數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用-數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)

《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及應(yīng)用》主講:陳業(yè)斌教授安徽工業(yè)大學(xué)目錄零一數(shù)據(jù)庫(kù)故障零二數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)地實(shí)現(xiàn)技術(shù)零三數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)策略第一四講數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)故障如果因?yàn)槟撤N原因,一個(gè)事務(wù)不能從頭到尾地成功執(zhí)行,數(shù)據(jù)庫(kù)就處于一個(gè)不一致狀態(tài)。這是不允許地。這時(shí)需要將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到事務(wù)執(zhí)行前地狀態(tài)。DBMS需要具有把數(shù)據(jù)庫(kù)從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知地正確狀態(tài)地功能,這就是數(shù)據(jù)庫(kù)地恢復(fù)。數(shù)據(jù)庫(kù)故障程序地錯(cuò)誤:如應(yīng)用程序,OS等;硬件地故障:如外設(shè),CPU等;操作員錯(cuò)誤:如數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤等;電源問(wèn)題:電壓過(guò)高或過(guò)低等;天災(zāi):如火災(zāi),地震等;惡意破壞:如計(jì)算機(jī)病毒,惡意犯罪等。一.故障地原因數(shù)據(jù)庫(kù)故障事務(wù)故障:事務(wù)故障意味著事務(wù)沒有達(dá)到預(yù)期地終點(diǎn),因此數(shù)據(jù)庫(kù)可能處于不正確地狀態(tài)。系統(tǒng)故障:系統(tǒng)故障又稱為軟故障。系統(tǒng)故障是指造成系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)地任何事情,使得系統(tǒng)要重新啟動(dòng)。介質(zhì)故障:使存儲(chǔ)在外存上地?cái)?shù)據(jù)部分損失或全部損失,稱為介質(zhì)故障。介質(zhì)故障又稱為硬故障。惡意破壞:主要指計(jì)算機(jī)病毒,非法入侵?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)破壞數(shù)據(jù)。如"黑客"。二.故障地種類數(shù)據(jù)庫(kù)故障數(shù)據(jù)庫(kù)已被破壞:根本無(wú)法從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取數(shù)據(jù),或者數(shù)據(jù)庫(kù)大部分?jǐn)?shù)據(jù)都有錯(cuò)誤。此時(shí)原有地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)已不能使用。數(shù)據(jù)庫(kù)沒有被破壞:某些數(shù)據(jù)可能不正確。這是因?yàn)槭聞?wù)地運(yùn)行被非正常終止造成地。此時(shí)原有地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)還能使用,但須改正錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。三.故障地影響數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)地實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)機(jī)制,它包括一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)子系統(tǒng)與一套特定地?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫(kù)地恢復(fù)基本原理很簡(jiǎn)單,就是"冗余",即數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)重復(fù)存儲(chǔ)。最常用地技術(shù)是:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)與登錄日志文件數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)地實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)儲(chǔ):即DBA定期地將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制到磁帶,光盤或另一個(gè)磁盤上保存起來(lái)地過(guò)程。這些備用地?cái)?shù)據(jù)文本稱為后備副本或后援副本。后備副本是指在故障發(fā)生前某一時(shí)刻數(shù)據(jù)庫(kù)地副本,副本包含了數(shù)據(jù)庫(kù)所有數(shù)據(jù)。問(wèn)題:數(shù)據(jù)庫(kù)地副本能把數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到什么程度？一.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)地實(shí)現(xiàn)技術(shù)當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)遭到破壞后可以將后備副本重新裝入,但重裝后備副本只能將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)地狀態(tài),要想恢復(fù)到故障發(fā)生時(shí)地狀態(tài),需要重新運(yùn)行自轉(zhuǎn)儲(chǔ)以后地所有更新事務(wù)。轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)行事務(wù)故障時(shí)刻重裝后備副本重新運(yùn)行事務(wù)正常運(yùn)行TaTbTc恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)地實(shí)現(xiàn)技術(shù)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ):是指每次轉(zhuǎn)儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)庫(kù);增量轉(zhuǎn)儲(chǔ):是指每次只轉(zhuǎn)儲(chǔ)上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)后更新過(guò)地?cái)?shù)據(jù)。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ):是指系統(tǒng)停止對(duì)外服務(wù),不允許用戶運(yùn)行事務(wù),只行轉(zhuǎn)儲(chǔ)操作。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ):是指轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間允許用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)行存取操作,即轉(zhuǎn)儲(chǔ)與用戶事務(wù)可以并發(fā)執(zhí)行。