數(shù)據(jù)庫原理概論 第十章

1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)10.1 事務的基本概念事務的基本概念10.2 數(shù)據(jù)庫恢復概述數(shù)據(jù)庫恢復概述10.3 故障的種類故障的種類10.4 恢復的實現(xiàn)技術(shù)恢復的實現(xiàn)技術(shù)10.5 恢復策略恢復策略10.6 具有檢查點的恢復技術(shù)具有檢查點的恢復技術(shù)10.7 數(shù)據(jù)庫鏡像數(shù)據(jù)庫鏡像數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)10.1 事務的基本概念事務的基本概念一、事務一、事務n事務事務(Transaction)是用戶定義的一個數(shù)據(jù)庫操作序列，是用戶定義的一個數(shù)據(jù)庫操作序列，這些操作要么全做，要么全不做，是一

2、個不可分割的工這些操作要么全做，要么全不做，是一個不可分割的工作單位。作單位。n事務和程序是兩個概念事務和程序是兩個概念 在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，一個事務可以是一條在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，一個事務可以是一條SQL語句，語句，一組一組SQL語句或整個程序；語句或整個程序； 一個應用程序通常包含多個事務。一個應用程序通常包含多個事務。n事務是恢復和并發(fā)控制的基本單位。事務是恢復和并發(fā)控制的基本單位。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)二、如何定義事務二、如何定義事務v顯式定義方式顯式定義方式 BEGIN TRANSACTION SQL 語句語句1 SQL 語句語句2 COMMIT

3、n隱式方式隱式方式當用戶沒有顯式地定義事務時，當用戶沒有顯式地定義事務時，DBMS按缺省規(guī)定自動劃分事務按缺省規(guī)定自動劃分事務COMMIT事務正常結(jié)束事務正常結(jié)束 提交提交事務的所有操作（事務的所有操作（讀讀+更新更新）事務中所有對數(shù)據(jù)庫的更新事務中所有對數(shù)據(jù)庫的更新永久永久生效生效ROLLBACK事務異常終止事務異常終止n事務運行的過程中發(fā)生了故障，不能繼續(xù)執(zhí)行事務運行的過程中發(fā)生了故障，不能繼續(xù)執(zhí)行回滾事務的所有回滾事務的所有更新更新操作操作n事務滾回到事務滾回到開始開始時的狀態(tài)時的狀態(tài)BEGIN TRANSACTIONSQL 語句語句1SQL 語句語句2 ROLLBACK數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)

4、據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)三、事務的特性三、事務的特性(ACID特性特性)v原子性（原子性（Atomicity）v一致性（一致性（Consistency）v隔離性（隔離性（Isolation）v持續(xù)性（持續(xù)性（Durability ）也稱永久性（也稱永久性（Permanence）事務是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位。事務是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位。事務中包括的諸操作要么都做，事務中包括的諸操作要么都做，要么都不做。要么都不做。事務執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)事務執(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)。一個事務的執(zhí)行不能被其他

5、事一個事務的執(zhí)行不能被其他事務干擾務干擾一個事務內(nèi)部的操作及使用的一個事務內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對其他并發(fā)事務是隔離的，數(shù)據(jù)對其他并發(fā)事務是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個事務之間不能互并發(fā)執(zhí)行的各個事務之間不能互相干擾相干擾一個事務一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中一個事務一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應該是永久性的。數(shù)據(jù)的改變就應該是永久性的。接下來的其他操作或故障不應該對接下來的其他操作或故障不應該對其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。n保證事務保證事務ACID特性是事務處理的任務特性是事務處理的任務n破壞事務破壞事務ACID特性的因素特性的因素n多個事務并行運行時，不同事務的操作交叉執(zhí)行；多個事

