10-數(shù)據(jù)庫恢復技術課件

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論AnIntroductiontoDatabaseSystem第十章數(shù)據(jù)庫恢復技術概述第十章（數(shù)據(jù)恢復技術）和第十一章（并發(fā)控制）主要討論事務處理技術，即如何通過對事務的處理來恢復數(shù)據(jù)庫，以及多個事務并發(fā)執(zhí)行時為保證數(shù)據(jù)的正確有效而采取的控制措施。數(shù)據(jù)恢復技術和并發(fā)控制技術是DBMS的重要組成部分。10.1.1事務(Transaction)的定義事務的定義：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，是一個不可分割的工作單位。比如，一個事務可以包含一個或多個SQL語句。事務的顯式定義方式

BEGINTRANSACTION

BEGINTRANSACTION

SQL語句1

SQL語句1

SQL語句2

SQL語句2……

COMMIT

ROLLBACK說明：COMMIT：提交，表示事務順利完成，即對數(shù)據(jù)庫的更新可以寫回數(shù)據(jù)庫；ROLLBACK：回滾，表示事務因故沒有完成，取消事務中已經(jīng)完成的操作，使數(shù)據(jù)庫回復到事務執(zhí)行前的狀態(tài)。隱式方式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10.1.2一個事務的例子例如：有一事務，要完成的操作是從賬戶A轉出10000元，轉入B賬戶BEGINTRANSACTIONR(A);A=A-10000;W(A);IF(A<0)ROOOBACK;ELSE{R(B);B=B+10000;W(B)COMMIT;}數(shù)據(jù)庫內存緩沖區(qū)CPUW(A)R(A)10.1.3事務的特性事務的ACID特性：原子性（Atomicity）一個事務中所包含的操作要么全做要么全不做。保證原子性是由DBMS的事務管理子系統(tǒng)來實現(xiàn)一致性（Consistency）事務的執(zhí)行應保證數(shù)據(jù)的一致性。保證一致性是事務編寫人員的職責，但由DBMS的完整性子系統(tǒng)進行測試10.1.3事務的特性事務的ACID特性：隔離性（Isolation）事務之間不能相互干擾，主要體現(xiàn)在一個事務正在訪問的數(shù)據(jù)其他事務不能訪問。保證隔離性由DBMS的并發(fā)控制子系統(tǒng)來實現(xiàn)。持續(xù)性（Durability）事務一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫的改變是有效的，即使發(fā)生故障改變也不會改變。持續(xù)性由DBMS的數(shù)據(jù)恢復子系統(tǒng)實現(xiàn)。10.2數(shù)據(jù)庫恢復概述故障是不可避免的故障的種類：事務故障，系統(tǒng)故障（非正常重啟），介質故障，病毒數(shù)據(jù)庫的恢復 把數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復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))恢復數(shù)據(jù)庫的技術保證：1.適時做好數(shù)據(jù)庫的轉儲。2.登記日志文件10.3.1日志文件的格式和內容什么是日志文件日志文件(log)是用來記錄事務對數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件日志文件中存儲的一條條日志記錄，每個記錄包含以下內容：事務標識（標明是哪個事務）事務的開始、結束標志操作類型（插入、刪除或修改）操作對象（記錄內部標識）更新前數(shù)據(jù)的舊值（對插入操作而言，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）10.3.2登記日志文件的原則登記的次序嚴格按照并行事務執(zhí)行的時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10.3.2登記日志文件的原則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不同的操作在這兩個操作之間可能發(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修改，則以后就無法恢復這個修改了如果先寫日志，但沒有修改數(shù)據(jù)庫，按日志文件恢復時只不過是多執(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10.4.1事務故障的恢復策略事務故障：事務在運行至正常終止點前被終止恢復方法由恢復子系統(tǒng)利用日志文件撤消（UNDO）此事務已對數(shù)據(jù)庫進行的修改事務故障的恢復由系統(tǒng)自動完成，對用戶是透明的，不需要用戶干預10.4.2系統(tǒng)故障的恢復策略系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)庫不一致狀態(tài)的原因未完成事務對數(shù)據(jù)庫的更新已寫入數(shù)據(jù)庫已提交事務對數(shù)據(jù)庫的更新還留在緩沖區(qū)沒來得及寫入數(shù)據(jù)庫恢復方法1.Undo故障發(fā)生時未完成的事務2.Redo已完成的事務系統(tǒng)故障的恢復由系統(tǒng)在重新啟動時自動完成，不需要用戶干預10.4.3介質故障的恢復策略裝入最新的后備數(shù)據(jù)庫副本2.裝入有關的日志文件副本(轉儲結束時刻的日志文件副本)，重做已完成的事務。

