《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》第5版原版授課-第10章

《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》第5版原版授課-第10章第一頁，共98頁。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具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)10.7數(shù)據(jù)庫鏡像10.8小結(jié)第二頁，共98頁。10.1事務(wù)的基本概念1.事務(wù)2.事務(wù)的ACID特性第三頁，共98頁。1.事務(wù)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。事務(wù)和程序是兩個(gè)概念在關(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)程序一個(gè)程序通常包含多個(gè)事務(wù)事務(wù)是恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位第四頁，共98頁。定義事務(wù)顯式定義方式

BEGINTRANSACTIONBEGINTRANSACTIONSQL語句1SQL語句1

SQL語句2SQL語句2

。。。。。。。。。。

COMMITROLLBACK隱式方式當(dāng)用戶沒有顯式地定義事務(wù)時(shí)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)按缺省規(guī)定自動(dòng)劃分事務(wù)事務(wù)異常終止事務(wù)運(yùn)行的過程中發(fā)生了故障，不能繼續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)將事務(wù)中對(duì)數(shù)據(jù)庫的所有已完成的操作全部撤銷事務(wù)滾回到開始時(shí)的狀態(tài)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(duì)數(shù)據(jù)庫的更新寫回到磁盤上的物理數(shù)據(jù)庫中第五頁，共98頁。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(duì)數(shù)據(jù)庫的更新寫回到磁盤上的物理數(shù)據(jù)庫中ROLLBACK事務(wù)異常終止事務(wù)運(yùn)行的過程中發(fā)生了故障，不能繼續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)將事務(wù)中對(duì)數(shù)據(jù)庫的所有已完成的操作全部撤銷事務(wù)滾回到開始時(shí)的狀態(tài)第六頁，共98頁。10.1事務(wù)的基本概念1.事務(wù)2.事務(wù)的ACID特性第七頁，共98頁。2.事務(wù)的特性（ACID特性）事務(wù)的ACID特性：原子性（Atomicity）一致性（Consistency）隔離性（Isolation）持續(xù)性（Durability）第八頁，共98頁。（1）原子性事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位事務(wù)中包括的諸操作要么都做，要么都不做第九頁，共98頁。（2）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)庫系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生故障，有些事務(wù)尚未完成就被迫中斷；這些未完成事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫所做的修改有一部分已寫入物

理數(shù)據(jù)庫，這時(shí)數(shù)據(jù)庫就處于一種不正確的狀態(tài)第十頁，共98頁。一致性與原子性銀行轉(zhuǎn)帳：從帳號(hào)A中取出一萬元，存入帳號(hào)B。定義一個(gè)事務(wù)，該事務(wù)包括兩個(gè)操作這兩個(gè)操作要么全做，要么全不做全做或者全不做，數(shù)據(jù)庫都處于一致性狀態(tài)。如果只做一個(gè)操作，用戶邏輯上就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，少了一

萬元，數(shù)據(jù)庫就處于不一致性狀態(tài)。

B=B+1

A=A-1BA第十一頁，共98頁。（3）隔離性一個(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(duì)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)之間不能互相干擾第十二頁，共98頁。（4）持續(xù)性持續(xù)性也稱永久性（Permanence）一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的。接下來的其他操作或故障不應(yīng)該對(duì)其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。第十三頁，共98頁。事務(wù)的特性保證事務(wù)ACID特性是事務(wù)處理的任務(wù)破壞事務(wù)ACID特性的因素（1）