6、務并行運行時，不同事務的操作交叉執(zhí)行；n事務在運行過程中被強行停止。事務在運行過程中被強行停止。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)10.2 數(shù)據(jù)庫恢復概述數(shù)據(jù)庫恢復概述v故障是不可避免的故障是不可避免的計算機硬件故障；計算機硬件故障；系統(tǒng)軟件和應用軟件的錯誤；系統(tǒng)軟件和應用軟件的錯誤；操作員的失誤；操作員的失誤；惡意的破壞。惡意的破壞。v故障的影響故障的影響運行事務非正常中斷；運行事務非正常中斷；破壞數(shù)據(jù)庫。破壞數(shù)據(jù)庫。v數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對故障的對策數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對故障的對策DBMS提供恢復子系統(tǒng)；提供恢復子系統(tǒng)；保證故障發(fā)生后，能把數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)從錯誤狀態(tài)恢

7、復到某保證故障發(fā)生后，能把數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)從錯誤狀態(tài)恢復到某種邏輯一致的狀態(tài)；種邏輯一致的狀態(tài)；保證事務保證事務ACID?；謴图夹g(shù)是衡恢復技術(shù)是衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的量系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標重要指標數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)10.3 故障的種類故障的種類n事務故障事務故障n系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障n介質(zhì)故障介質(zhì)故障n計算機病毒計算機病毒數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)一、事務內(nèi)部故障一、事務內(nèi)部故障指某個事務在運行過程中由于種種原因未運行至正常終止點就夭折了。指某個事務在運行過程中由于種種原因未運行至正常終止點就夭折了。事務內(nèi)部故障有

8、的是可以通過程序本身發(fā)現(xiàn)的；事務內(nèi)部故障有的是可以通過程序本身發(fā)現(xiàn)的；有的是非預期的，不能由事務程序處理，如：輸入數(shù)據(jù)有誤、運算有的是非預期的，不能由事務程序處理，如：輸入數(shù)據(jù)有誤、運算溢出、違反了某些完整性限制、某些應用程序出錯、并行事務發(fā)生死溢出、違反了某些完整性限制、某些應用程序出錯、并行事務發(fā)生死鎖等等。鎖等等。以后，事務故障僅指這一類故障以后，事務故障僅指這一類故障 。事務故障意味著事務沒有達到預期的終點（事務故障意味著事務沒有達到預期的終點（COMMITCOMMIT或者顯式的或者顯式的ROLLBACKROLLBACK），因此，數(shù)據(jù)庫可能處于不正確狀態(tài)。恢復程序要在不影），因此，數(shù)據(jù)

9、庫可能處于不正確狀態(tài)?；謴统绦蛞诓挥绊懫渌聞者\行的情況下，強行回滾（響其它事務運行的情況下，強行回滾（ROLLBACKROLLBACK）該事務，即撤消該）該事務，即撤消該事務已經(jīng)作出的任何對數(shù)據(jù)庫的修改，使得該事務好象根本沒有啟動事務已經(jīng)作出的任何對數(shù)據(jù)庫的修改，使得該事務好象根本沒有啟動一樣。一樣。 這類恢復操作稱為事務撤消（這類恢復操作稱為事務撤消（UNDOUNDO）。）。 例如：銀行轉(zhuǎn)帳事務。這個事務把一筆金額從一個帳戶甲轉(zhuǎn)給另一個例如：銀行轉(zhuǎn)帳事務。這個事務把一筆金額從一個帳戶甲轉(zhuǎn)給另一個帳戶乙。帳戶乙。BEGIN TRANSACTIONBEGIN TRANSACTION讀帳戶甲的

10、余額讀帳戶甲的余額BALANCE;BALANCE; BALANCE BALANCEBALANCE - AMOUNT;BALANCE - AMOUNT;（AmountAmount為轉(zhuǎn)帳金額）為轉(zhuǎn)帳金額） IF (BALANCE 0)IF (BALANCE 0) THEN THEN 打印打印 金額不足，不能轉(zhuǎn)帳金額不足，不能轉(zhuǎn)帳; ROLLBACK ROLLBACK；（撤消剛才的修改，恢復事務）；（撤消剛才的修改，恢復事務） ELSE ELSE 讀帳戶乙的余額讀帳戶乙的余額BALANCE1;BALANCE1; BALANCE1 BALANCE1BALANCE1 + AMOUNT;BALANCE1