轉儲

運行事務故障正常運行─┼───────┼──────────|───Ta停止所有事務TbTf └────────────重裝后備副本

利用日志文件恢復繼續(xù)運行恢復

─┼───────┼┈┈┈┈┈┈┈┈┼────第十章數(shù)據(jù)庫恢復技術10.1事務的基本概念10.2數(shù)據(jù)庫恢復概述10.3故障的種類10.4恢復的實現(xiàn)技術10.5恢復策略10.6具有檢查點的恢復技術10.7數(shù)據(jù)庫鏡像10.8小結10.5.1具有檢查點的恢復技術一、問題的提出一旦發(fā)生故障，那些事務REDO,那些事務UNDO?二、檢查點技術在DBS運行時，DBMS定時設置檢查點，只有在檢查點時刻才真正把對數(shù)據(jù)庫的修改寫到磁盤，并在日志文件中寫入一條檢查點記錄。當恢復數(shù)據(jù)庫時，只有那些在最近的檢查點沒有完成寫操作的事務需要處理。10.5.2利用檢查點的恢復策略系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，恢復子系統(tǒng)將根據(jù)事務的不同狀態(tài)采取不同的恢復策略

T1：不用管T2：REDUT3：UNDOT4:：REDOT5：UNDO10.5.2利用檢查點的恢復策略T1：在檢查點之前提交T2：在檢查點之前開始執(zhí)行，在檢查點之后故障點之前提交T3：在檢查點之前開始執(zhí)行，在故障點時還未完成T4：在檢查點之后開始執(zhí)行，在故障點之前提交T5：在檢查點之后開始執(zhí)行，在故障點時還未完成恢復策略：T3和T5在故障發(fā)生時還未完成，所以予以撤銷T2和T4在檢查點之后才提交，它們對數(shù)據(jù)庫所做的修改在故障發(fā)生時可能還在緩沖區(qū)中，尚未寫入數(shù)據(jù)庫，所以要REDOT1在檢查點之前已提交，所以不必執(zhí)行REDO操作10.6數(shù)據(jù)庫鏡像介質故障是對系統(tǒng)影響最為嚴重的一種故障，嚴重影響數(shù)據(jù)庫的可用性介質故障恢復比較費時為預防介質故障，DBA必須周期性地轉儲數(shù)據(jù)庫提高數(shù)據(jù)庫可用性的解決方案數(shù)據(jù)庫鏡像（Mirror）10.6數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）數(shù)據(jù)庫鏡像DBMS自動把整個數(shù)據(jù)庫或其中的關鍵數(shù)據(jù)復制到另一個磁盤上DBMS自動保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)庫的一致性每當主數(shù)據(jù)庫更新時，DBMS自動把更新后的數(shù)據(jù)復制過去（如下圖所示）數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）數(shù)據(jù)庫鏡像的用途出現(xiàn)介質故障時可由鏡像磁盤繼續(xù)提供使用同時DBMS自動利用鏡像磁盤數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)庫的恢復不需要關閉系統(tǒng)和重裝數(shù)據(jù)庫副本(如下圖所示)數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）沒有出現(xiàn)故障時可用于并發(fā)操作一個用戶對數(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

10.7小結如果數(shù)據(jù)庫只包含成功事務提交的結果，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。事務是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位DBMS保證系統(tǒng)中一切事務的原子性、一致性、隔離性和持續(xù)性小結（續(xù)）DBMS必須對事務故障、系統(tǒng)故障和介質故障進行恢復恢復中最經(jīng)常使用的技術：數(shù)據(jù)庫轉儲和登記日志文件恢復的基本原理：利用