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)行數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須保證多個(gè)事務(wù)的交叉運(yùn)行不影響這些事務(wù)的隔離性（2）事務(wù)在運(yùn)行過程中被強(qiáng)行停止數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須保證被強(qiáng)行終止的事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫和其他事務(wù)沒有任何影響第十四頁，共98頁。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具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)10.7數(shù)據(jù)庫鏡像10.8小結(jié)第十五頁，共98頁。10.2數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述故障是不可避免的計(jì)算機(jī)硬件故障軟件的錯(cuò)誤操作員的失誤惡意的破壞故障的影響運(yùn)行事務(wù)非正常中斷，影響數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性破壞數(shù)據(jù)庫，全部或部分丟失數(shù)據(jù)第十六頁，共98頁。數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述（續(xù)）數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須具有把數(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))的功能，這就是數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)管理系統(tǒng)對(duì)故障的對(duì)策恢復(fù)子系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分恢復(fù)技術(shù)是衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)第十七頁，共98頁。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具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)10.7數(shù)據(jù)庫鏡像10.8小結(jié)第十八頁，共98頁。故障的種類1.事務(wù)內(nèi)部的故障2.系統(tǒng)故障3.介質(zhì)故障4.計(jì)算機(jī)病毒第十九頁，共98頁。1.事務(wù)內(nèi)部的故障事務(wù)內(nèi)部的故障有的是可以通過事務(wù)程序本身發(fā)現(xiàn)的(見下面轉(zhuǎn)賬事務(wù)的例子)有的是非預(yù)期的，不能由事務(wù)程序處理的。第二十頁，共98頁。事務(wù)內(nèi)部的故障（續(xù)）例如，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。

BEGINTRANSACTION

讀賬戶甲的余額BALANCE;

BALANCE=BALANCE-AMOUNT;/*AMOUNT為轉(zhuǎn)賬金額*/

IF(BALANCE<0)THEN

{打印‘金額不足，不能轉(zhuǎn)賬’；

/*事務(wù)內(nèi)部可能造成事務(wù)被回滾的情況*/

ROLLBACK;/*撤銷剛才的修改，恢復(fù)事務(wù)*/

}ELSE{讀賬戶乙的余額BALANCE1;

BALANCE1=BALANCE1+AMOUNT;寫回BALANCE1;