11、+ AMOUNT; 寫回寫回BALANCE1;BALANCE1; COMMIT; COMMIT; 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)二、系統(tǒng)故障二、系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障是指造成系統(tǒng)停止運轉(zhuǎn)的任何事件，使得系統(tǒng)要重新啟動。是指造成系統(tǒng)停止運轉(zhuǎn)的任何事件，使得系統(tǒng)要重新啟動。引起的原因引起的原因：特定類型的硬件錯誤（：特定類型的硬件錯誤（CPUCPU故障）、操作系統(tǒng)故障、故障）、操作系統(tǒng)故障、DBMSDBMS代碼錯誤、突然停電等等。代碼錯誤、突然停電等等。故障的后果：故障的后果：影響正在運行的所有事務，但不破壞數(shù)據(jù)庫。影響正在運行的所有事務，但不破壞數(shù)據(jù)庫。

12、這時主存內(nèi)容，尤其是數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)（在內(nèi)存）中的內(nèi)容都被丟失，這時主存內(nèi)容，尤其是數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)（在內(nèi)存）中的內(nèi)容都被丟失，所有運行事務都非正常終止。所有運行事務都非正常終止。發(fā)生系統(tǒng)故障時，一些尚未完成的事務的結(jié)果可能已送入物理數(shù)據(jù)發(fā)生系統(tǒng)故障時，一些尚未完成的事務的結(jié)果可能已送入物理數(shù)據(jù)庫，有些已完成的事務可能有一部分甚至全部留在緩沖區(qū)，尚未寫回庫，有些已完成的事務可能有一部分甚至全部留在緩沖區(qū)，尚未寫回到磁盤上的物理數(shù)據(jù)庫中，從而造成數(shù)據(jù)庫可能處于不正確的狀態(tài)。到磁盤上的物理數(shù)據(jù)庫中，從而造成數(shù)據(jù)庫可能處于不正確的狀態(tài)。故障的恢復故障的恢復：為保證數(shù)據(jù)一致性，恢復子系統(tǒng)必須在系統(tǒng)重新啟動：為

13、保證數(shù)據(jù)一致性，恢復子系統(tǒng)必須在系統(tǒng)重新啟動時讓所有非正常終止的事務回滾，強行撤消（時讓所有非正常終止的事務回滾，強行撤消（UNDOUNDO）所有未完成事務。）所有未完成事務。重做（重做（RedoRedo）所有已提交的事務，以將數(shù)據(jù)庫真正恢復到一致狀態(tài)。）所有已提交的事務，以將數(shù)據(jù)庫真正恢復到一致狀態(tài)。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)三、介質(zhì)故障三、介質(zhì)故障v系統(tǒng)故障常稱為系統(tǒng)故障常稱為軟故障軟故障（Soft CrashSoft Crash）。）。v介質(zhì)故障稱為介質(zhì)故障稱為硬故障硬故障（Hard CrashHard Crash）。）。v硬故障硬故障指外存

14、故障，如磁盤損壞、磁頭碰撞，瞬時強磁場干擾等。指外存故障，如磁盤損壞、磁頭碰撞，瞬時強磁場干擾等。v硬故障將硬故障將破壞破壞數(shù)據(jù)庫或部分數(shù)據(jù)庫，并數(shù)據(jù)庫或部分數(shù)據(jù)庫，并影響影響正在存取這部分數(shù)據(jù)正在存取這部分數(shù)據(jù)的所有事務。這類故障比前兩類故障發(fā)生的可能性小得多，但破的所有事務。這類故障比前兩類故障發(fā)生的可能性小得多，但破壞性最大。壞性最大。v硬故障的恢復硬故障的恢復：裝入裝入數(shù)據(jù)庫發(fā)生介質(zhì)故障前某個時刻的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫發(fā)生介質(zhì)故障前某個時刻的數(shù)據(jù)副本，副本，重做自此時開始的所有重做自此時開始的所有成功事務成功事務，將這些事務已提交的結(jié)果重新，將這些事務已提交的結(jié)果重新記入數(shù)據(jù)庫記入數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫系

