賬：張三的賬戶少轉(zhuǎn)賬：張三的賬戶少1000元，李四的賬戶多元，李四的賬戶多1000元元*/UPDAT

9、E bank SET currentMoney=currentMoney-1000 WHERE customerName=張三張三SET errorSum=errorSum+errorUPDATE bank SET currentMoney=currentMoney+1000 WHERE customerName=李四李四SET errorSum=errorSum+error -累計(jì)是否有錯(cuò)誤累計(jì)是否有錯(cuò)誤n使用事務(wù)解決銀行轉(zhuǎn)賬問題開始事務(wù)（指定事務(wù)從此處開始，后續(xù)開始事務(wù)（指定事務(wù)從此處開始，后續(xù)的的T-SQL語句都是一個(gè)整體）語句都是一個(gè)整體）累計(jì)是否有錯(cuò)誤累計(jì)是否有錯(cuò)誤19IF erro

10、rSum0 -如果有錯(cuò)誤如果有錯(cuò)誤 BEGIN print 交易失敗，回滾事務(wù)交易失敗，回滾事務(wù) ROLLBACK TRANSACTION END ELSE BEGIN print 交易成功，提交事務(wù)，寫入硬盤，永久的保存交易成功，提交事務(wù)，寫入硬盤，永久的保存 COMMIT TRANSACTION ENDGOprint 查看轉(zhuǎn)賬事務(wù)后的余額查看轉(zhuǎn)賬事務(wù)后的余額SELECT * FROM bank GO 根據(jù)是否有錯(cuò)誤，確定根據(jù)是否有錯(cuò)誤，確定事務(wù)是提交還是撤銷事務(wù)是提交還是撤銷如果有錯(cuò)，則回滾操作，事務(wù)結(jié)束如果有錯(cuò)，則回滾操作，事務(wù)結(jié)束如果成功，則提交操作，事務(wù)結(jié)束如果成功，則提交操作，事務(wù)

11、結(jié)束20轉(zhuǎn)賬事務(wù)前轉(zhuǎn)賬事務(wù)前轉(zhuǎn)賬事務(wù)過程中轉(zhuǎn)賬事務(wù)過程中轉(zhuǎn)賬事務(wù)結(jié)束后轉(zhuǎn)賬事務(wù)結(jié)束后n演示：轉(zhuǎn)賬1000，轉(zhuǎn)賬失敗的情況21轉(zhuǎn)賬事務(wù)前轉(zhuǎn)賬事務(wù)前轉(zhuǎn)賬事務(wù)過程中轉(zhuǎn)賬事務(wù)過程中轉(zhuǎn)賬事務(wù)結(jié)束后轉(zhuǎn)賬事務(wù)結(jié)束后n演示：轉(zhuǎn)賬800，轉(zhuǎn)賬成功的情況2210.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述n故障是不可避免的系統(tǒng)故障：計(jì)算機(jī)軟、硬件故障人為故障：操作員的失誤、惡意的破壞等。n故障的影響 運(yùn)行的事務(wù)非正常中斷 破壞數(shù)據(jù)庫23nDBMS提供恢復(fù)子系統(tǒng) n數(shù)據(jù)庫恢復(fù)：把數(shù)據(jù)庫從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)（亦稱為一致狀態(tài)或完整狀態(tài)）n恢復(fù)技術(shù)是衡量數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo) 24第十章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)10.1 事務(wù)的基本概

12、念10.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述10.3 故障的種類10.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)10.5 恢復(fù)策略10.6 數(shù)據(jù)庫鏡像25故障的種類：n事務(wù)內(nèi)部的故障n系統(tǒng)故障n介質(zhì)故障n計(jì)算機(jī)病毒26一、事務(wù)內(nèi)部的故障n什么是事務(wù)內(nèi)部的故障 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分類：可預(yù)期的，可以通過事務(wù)程序本身發(fā)現(xiàn)非預(yù)期的可預(yù)期的例子：n銀行轉(zhuǎn)賬事務(wù)，這個(gè)事務(wù)把一筆金額從一個(gè)賬戶甲轉(zhuǎn)給另一個(gè)賬戶乙。 BEGIN TRANSACTION BALANCE=BALANCE-AMOUNT；-(BALANCE賬戶甲余額，AMOUNT 為轉(zhuǎn)賬金額) IF(BALANCE 0 ) THEN 打印 金額不足