COMMIT;}第二十一頁，共98頁。事務(wù)內(nèi)部的故障（續(xù)）這個(gè)例子所包括的兩個(gè)更新操作要么全部完成要么全部不做。否則就會(huì)使數(shù)據(jù)庫處于不一致狀態(tài)，例如只把賬戶甲的余額減少了而沒有把賬戶乙的余額增加。在這段程序中若產(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)。第二十二頁，共98頁。事務(wù)內(nèi)部的故障（續(xù)）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。運(yùn)算溢出并發(fā)事務(wù)發(fā)生死鎖而被選中撤銷該事務(wù)違反了某些完整性限制而被終止等以后，事務(wù)故障僅指這類非預(yù)期的故障第二十三頁，共98頁。事務(wù)內(nèi)部的故障（續(xù)）事務(wù)故障意味著事務(wù)沒有達(dá)到預(yù)期的終點(diǎn)(COMMIT或者顯式的ROLLBACK)數(shù)據(jù)庫可能處于不正確狀態(tài)。事務(wù)故障的恢復(fù)：事務(wù)撤消（UNDO）強(qiáng)行回滾（ROLLBACK）該事務(wù)撤銷該事務(wù)已經(jīng)作出的任何對(duì)數(shù)據(jù)庫的修改，使得該事務(wù)象根本沒有啟動(dòng)一樣第二十四頁，共98頁。2.系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障稱為軟故障，是指造成系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的任何事件，使得系統(tǒng)要重新啟動(dòng)。整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行突然被破壞所有正在運(yùn)行的事務(wù)都非正常終止不破壞數(shù)據(jù)庫內(nèi)存中數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)的信息全部丟失第二十五頁，共98頁。系統(tǒng)故障的常見原因特定類型的硬件錯(cuò)誤（如CPU故障）操作系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)代碼錯(cuò)誤系統(tǒng)斷電第二十六頁，共98頁。系統(tǒng)故障的恢復(fù)發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，一些尚未完成的事務(wù)的結(jié)果可能已送入物理數(shù)據(jù)庫，造成數(shù)據(jù)庫可能處于不正確狀態(tài)?；謴?fù)策略：系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)，恢復(fù)程序讓所有非正常終止的事務(wù)回滾，強(qiáng)行撤消（UNDO）所有未完成事務(wù)第二十七頁，共98頁。系統(tǒng)故障的恢復(fù)發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，有些已完成的事務(wù)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，系統(tǒng)故障使得這些事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的修改部分或全部丟失恢復(fù)策略：系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)，恢復(fù)程序需要重做（REDO）所有已提交的事務(wù)第二十八頁，共98頁。3.介質(zhì)故障介質(zhì)故障稱為硬故障，指外存故障磁盤損壞磁頭碰撞瞬時(shí)強(qiáng)磁場(chǎng)干擾介質(zhì)故障破壞數(shù)據(jù)庫或部分?jǐn)?shù)據(jù)庫，并影響正在存取這部分?jǐn)?shù)據(jù)的所有事務(wù)介質(zhì)故障比前兩類故障的可能性小得多，但破壞性大得多第二十九頁，共98頁。4.計(jì)算機(jī)病毒計(jì)算機(jī)病毒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)程序可以繁殖和傳播，造成對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫的危害計(jì)算機(jī)病毒種類小的病毒只有20條指令，不到50B大的病毒像一個(gè)操作系統(tǒng)，由上萬條指令組成第三十頁，共98頁。計(jì)算機(jī)病毒（續(xù)）計(jì)算機(jī)病毒的危害有的病毒傳播很快，一旦侵入系統(tǒng)就馬上摧毀系統(tǒng)有的病毒有較長(zhǎng)的潛伏期，計(jì)算機(jī)在感染后數(shù)天或數(shù)月才開始發(fā)病有的病毒感染系統(tǒng)所有的程序和數(shù)據(jù)有的只對(duì)某些特定的程序和數(shù)據(jù)感興趣計(jì)算機(jī)病毒已成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要威脅，自然也是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要威脅數(shù)據(jù)庫一旦被破壞仍要用恢復(fù)技術(shù)把數(shù)據(jù)庫加以恢復(fù)第三十一頁，共98頁。故障小結(jié)各類故障，對(duì)數(shù)據(jù)庫的影響有兩種可能性一是數(shù)據(jù)庫本身被破壞二是數(shù)據(jù)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。第三十二頁，共98頁?；謴?fù)恢復(fù)操作的基本原理：冗余利用存儲(chǔ)在系統(tǒng)別處的冗余數(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)恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)：復(fù)雜一個(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%以上第三十三頁，共98頁。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具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)10.7數(shù)據(jù)庫鏡像10.8小結(jié)第三十四頁，共98頁。10.4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)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)（backup）登記日志文件（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)

第三十五頁，共98頁。10.4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登記日志文件第三十六頁，共98頁。10.4.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)1.什么是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)2.轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法第三十七頁，共98頁。1.什么是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)是指數(shù)據(jù)庫管理員定期地將整個(gè)數(shù)據(jù)庫復(fù)制到磁帶、磁盤或其他存儲(chǔ)介質(zhì)上保存起來的過程備用的數(shù)據(jù)文本稱為后備副本(backup)或后援副本第三十八頁，共98頁。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)（續(xù)）數(shù)據(jù)庫遭到破壞后可以將后備副本重新裝入重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)要想恢復(fù)到故障發(fā)生時(shí)的狀態(tài)，必須重新運(yùn)行自轉(zhuǎn)儲(chǔ)以后的所有更新事務(wù)第三十九頁，共98頁。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)（續(xù)）

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)