15、統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)四、計算機病毒四、計算機病毒計算機病毒是一種人為的故障或破壞，是一些惡作劇者研制的計算機病毒是一種人為的故障或破壞，是一些惡作劇者研制的一種計算機程序，這種程序與其他程序不同，一種計算機程序，這種程序與其他程序不同， 它象微生物學所稱的它象微生物學所稱的病毒一樣可以繁殖和傳播，并造成對計算機系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫的危害病毒一樣可以繁殖和傳播，并造成對計算機系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫的危害?？偨Y(jié)各類故障，對數(shù)據(jù)庫的影響有兩種可能性，一是總結(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)庫本數(shù)據(jù)庫本身被破壞身被破壞，二是，二是數(shù)據(jù)庫沒有破壞，但數(shù)據(jù)可能不正

16、確數(shù)據(jù)庫沒有破壞，但數(shù)據(jù)可能不正確， 這是因為事這是因為事務的運行被中止造成的。務的運行被中止造成的。 n恢復操作的基本原理恢復操作的基本原理：冗余冗余 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)據(jù)庫中已被破壞數(shù)據(jù)庫中已被破壞或不正確的那部分數(shù)據(jù)或不正確的那部分數(shù)據(jù)n恢復的實現(xiàn)技術(shù)恢復的實現(xiàn)技術(shù)：復雜：復雜 一個大型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，恢復子系統(tǒng)的代碼要占全部代碼的一個大型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，恢復子系統(tǒng)的代碼要占全部代碼的10%以上。以上。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)10.4 10.4 恢復的實現(xiàn)技術(shù)恢復的實現(xiàn)技術(shù)恢復機制涉及的關(guān)鍵

17、問題恢復機制涉及的關(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) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲（數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲（backup） 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)實施數(shù)據(jù)庫恢復如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實施數(shù)據(jù)庫恢復數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)10.4.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲一、什么是轉(zhuǎn)儲一、什么是轉(zhuǎn)儲 故障發(fā)生點故障發(fā)生點 轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲 運行事務運行事務 正常運行正常運行 Ta Ta Tb Tb Tf Tf 重裝后備副本重裝后備副本 重新運行事務重新運行事務恢復恢復 圖圖7.1 轉(zhuǎn)儲和恢復轉(zhuǎn)儲和恢復二、轉(zhuǎn)儲的用途二、轉(zhuǎn)儲的用途轉(zhuǎn)儲是指轉(zhuǎn)儲是指DBA將整

18、個數(shù)據(jù)庫復制到磁帶或另一個磁盤上保存起將整個數(shù)據(jù)庫復制到磁帶或另一個磁盤上保存起來的過程。來的過程。這些備用的數(shù)據(jù)文本稱為后備副本或后援副本。這些備用的數(shù)據(jù)文本稱為后備副本或后援副本。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)儲海量轉(zhuǎn)儲與增量轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)1靜態(tài)轉(zhuǎn)儲靜態(tài)轉(zhuǎn)儲v在系統(tǒng)中無運行事務時進行轉(zhuǎn)儲；在系統(tǒng)中無運行事務時進行轉(zhuǎn)儲；v轉(zhuǎn)儲開始時數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài)；轉(zhuǎn)儲開始時數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài)；v轉(zhuǎn)儲期間不允許對數(shù)據(jù)庫的任何存取、修改活動；轉(zhuǎn)儲期間不允許對數(shù)據(jù)庫的任何存取、修改活動；v優(yōu)點：實