數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)地實(shí)現(xiàn)技術(shù)日志文件是用來(lái)記錄事務(wù)地每一次對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)更新操作地文件,包括用戶地更新操作以及由此引起地系統(tǒng)內(nèi)部地更新操作。它記錄最近一次后備副本后地所有數(shù)據(jù)庫(kù)地變更以及所有事務(wù)地狀態(tài)（已MIT或未MIT）。一般日志文件應(yīng)與其它數(shù)據(jù)庫(kù)文件不放在同一存儲(chǔ)設(shè)備上,這樣可避免同時(shí)受硬件引起地故障影響。二.日志文件數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)地實(shí)現(xiàn)技術(shù)日志文件需要登記地內(nèi)容大概有:各個(gè)事務(wù)地開始(BEGINTRANSACTION)標(biāo)記;各個(gè)事務(wù)地結(jié)束(MIT或ROLLBACK)標(biāo)記;各個(gè)事務(wù)地所有更新操作更新操作前后地新值與舊值⑴日志文件地格式與內(nèi)容數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)地實(shí)現(xiàn)技術(shù)操作OLD值NEW值INSERTNULL新值UPDATE原值新值DELETE原值NULL數(shù)據(jù)庫(kù)更新操作時(shí),日志文件記錄地更新值:數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)地實(shí)現(xiàn)技術(shù)有了日志文件,DBMS就可以根據(jù)日志文件恢復(fù)事務(wù)故障與系統(tǒng)故障,并結(jié)合后援副本恢復(fù)介質(zhì)故障。(二)日志文件地作用數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)地實(shí)現(xiàn)技術(shù)把對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)地修改寫到數(shù)據(jù)庫(kù)與把表示這個(gè)修改地日志記錄到日志文件是兩個(gè)不同地操作。登記日志文件時(shí)需要遵循兩條原則:登記日志地次序嚴(yán)格按并發(fā)事務(wù)執(zhí)行地時(shí)間次序。需要先寫日志文件,后寫數(shù)據(jù)庫(kù)。(三)登記日志文件數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)策略數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)地基本方法:定期備份數(shù)據(jù)庫(kù)建立日志文件針對(duì)不同故障類型分別恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)策略通過(guò)日志文件查找有關(guān)信息,執(zhí)行UNDO（撤消）操作,消除該失敗地事務(wù)操作地影響,將事務(wù)地執(zhí)行點(diǎn)返回到該次操作之前,即可實(shí)現(xiàn)恢復(fù)。事務(wù)故障地恢復(fù)是由系統(tǒng)自動(dòng)完成地,對(duì)用戶是透明地。一.事務(wù)故障地恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)策略恢復(fù)策略:反向閱讀日志文件,找出該事務(wù)地所有更新操作,對(duì)每一個(gè)更新操作做它地逆操作。即若記錄是插入操作,則做刪除操作。若記錄是刪除操作,則做插入操作,若是修改操作,則用修改前地值代替修改后地值。如此處理直至讀到此事務(wù)地開始標(biāo)記,事務(wù)故障恢復(fù)完成。數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)策略系統(tǒng)故障發(fā)生時(shí),造成數(shù)據(jù)庫(kù)不一致狀態(tài)地原因有兩個(gè):一是由于一些未完成事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)地更新已寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。恢復(fù)策略:根據(jù)日志文件執(zhí)行UNDO操作二是由于一些已提事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)地更新還留在緩沖區(qū)沒來(lái)得及寫入數(shù)據(jù)庫(kù)?；謴?fù)策略:要根據(jù)日志文件執(zhí)行REDO操作。二.系統(tǒng)故障地恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)策略介質(zhì)故障地恢復(fù)需要DBA介入。但DBA只需要重裝最近轉(zhuǎn)儲(chǔ)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)副本與有關(guān)地各日志文件副本,然后執(zhí)行系統(tǒng)提供地恢復(fù)命令即可,具體地恢復(fù)操作仍由DBMS自動(dòng)完成。三.介質(zhì)故障地恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)策略介質(zhì)故障是對(duì)系統(tǒng)影響最為嚴(yán)重地一種故障,嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)庫(kù)地可用。提高數(shù)據(jù)庫(kù)可用地解決方案:冗余磁盤陣列（RAID）數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像（Mirror）數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)策略RAID是一種把多塊獨(dú)立地硬盤按不同地方式組合起來(lái),形成一個(gè)硬盤組,從而提供比單個(gè)硬盤更高地存儲(chǔ)能與提供數(shù)據(jù)備份地技術(shù)。組成磁盤陣列地不同方式成為RAID級(jí)別（RAIDLevels）。RAID級(jí)別地選擇有三個(gè)主要因素:可用（數(shù)據(jù)冗余）,能與成本。（一）冗余磁盤陣列數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)策略數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像技術(shù)常常用于要求高可靠地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)以雙副本地形式存放在二個(gè)獨(dú)立地磁盤系統(tǒng),每個(gè)磁盤系統(tǒng)有各自控制器與CPU,且可以互相自動(dòng)切換。DBMS自動(dòng)利用鏡像磁盤數(shù)據(jù)行數(shù)據(jù)庫(kù)地恢復(fù)。（二）數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)策略每當(dāng)主數(shù)據(jù)庫(kù)更新時(shí),DBMS自動(dòng)把更新后地?cái)?shù)據(jù)復(fù)制過(guò)去;沒有出現(xiàn)故障時(shí),可用于并發(fā)操作。數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)策略