─┼───────┴－－－－－－－－－－－→[例]轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)第四十頁，共98頁。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)（續(xù)）上圖中：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)在Tb時(shí)刻轉(zhuǎn)儲(chǔ)完畢，得到Tb時(shí)刻的數(shù)據(jù)庫一致性副本系統(tǒng)運(yùn)行到Tf時(shí)刻發(fā)生故障為恢復(fù)數(shù)據(jù)庫，首先由數(shù)據(jù)庫管理員重裝數(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)重新運(yùn)行自Tb～Tf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)第四十一頁，共98頁。2.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)第四十二頁，共98頁。（1）靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)與動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)在系統(tǒng)中無運(yùn)行事務(wù)時(shí)進(jìn)行的轉(zhuǎn)儲(chǔ)操作轉(zhuǎn)儲(chǔ)開始時(shí)數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間不允許對(duì)數(shù)據(jù)庫的任何存取、修改活動(dòng)得到的一定是一個(gè)數(shù)據(jù)一致性的副本優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單缺點(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)束第四十三頁，共98頁。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)與動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)（續(xù)）動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)操作與用戶事務(wù)并發(fā)進(jìn)行轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間允許對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存取或修改優(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。

后備副本上的A過時(shí)了第四十四頁，共98頁。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)與動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)（續(xù)）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(duì)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就能把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到某一時(shí)刻的正確狀態(tài)第四十五頁，共98頁。（2）海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ):每次轉(zhuǎn)儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)庫增量轉(zhuǎn)儲(chǔ):只轉(zhuǎn)儲(chǔ)上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)后更新過的數(shù)據(jù)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)用更有效第四十六頁，共98頁。（3）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)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)動(dòng)態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)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)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式第四十七頁，共98頁。10.4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登記日志文件第四十八頁，共98頁。10.4.2登記日志文件1.日志文件的格式和內(nèi)容2.日志文件的作用3.登記日志文件第四十九頁，共98頁。1.日志文件的格式和內(nèi)容什么是日志文件日志文件(logfile)是用來記錄事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件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第五十頁，共98頁。日志文件的格式和內(nèi)容（續(xù)）以記錄為單位的日志文件內(nèi)容各個(gè)事務(wù)的開始標(biāo)記(BEGINTRANSACTION)各個(gè)事務(wù)的結(jié)束標(biāo)記(COMMIT或ROLLBACK)各個(gè)事務(wù)的所有更新操作以上均作為日志文件中的一個(gè)日志記錄(logrecord)第五十一頁，共98頁。日志文件的格式和內(nèi)容（續(xù)）以記錄為單位的日志文件，每條日志記錄的內(nèi)容事務(wù)標(biāo)識(shí)（標(biāo)明是哪個(gè)事務(wù)）操作類型（插入、刪除或修改）操作對(duì)象（記錄ID、BlockNO.）更新前數(shù)據(jù)的舊值（對(duì)插入操作而言，此項(xiàng)為空值）更新后數(shù)據(jù)的新值（對(duì)刪除操作而言,此項(xiàng)為空值）第五十二頁，共98頁。日志文件的格式和內(nèi)容（續(xù)）以數(shù)據(jù)塊為單位的日志文件，每條日志記錄的內(nèi)容事務(wù)標(biāo)識(shí)被更新的數(shù)據(jù)塊第五十三頁，共98頁。2.日志文件的作用用途進(jìn)行事務(wù)故障恢復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)故障恢復(fù)協(xié)助后備副本進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)第五十四頁，共98頁。日志文件的作用（續(xù)）具體作用事務(wù)故障恢復(fù)和系統(tǒng)故障恢復(fù)必須用日志文件。在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式中必須建立日志文件，后備副本和日志文件結(jié)合起來才能有效地恢復(fù)數(shù)據(jù)庫。第五十五頁，共98頁。日志文件的作用（續(xù)）在靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式中，也可以建立日志文件。當(dāng)數(shù)據(jù)庫毀壞后可重新裝入后援副本把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束時(shí)刻的正確狀態(tài)利用日志文件，把已完成的事務(wù)進(jìn)行重做處理對(duì)故障發(fā)生時(shí)尚未完成的事務(wù)進(jìn)行撤銷處理不必重新運(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)第五十六頁，共98頁。日志文件的作用（續(xù)）

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

TbTf

登記日志文件└───────────

重裝后備副本利用日志文件恢復(fù)事務(wù)繼續(xù)運(yùn)行介質(zhì)故障恢復(fù)─────────┴－－－－－－－－－－－－－┴─────〉