19、現(xiàn)簡單；優(yōu)點：實現(xiàn)簡單；v缺點：降低了數(shù)據(jù)庫的可用性。缺點：降低了數(shù)據(jù)庫的可用性。轉(zhuǎn)儲必須等用戶事務結(jié)束；轉(zhuǎn)儲必須等用戶事務結(jié)束；新的事務必須等轉(zhuǎn)儲結(jié)束。新的事務必須等轉(zhuǎn)儲結(jié)束。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)2 動態(tài)轉(zhuǎn)儲動態(tài)轉(zhuǎn)儲v轉(zhuǎn)儲操作與用戶事務并發(fā)進行；轉(zhuǎn)儲操作與用戶事務并發(fā)進行；v轉(zhuǎn)儲期間允許對數(shù)據(jù)庫進行存取或修改；轉(zhuǎn)儲期間允許對數(shù)據(jù)庫進行存取或修改；v優(yōu)點：優(yōu)點：不用等待正在運行的用戶事務結(jié)束；不用等待正在運行的用戶事務結(jié)束；不會影響新事務的運行。不會影響新事務的運行。v動態(tài)轉(zhuǎn)儲的缺點：動態(tài)轉(zhuǎn)儲的缺點：不能保證副本中的數(shù)據(jù)正確有效。不能保證副本中

20、的數(shù)據(jù)正確有效。v利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲得到的副本進行故障恢復時利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲得到的副本進行故障恢復時需要把動態(tài)轉(zhuǎn)儲期間各事務對數(shù)據(jù)庫的修改活動登記下來，建立需要把動態(tài)轉(zhuǎn)儲期間各事務對數(shù)據(jù)庫的修改活動登記下來，建立日志文件日志文件后備副本加上日志文件才能把數(shù)據(jù)庫恢復到某一時刻的正確狀態(tài)后備副本加上日志文件才能把數(shù)據(jù)庫恢復到某一時刻的正確狀態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)3海量轉(zhuǎn)儲與增量轉(zhuǎn)儲海量轉(zhuǎn)儲與增量轉(zhuǎn)儲v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。v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)。v海量轉(zhuǎn)儲與增量轉(zhuǎn)

21、儲比較：海量轉(zhuǎn)儲與增量轉(zhuǎn)儲比較：從恢復角度看，使用海量轉(zhuǎn)儲得到的后備副本進行恢從恢復角度看，使用海量轉(zhuǎn)儲得到的后備副本進行恢復往往更方便；復往往更方便；但如果數(shù)據(jù)庫很大，事務處理又十分頻繁，則增量轉(zhuǎn)但如果數(shù)據(jù)庫很大，事務處理又十分頻繁，則增量轉(zhuǎn)儲方式更實用更有效。儲方式更實用更有效。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)4轉(zhuǎn)儲方法小結(jié)轉(zhuǎn)儲方法小結(jié)表表7.1 轉(zhuǎn)儲方法分類轉(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

22、態(tài)增量轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)5 轉(zhuǎn)儲策略轉(zhuǎn)儲策略v應定期進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲，制作后備副本。應定期進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲，制作后備副本。v但轉(zhuǎn)儲又是十分耗費時間和資源的，不能頻繁進行。但轉(zhuǎn)儲又是十分耗費時間和資源的，不能頻繁進行。vDBA應該根據(jù)數(shù)據(jù)庫使用情況確定適當?shù)霓D(zhuǎn)儲周期和轉(zhuǎn)應該根據(jù)數(shù)據(jù)庫使用情況確定適當?shù)霓D(zhuǎn)儲周期和轉(zhuǎn)儲方法。儲方法。 例：例：每天晚上進行動態(tài)增量轉(zhuǎn)儲每天晚上進行動態(tài)增量轉(zhuǎn)儲每周進行一次動態(tài)海量轉(zhuǎn)儲每周進行一次動態(tài)海量轉(zhuǎn)儲每月進行一次靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲每月進行一次靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)

23、10.4.2 登記日志文件登記日志文件一、日志文件的格式和內(nèi)容一、日志文件的格式和內(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)是用來記錄事務對數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件。是用來記錄事務對數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件。2. 日志文件的格式日志文件的格式以記錄為單位的日志文件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以數(shù)據(jù)塊為單位的日志文件3.日志文件內(nèi)容日志文件內(nèi)容數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)基于記錄的日志文件基于記錄的日志文件日志文件的主要內(nèi)容日志文件的主要內(nèi)容各個事務的開始標記各個事務的開始標記(BEGIN TRANSACTION)；各