13、，不能轉(zhuǎn)賬； ROLLBACK；-(撤銷剛才的修改，恢復(fù)事務(wù)) ELSE -乙的余額BALANCE1； BALANCE1=BALANCE1+AMOUNT； COMMIT； 27若產(chǎn)生賬戶甲余額不足的情況，應(yīng)用程序可以發(fā)現(xiàn)并讓事務(wù)滾回，撤銷已作的修改，恢復(fù)數(shù)據(jù)庫到正確狀態(tài)。非預(yù)期的例子Begin transaction fac=1; for i=1 to n do fac=fac*I;commit28n事務(wù)內(nèi)部更多的故障是非預(yù)期的，是不能由應(yīng)用程序處理的。p輸入數(shù)據(jù)有誤 p運(yùn)算溢出p并發(fā)事務(wù)發(fā)生死鎖而被選中撤銷該事務(wù)p違反了某些完整性限制等n事務(wù)故障僅指這類非預(yù)期的故障2930事務(wù)故障的恢復(fù)：n

14、撤消事務(wù)（UNDO） n在不影響其他事務(wù)運(yùn)行的情況下，強(qiáng)行回滾（ROLLBACK）該事務(wù) n撤銷該事務(wù)已經(jīng)做出的任何對數(shù)據(jù)庫的修改，使得這個(gè)事務(wù)象根本沒有啟動(dòng)過一樣 31二、系統(tǒng)故障n稱為軟故障，是指造成系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的任何事件，使得系統(tǒng)重新啟動(dòng)。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(chǔ)設(shè)備上的數(shù)據(jù)未受影響 （不破壞數(shù)據(jù)庫）32系統(tǒng)故障的常見原因n特定類型的硬件錯(cuò)誤（如CPU故障）n操作系統(tǒng)故障nDBMS代碼錯(cuò)誤n系統(tǒng)斷電33系統(tǒng)故障的恢復(fù)n發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，事務(wù)未提交恢復(fù)策略：強(qiáng)行撤消（UNDO）所有未完成事務(wù)n發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，事務(wù)已提交，但緩沖區(qū)中的信息尚未

15、完全寫回到磁盤上?；謴?fù)策略：重做（REDO）所有已提交的事務(wù)34三、介質(zhì)故障n稱為硬故障，指外存故障，破壞性最大n故障常見原因磁盤損壞磁頭碰撞操作系統(tǒng)的某種潛在錯(cuò)誤瞬時(shí)強(qiáng)磁場干擾35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36四、計(jì)算機(jī)病毒n一種人為的故障或破壞，是一些惡作劇者研制的一種計(jì)算機(jī)程序n可以繁殖和傳播n危害破壞、盜竊系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)破壞系統(tǒng)文件計(jì)算機(jī)病毒故障的恢復(fù)n 裝入發(fā)生故障前某個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)副本。3738故障小結(jié)各類故障，對數(shù)據(jù)庫的影響有兩種可能性：一是數(shù)據(jù)庫本身被破壞：介質(zhì)故障，計(jì)算機(jī)病毒二是數(shù)據(jù)

16、庫沒有被破壞，但數(shù)據(jù)可能不正確，這是由于事務(wù)的運(yùn)行被非正常終止造成的：事物內(nèi)部故障，系統(tǒng)故障，介質(zhì)故障3910.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)n恢復(fù)操作的基本原理：冗余利用存儲(chǔ)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)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(chǔ)（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)4010.4.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)一、什么是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)二、轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法41一、什么是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)n轉(zhuǎn)儲(chǔ)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，備用的數(shù)據(jù)稱為后備副本或后援副本n如何使用數(shù)據(jù)庫遭到破壞后可以將后備副本重新裝入重

17、裝后備副本只能將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的狀態(tài)42轉(zhuǎn)儲(chǔ) 故障發(fā)生點(diǎn) 轉(zhuǎn)儲(chǔ) 運(yùn)行事務(wù) 正常運(yùn)行 Ta Tb Tf 重裝后備副本 重新運(yùn)行事務(wù)恢復(fù) 43二、轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法1靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)與動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)2海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)3轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法小結(jié)44靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)n在系統(tǒng)中無運(yùn)行事務(wù)時(shí)進(jìn)行的轉(zhuǎn)儲(chǔ)操作n轉(zhuǎn)儲(chǔ)開始時(shí)數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài)n轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間不允許對數(shù)據(jù)庫的任何存取、修改活動(dòng)n得到的一定是一個(gè)數(shù)據(jù)一致性的副本 n優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單n缺點(diǎn)：降低了數(shù)據(jù)庫的可用性轉(zhuǎn)儲(chǔ)必須等待正運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束 新的事務(wù)必須等轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束45利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)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(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 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 T