登記日志文件└─────〉利用日志文件恢復(fù)第五十七頁，共98頁。3.登記日志文件為保證數(shù)據(jù)庫是可恢復(fù)的，登記日志文件時(shí)必須遵循兩條原則登記的次序嚴(yán)格按并發(fā)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

日志文件中寫數(shù)據(jù)庫操作：把對(duì)數(shù)據(jù)的修改寫到數(shù)據(jù)庫中第五十八頁，共98頁。登記日志文件（續(xù)）為什么要先寫日志文件寫數(shù)據(jù)庫和寫日志文件是兩個(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)庫的正確性第五十九頁，共98頁。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具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)10.7數(shù)據(jù)庫鏡像10.8小結(jié)第六十頁，共98頁。10.5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)第六十一頁，共98頁。10.5.1事務(wù)故障的恢復(fù)事務(wù)故障：事務(wù)在運(yùn)行至正常終止點(diǎn)前被終止恢復(fù)方法由恢復(fù)子系統(tǒng)利用日志文件撤消（UNDO）此事務(wù)已對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行的修改事務(wù)故障的恢復(fù)由系統(tǒng)自動(dòng)完成，對(duì)用戶是透明的，不需要用戶干預(yù)第六十二頁，共98頁。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(duì)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

第六十三頁，共98頁。事務(wù)故障的恢復(fù)步驟（續(xù)）（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。參見愛課程網(wǎng)10.3節(jié)動(dòng)畫《事務(wù)故障及其恢復(fù)》第六十四頁，共98頁。10.5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)第六十五頁，共98頁。10.5.2系統(tǒng)故障的恢復(fù)系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)庫不一致狀態(tài)的原因未完成事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新可能已寫入數(shù)據(jù)庫已提交事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新可能還留在緩沖區(qū)沒來得及寫入數(shù)據(jù)庫恢復(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)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)第六十六頁，共98頁。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）重做(REDO)隊(duì)列:在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù)這些事務(wù)既有BEGINTRANSACTION記錄，也有COMMIT記錄撤銷(UNDO)隊(duì)列:故障發(fā)生時(shí)尚未完成的事務(wù)這些事務(wù)只有BEGINTRANSACTION記錄，無相應(yīng)的COMMIT記錄第六十七頁，共98頁。系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟（續(xù)）（2）

對(duì)撤銷(UNDO)隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行撤銷(UNDO)處理反向掃描日志文件，對(duì)每個(gè)撤銷事務(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（3）對(duì)重做(REDO)隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行重做(REDO)處理正向掃描日志文件，對(duì)每個(gè)重做事務(wù)重新執(zhí)行登記的操作即將日志記錄中“更新后的值”寫入數(shù)據(jù)庫參見愛課程網(wǎng)10.3節(jié)動(dòng)畫《系統(tǒng)故障及其恢復(fù)》第六十八頁，共98頁。10.5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)第六十九頁，共98頁。10.5.3介質(zhì)故障的恢復(fù)1.重裝數(shù)據(jù)庫2.重做已完成的事務(wù)第七十頁，共98頁。介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）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)。對(duì)于靜態(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)對(duì)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)。第七十一頁，共98頁。介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）（2）