24、個事務的結(jié)束標記各個事務的結(jié)束標記(COMMIT或或ROLLBACK)；各個事務的所有更新操作；各個事務的所有更新操作；每條日志記錄的內(nèi)容每條日志記錄的內(nèi)容n事務標識；事務標識；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，此項為空值）；更新前數(shù)據(jù)的舊值（對插入操作而言，此項為空值）；n更新后數(shù)據(jù)的新值（對刪除操作而言，此項為空值）。更新后數(shù)據(jù)的新值（對刪除操作而言，此項為空值）。日志文件中的一個日志記錄日志文件中的一個日志記錄 (log record)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論

25、第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)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)容每條日志記錄的內(nèi)容事務標識（標明是那個事務）事務標識（標明是那個事務）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，此項為空更新前數(shù)據(jù)所在的整個數(shù)據(jù)塊的值（對插入操作而言，此項為空值）值）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, 此項為空值）此項為空值）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)二、日志文件的作用二、日志文件的作用v進行事務故障恢復進行事務故障恢復v進行系統(tǒng)故障恢復進行系統(tǒng)故障恢復v協(xié)助后備副本進行介質(zhì)故障恢復協(xié)助后

26、備副本進行介質(zhì)故障恢復n動態(tài)轉(zhuǎn)儲方式中必需建立日志文件和后備副本配合才能有效的恢復動態(tài)轉(zhuǎn)儲方式中必需建立日志文件和后備副本配合才能有效的恢復數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫。n靜態(tài)轉(zhuǎn)儲方式也可以建立日志文件。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲方式也可以建立日志文件。n靜態(tài)轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)已是一致性的數(shù)據(jù)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)故障重如果靜態(tài)轉(zhuǎn)儲完成后，仍能定期轉(zhuǎn)儲日志文件，則在出現(xiàn)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進行裝數(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進行重做處理，對故障發(fā)生時末完成的事務進行撤消處理。重做處理，對故障發(fā)生時末完成的事務進行撤消

27、處理。n這樣不必重新運行那些已完成的事務程序就可把數(shù)據(jù)庫恢復到故這樣不必重新運行那些已完成的事務程序就可把數(shù)據(jù)庫恢復到故障前某一時刻的正確狀態(tài)障前某一時刻的正確狀態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)利用日志文件恢復利用日志文件恢復 故障發(fā)生點故障發(fā)生點 靜態(tài)轉(zhuǎn)儲靜態(tài)轉(zhuǎn)儲 運行事務運行事務 正常運行正常運行 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 利用日志文件恢復事務利用日志文件恢復事務 繼續(xù)運行繼續(xù)運行介質(zhì)故障恢復介質(zhì)故障恢復 登記日志文件登記日志文件 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)

28、庫恢復技術(shù)三、登記日志文件的原則三、登記日志文件的原則v登記的次序嚴格按并行事務執(zhí)行的時間次序登記的次序嚴格按并行事務執(zhí)行的時間次序v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)庫寫日志文件操作：把表示這個修改的日志記錄寫到日志文件寫日志文件操作：把表示這個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)庫中為什么要先寫日志文件為什么要先寫日志文件n寫數(shù)據(jù)庫和寫日志文件是兩個不同的操作，在這兩個操作之間可能寫數(shù)據(jù)庫和寫日志文件是兩個不同的操作，在這兩個操作之間可能發(fā)生故障；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

29、這個修改，則如果先寫了數(shù)據(jù)庫修改，而在日志文件中沒有登記下這個修改，則以后就無法恢復這個修改了；以后就無法恢復這個修改了；n如果先寫日志，但沒有修改數(shù)據(jù)庫，按日志文件恢復時只不過是多如果先寫日志，但沒有修改數(shù)據(jù)庫，按日志文件恢復時只不過是多執(zhí)行一次不必要的執(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。操作，并不會影響數(shù)據(jù)庫的正確性。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)10.5 恢復策略恢復策略10.5.1 事務故障的恢復事務故障的恢復v事務故障：事務在運行至正常終止點前被中止。事務故障：事務在運行至正常終止點前被中止。v恢復方法恢復方法由恢復子系統(tǒng)應