18、f Tf 重裝后備副本重裝后備副本 恢復(fù)恢復(fù) 46動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)n轉(zhuǎn)儲(chǔ)操作與用戶事務(wù)并發(fā)進(jìn)行n轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間允許對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存取或修改n優(yōu)點(diǎn)不用等待正在運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束不會(huì)影響新事務(wù)的運(yùn)行n動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的缺點(diǎn)不能保證副本中的數(shù)據(jù)正確有效例在轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間的某個(gè)時(shí)刻Tc，系統(tǒng)把數(shù)據(jù)A=100轉(zhuǎn)儲(chǔ)到磁帶上，而在下一時(shí)刻Td，某一事務(wù)將A改為200。轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束后，后備副本上的A已是過時(shí)的數(shù)據(jù)了47動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)n利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)得到的副本進(jìn)行故障恢復(fù)需要把動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間各事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改活動(dòng)登記下來，建立日志文件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)48利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本進(jìn)行恢復(fù) Ta Ta Tb Tb Tf Tf

19、 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 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(chǔ)日志文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)日志文件 重裝后備副本，然后利用轉(zhuǎn)儲(chǔ)的日志文件恢復(fù)重裝后備副本，然后利用轉(zhuǎn)儲(chǔ)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)492海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)n海量轉(zhuǎn)儲(chǔ): 每次轉(zhuǎn)儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)庫n增量轉(zhuǎn)儲(chǔ): 只轉(zhuǎn)儲(chǔ)上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)后更新過的數(shù)據(jù)n海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)比較從恢復(fù)角度看，使用海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)得到的后備副本進(jìn)行恢復(fù)往往更方便但如果數(shù)據(jù)庫很大，事務(wù)處理又十分頻繁，則增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式更實(shí)用更有效503轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法小結(jié)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法分類 轉(zhuǎn)儲(chǔ)狀態(tài)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)動(dòng)態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)

20、靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)動(dòng)態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)51n轉(zhuǎn)儲(chǔ)策略應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)，制作后備副本。但轉(zhuǎn)儲(chǔ)又是十分耗費(fèi)時(shí)間和資源的，不能頻繁進(jìn)行。DBA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(chǔ)周期和轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法。 例：n每天晚上進(jìn)行動(dòng)態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)n每周進(jìn)行一次動(dòng)態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)n每月進(jìn)行一次靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)5210.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)10.4.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)10.4.2 登記日志文件5310.4.2 登記日志文件一、日志文件的格式和內(nèi)容二、日志文件的作用三、登記日志文件54一、日志文件的格式和內(nèi)容n什么是日志文件（Log File）用來記錄事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件n日志文件中需要記錄的內(nèi)容各個(gè)事務(wù)的開始標(biāo)記(BEGIN

21、 TRANSACTION)各個(gè)事務(wù)的結(jié)束標(biāo)記(COMMIT或ROLLBACK)各個(gè)事務(wù)的所有更新操作u操作類型（插入、刪除或修改）u操作對象（記錄內(nèi)部標(biāo)識(shí)）u更新前數(shù)據(jù)的舊值u更新后數(shù)據(jù)的新值55二、日志文件的作用n事務(wù)故障恢復(fù)和系統(tǒng)故障恢復(fù)，必須用日志文件n動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)后的后備副本進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)，必須用日志文件n靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)后的后備副本進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)，也可用日志文件56利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本和日志文件進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù) 故障發(fā)生點(diǎn) 靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 運(yùn)行事務(wù) 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

22、介質(zhì)故障恢復(fù) 登記日志文件登記日志文件 57上圖中：n系統(tǒng)在Ta時(shí)刻停止運(yùn)行事務(wù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ)n在Tb時(shí)刻轉(zhuǎn)儲(chǔ)完畢，得到Tb時(shí)刻的數(shù)據(jù)庫一致性副本n系統(tǒng)運(yùn)行到Tf時(shí)刻發(fā)生故障n為恢復(fù)數(shù)據(jù)庫，首先由DBA重裝數(shù)據(jù)庫后備副本，將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)至Tb時(shí)刻的狀態(tài)n重新運(yùn)行自TbTf時(shí)刻的所有更新事務(wù)，把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到故障發(fā)生前的一致狀態(tài)58三、登記日志文件n為保證數(shù)據(jù)庫是可恢復(fù)的，登記日志文件必須遵循的基本原則：登記的次序嚴(yán)格按并行事務(wù)執(zhí)行的時(shí)間次序必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫寫日志文件操作：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59n為什么要先寫日志文件寫數(shù)據(jù)庫和