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(duì)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。第七十二頁，共98頁。介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）介質(zhì)故障的恢復(fù)需要數(shù)據(jù)庫管理員介入數(shù)據(jù)庫管理員的工作重裝最近轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫副本和有關(guān)的各日志文件副本執(zhí)行系統(tǒng)提供的恢復(fù)命令具體的恢復(fù)操作仍由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)完成參見愛課程網(wǎng)10.3節(jié)動(dòng)畫《介質(zhì)故障及其恢復(fù)》第七十三頁，共98頁。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具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)10.7數(shù)據(jù)庫鏡像10.8小結(jié)第七十四頁，共98頁。10.6具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)1.問題的提出2.檢查點(diǎn)技術(shù)3.利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略第七十五頁，共98頁。1.問題的提出兩個(gè)問題搜索整個(gè)日志將耗費(fèi)大量的時(shí)間重做處理：重新執(zhí)行，浪費(fèi)了大量時(shí)間第七十六頁，共98頁。解決方案具有檢查點(diǎn)（checkpoint）的恢復(fù)技術(shù)在日志文件中增加檢查點(diǎn)記錄（checkpoint）增加重新開始文件恢復(fù)子系統(tǒng)在登錄日志文件期間動(dòng)態(tài)地維護(hù)日志第七十七頁，共98頁。2.檢查點(diǎn)技術(shù)檢查點(diǎn)記錄的內(nèi)容建立檢查點(diǎn)時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單這些事務(wù)最近一個(gè)日志記錄的地址重新開始文件的內(nèi)容記錄各個(gè)檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址第七十八頁，共98頁。檢查點(diǎn)技術(shù)（續(xù)）具有檢查點(diǎn)的日志文件和重新開始文件第七十九頁，共98頁。動(dòng)態(tài)維護(hù)日志文件的方法動(dòng)態(tài)維護(hù)日志文件的方法周期性地執(zhí)行如下操作：建立檢查點(diǎn)，保存數(shù)據(jù)庫狀態(tài)。具體步驟是：（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)重新開始文件第八十頁，共98頁。建立檢查點(diǎn)恢復(fù)子系統(tǒng)可以定期或不定期地建立檢查點(diǎn),保存數(shù)據(jù)庫狀態(tài)定期按照預(yù)定的一個(gè)時(shí)間間隔，如每隔一小時(shí)建立一個(gè)檢查點(diǎn)不定期按照某種規(guī)則，如日志文件已寫滿一半建立一個(gè)檢查點(diǎn)第八十一頁，共98頁。3.利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略使用檢查點(diǎn)方法可以改善恢復(fù)效率當(dāng)事務(wù)T在一個(gè)檢查點(diǎn)之前提交，T對(duì)數(shù)據(jù)庫所做的修改已寫入數(shù)據(jù)庫寫入時(shí)間是在這個(gè)檢查點(diǎn)建立之前或在這個(gè)檢查點(diǎn)建立之時(shí)在進(jìn)行恢復(fù)處理時(shí)，沒有必要對(duì)事務(wù)T執(zhí)行重做操作第八十二頁，共98頁。利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）Tc(檢查點(diǎn))Tf(系統(tǒng)故障)

重做撤銷撤銷

重做T2T3T4T5不要重做T1系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，恢復(fù)子系統(tǒng)將根據(jù)事務(wù)的不同狀態(tài)采取不同的恢復(fù)策略第八十三頁，共98頁。利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）T1：在檢查點(diǎn)之前提交T2：在檢查點(diǎn)之前開始執(zhí)行，在檢查點(diǎn)之后故障點(diǎn)之前提交T3：在檢查點(diǎn)之前開始執(zhí)行，在故障點(diǎn)時(shí)還未完成T4：在檢查點(diǎn)之后開始執(zhí)行，在故障點(diǎn)之前提交T5：在檢查點(diǎn)之后開始執(zhí)行，在故障點(diǎn)時(shí)還未完成第八十四頁，共98頁。利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）恢復(fù)策略T3和T5在故障發(fā)生時(shí)還未完成，所以予以撤銷T2和T4在檢查點(diǎn)之后才提交，它們對(duì)數(shù)據(jù)庫所做的修改在故障發(fā)生時(shí)可能還在緩沖區(qū)中，尚未寫入數(shù)據(jù)庫，所以要重做T1在檢查點(diǎn)之前已提交，所以不必執(zhí)行重做操作第八十五頁，共98頁。利用檢查點(diǎn)的恢復(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，由該地址在日志文件中找到最后一個(gè)檢查點(diǎn)記錄第八十六頁，共98頁。利用檢查點(diǎn)的恢復(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-L