30、利用日志文件撤消（由恢復子系統(tǒng)應利用日志文件撤消（UNDO）此事務已對數(shù)）此事務已對數(shù)據(jù)庫進行的修改據(jù)庫進行的修改v事務故障的恢復由事務故障的恢復由系統(tǒng)自動完成系統(tǒng)自動完成，不需要用戶干預，具體步驟如下：，不需要用戶干預，具體步驟如下：1. 反向掃描文件日志（即從最后向前掃描日志文件），查找該事務的更反向掃描文件日志（即從最后向前掃描日志文件），查找該事務的更新操作。新操作。2. 對該事務的更新操作執(zhí)行逆操作。即將日志記錄中對該事務的更新操作執(zhí)行逆操作。即將日志記錄中“更新前的值更新前的值”（Befor Image, BI）寫入數(shù)據(jù)庫。）寫入數(shù)據(jù)庫。n插入操作，插入操作， “更新前的值更新前的

31、值”為空，則相當于做刪除操作為空，則相當于做刪除操作n刪除操作，刪除操作，“更新后的值更新后的值”為空，則相當于做插入操作為空，則相當于做插入操作n若是修改操作，則用若是修改操作，則用BI 代替代替 AI（After Image）3. 繼續(xù)反向掃描日志文件，查找該事務的其他更新操作，并做同樣處理。繼續(xù)反向掃描日志文件，查找該事務的其他更新操作，并做同樣處理。4. 如此處理下去，直至讀到此事務的開始標記，事務故障恢復就完成了。如此處理下去，直至讀到此事務的開始標記，事務故障恢復就完成了。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)10.5.2 系統(tǒng)故障的恢復系統(tǒng)故障的恢

32、復v系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)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：一些未完成事務對數(shù)據(jù)庫的更新已寫入數(shù)據(jù)庫；一些未完成事務對數(shù)據(jù)庫的更新已寫入數(shù)據(jù)庫；一些已提交事務對數(shù)據(jù)庫的更新還留在緩沖區(qū)沒來得及寫入數(shù)據(jù)一些已提交事務對數(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。庫。v恢復方法恢復方法1. Undo 故障發(fā)生時未完成的事務故障發(fā)生時未完成的事務2. Redo 已完成的事務已完成的事務v恢復由系統(tǒng)在恢復由系統(tǒng)在重新啟動時重新啟動時自動完成，不需要用戶干預具體步驟如下：自動完成，不需要用戶干預具體步驟如下：1. 正向掃描日志文件（即從頭掃描日志文件）建立：正向掃描日志文件（即從頭掃描日

33、志文件）建立：nRedo隊列：在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務隊列：在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務nUndo隊列：故障發(fā)生時尚未完成的事務隊列：故障發(fā)生時尚未完成的事務2. 對對Undo隊列事務進行隊列事務進行UNDO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事務的更新操作執(zhí)行逆操作。事務的更新操作執(zhí)行逆操作。3. 對對Redo隊列事務進行隊列事務進行REDO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事務重新執(zhí)行登記的操作。事務重新執(zhí)行登記的操作。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)10.5.3 介質(zhì)故障的恢復介質(zhì)故障的恢

34、復一、重裝數(shù)據(jù)庫一、重裝數(shù)據(jù)庫使數(shù)據(jù)庫恢復到一致性狀態(tài)使數(shù)據(jù)庫恢復到一致性狀態(tài)二、重做已完成的事務，具體恢復步驟：二、重做已完成的事務，具體恢復步驟： 1. 裝入最新的后備數(shù)據(jù)庫副本，使數(shù)據(jù)庫恢復到最近一次轉(zhuǎn)裝入最新的后備數(shù)據(jù)庫副本，使數(shù)據(jù)庫恢復到最近一次轉(zhuǎn)儲時的一致性狀態(tài)。儲時的一致性狀態(tài)。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)性狀態(tài)對于動態(tài)轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)庫副本，還須同時裝入轉(zhuǎn)儲時刻的對于動態(tài)轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)庫副本，還須同時裝入轉(zhuǎn)儲時刻的日志文件副本，利用與恢復系統(tǒng)故障相同的方法日志文件副本，利用與恢復系統(tǒng)故障相同的方法(即即REDO+U