23、寫日志文件是兩個(gè)不同的操作在這兩個(gè)操作之間可能發(fā)生故障如果先寫了數(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(huì)影響數(shù)據(jù)庫的正確性6010.5 恢復(fù)策略10.5.1 事務(wù)故障的恢復(fù)10.5.2 系統(tǒng)故障的恢復(fù)10.5.3 介質(zhì)故障的恢復(fù)6110.5.1 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)前被終止n恢復(fù)方法由恢復(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(dòng)完成，對用戶是透明的，不需要用戶干預(yù)62事務(wù)故障的恢復(fù)步驟1. 反向

24、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” 寫入數(shù)據(jù)庫。插入操作， “更新前的值”為空，則相當(dāng)于做刪除操作刪除操作，“更新后的值”為空，則相當(dāng)于做插入操作若是修改操作，則相當(dāng)于用修改前值代替修改后值 63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。6410.5 恢復(fù)策略10.5.1 事務(wù)故障的恢復(fù)10.5.2 系統(tǒng)故障的恢復(fù)10.5.3 介質(zhì)故障的恢復(fù)6510.5.2 系統(tǒng)故障的恢復(fù)n系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)

25、庫不一致狀態(tài)的原因未完成事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新已寫入數(shù)據(jù)庫已提交事務(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1. Undo 故障發(fā)生時(shí)未完成的事務(wù)2. 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(dòng)時(shí)自動(dòng)完成，不需要用戶干預(yù)66系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟1.正向掃描日志文件（即從頭掃描日志文件）Redo隊(duì)列: 在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù)T1, T3, T8. Undo隊(duì)列:故障發(fā)生時(shí)尚未完成的事務(wù) T2, T4, T5, T6, T7, T9 . 67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,

26、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. 6810.5 恢復(fù)策略10.5.1 事務(wù)故障的恢復(fù)10.5.2 系統(tǒng)故障的恢復(fù)10.5.3 介質(zhì)故障的恢復(fù)6910.5.3 介質(zhì)故障的恢復(fù)n恢復(fù)方法利用數(shù)據(jù)庫后備副本和日志文件進(jìn)行恢復(fù)n需要DBA介入，具體的恢復(fù)操作仍由DBMS完成。DBA的工作n重裝最近轉(zhuǎn)儲(chǔ)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70n恢復(fù)步驟1. 裝入最新的后備數(shù)據(jù)庫副本(離故障發(fā)生時(shí)刻最近的轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本) ，使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到最近一次轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的一致性狀態(tài)。n對于

27、靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)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(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫副本，還須同時(shí)裝入轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)刻的日志文件副本，利用與恢復(fù)系統(tǒng)故障的方法（即REDO+UNDO），才能將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到一致性狀態(tài)。712. 裝入有關(guān)的日志文件副本(轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束時(shí)刻的日志文件副本) ，重做已完成的事務(wù)。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(shí)，將其記入重做隊(duì)列。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。72第十章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)10.1 事務(wù)的基本概念10.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述10.3 故障的種類10.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)10.5 恢復(fù)策略10.6 數(shù)據(jù)庫鏡

28、像7310.6 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)庫的可用性介質(zhì)故障恢復(fù)比較費(fèi)時(shí)為預(yù)防介質(zhì)故障，DBA必須周期性地轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫n提高數(shù)據(jù)庫可用性的解決方案數(shù)據(jù)庫鏡像（Mirror）74n數(shù)據(jù)庫鏡像DBMS自動(dòng)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DBMS自動(dòng)保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)庫的一致性 每當(dāng)主數(shù)據(jù)庫更新時(shí)，DBMS自動(dòng)把更新后的數(shù)據(jù)復(fù)制過去（如下圖所示）7576數(shù)據(jù)庫鏡像的用途n出現(xiàn)介質(zhì)故障時(shí)可由鏡像磁盤繼續(xù)提供使用 同時(shí)DBMS自動(dòng)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(如下圖所示)77n沒有出現(xiàn)故障時(shí)p可用于并發(fā)操作p一個(gè)用戶對數(shù)據(jù)加排他鎖修改數(shù)據(jù)，其他用戶可以讀鏡像數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)，而不必等待該用戶釋放鎖 78n頻繁地復(fù)制數(shù)據(jù)自然會(huì)降低系統(tǒng)運(yùn)行效率n在實(shí)際應(yīng)用中用戶往往只選擇對關(guān)鍵數(shù)據(jù)和日志文件鏡像，而不是對整個(gè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行鏡像79本章小結(jié)n如果數(shù)據(jù)庫只包含成功事務(wù)提交的結(jié)果，就說數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài)。保證數(shù)據(jù)一致性是對數(shù)據(jù)庫的最基本的要求。n事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位DBMS保證系統(tǒng)中一切事務(wù)的原子性、一致性、隔離性和持續(xù)性80nDBMS必須對事務(wù)故障、系統(tǒng)故障和介質(zhì)故障