35、NDO)，才能將數(shù)據(jù)庫恢復到一致性狀態(tài)。，才能將數(shù)據(jù)庫恢復到一致性狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲副本將數(shù)據(jù)庫恢復到一致性狀態(tài)利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲副本將數(shù)據(jù)庫恢復到一致性狀態(tài) 故障發(fā)生點故障發(fā)生點 靜態(tài)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲 運行事務運行事務 正常運行正常運行 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 恢復恢復 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲副本將數(shù)據(jù)庫恢復到一致性狀態(tài)利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲副本將數(shù)據(jù)庫恢復到一致性狀態(tài) Ta Ta Tb Tb Tf Tf 動態(tài)動態(tài)轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)

36、儲 運行事務運行事務 故障發(fā)生點故障發(fā)生點正常運行正常運行 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)儲的日志文件恢復重裝后備副本，然后利用轉(zhuǎn)儲的日志文件恢復恢復到一恢復到一 致性狀態(tài)致性狀態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)10.5.3 介質(zhì)故障的恢復介質(zhì)故障的恢復2. 裝入有關(guān)的日志文件副本，重做已完成的事務。裝入有關(guān)的日志文件副本，重做已完成的事務。首先掃描日志文件，找出故障發(fā)生時已提交的事務的標識，將其首先掃描日志文件，找出故障發(fā)生時已提交的事務的標識，將其記入重做隊列。記入重做隊列。然

37、后正向掃描日志文件，對重做隊列中的所有事務進行重做處理。然后正向掃描日志文件，對重做隊列中的所有事務進行重做處理。即將日志記錄中即將日志記錄中“更新后的值更新后的值”寫入數(shù)據(jù)庫。寫入數(shù)據(jù)庫。介質(zhì)故障的恢復需要介質(zhì)故障的恢復需要DBA介入介入vDBA的工作的工作重裝最近轉(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)的各日志文件副本執(zhí)行系統(tǒng)提供的恢復命令執(zhí)行系統(tǒng)提供的恢復命令v具體的恢復操作仍由具體的恢復操作仍由DBMS完成完成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)10.6 具有檢查點的恢復技術(shù)具有檢查點的恢復技術(shù)一、問題的提出一、問題的提出搜

38、索整個日志將耗費大量的時間搜索整個日志將耗費大量的時間REDO處理：重新執(zhí)行，浪費了大量時間處理：重新執(zhí)行，浪費了大量時間二、具有檢查點（二、具有檢查點（checkpoint）的恢復技術(shù)）的恢復技術(shù)在日志文件中增加檢查點記錄（在日志文件中增加檢查點記錄（checkpoint）增加重新開始文件增加重新開始文件恢復子系統(tǒng)在登錄日志文件期間動態(tài)地維護日志恢復子系統(tǒng)在登錄日志文件期間動態(tài)地維護日志圖10-3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)三、檢查點技術(shù)三、檢查點技術(shù)v檢查點記錄的內(nèi)容檢查點記錄的內(nèi)容1. 建立檢查點時刻所有正在執(zhí)行的事務清單建立檢查點時刻所有正在執(zhí)

39、行的事務清單2. 這些事務最近一個日志記錄的地址這些事務最近一個日志記錄的地址v重新開始文件的內(nèi)容重新開始文件的內(nèi)容記錄各個檢查點記錄在日志文件中的地址記錄各個檢查點記錄在日志文件中的地址在檢查點在檢查點 維護日志文件的步驟：維護日志文件的步驟：1.將當前將當前日志日志緩沖區(qū)中的所有日志記錄寫入磁盤的日志文件上。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檢查點記錄。在日志文件中寫入一個檢查點記錄。3. 將當前將當前數(shù)據(jù)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。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. 把檢查點記錄在日志文件中的地址寫入一個重新開始文件。把檢查點記錄在日志文件中的地址寫入一個重新開始文件。檢查點的建立檢查點的建立n