3.4備份和還原數(shù)據(jù)庫教學(xué)設(shè)計(jì)人教-中圖版高中信息技術(shù)選擇性必修3數(shù)據(jù)管理與分析

第3章數(shù)據(jù)管理3.4備份和還原數(shù)據(jù)庫教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)背景信息科技是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要部分，主要研究以數(shù)字形式表達(dá)的信息及其應(yīng)用中的科學(xué)原理、思維方法、處理過程和工程實(shí)現(xiàn)。當(dāng)代高速發(fā)展的信息科技對(duì)全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和文化發(fā)展起著越來越重要的作用。義務(wù)教育信息科技課程具有基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和綜合性，為高中階段信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。信息科技課程旨在培養(yǎng)科學(xué)精神和科技倫理，提升自主可控意識(shí)，培育社會(huì)主義核心價(jià)值觀，樹立總體國家安全觀，提升數(shù)字素養(yǎng)與技能。教材分析本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容選自人教/地圖出版社選擇性必修3數(shù)據(jù)管理與分析第3章數(shù)據(jù)管理3.4備份和還原數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)管理是利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的收集、存儲(chǔ)、處理和應(yīng)用的過程，其目的在于充分有效地發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用。數(shù)據(jù)管理目前在整個(gè)社會(huì)中有廣泛的應(yīng)用，大到政務(wù)管理、國防科研、航天科技，小到校園一卡通、圖書管理系統(tǒng)等。本章介紹目前應(yīng)用廣泛的數(shù)據(jù)管理技術(shù)——關(guān)系數(shù)據(jù)庫（本書所提的數(shù)據(jù)庫默認(rèn)是關(guān)系數(shù)據(jù)庫）系統(tǒng)。從數(shù)據(jù)庫管理工具、數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建與維護(hù)，到利用結(jié)構(gòu)化查詢語言（structuredquerylanguage，SQL）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢，再到數(shù)據(jù)庫的備份和還原，從而認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)管理中的重要作用。教學(xué)目標(biāo)1.了解數(shù)據(jù)備份的重要性，知道數(shù)據(jù)庫備份的含義。2.學(xué)會(huì)利用數(shù)據(jù)庫備份功能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的備份，確保數(shù)據(jù)的安全和完整。3.學(xué)會(huì)根據(jù)備份數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的還原，確保在數(shù)據(jù)庫發(fā)生意外時(shí)能夠及時(shí)恢復(fù)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn):了解數(shù)據(jù)備份的重要性，知道數(shù)據(jù)庫備份的含義。教學(xué)難點(diǎn):學(xué)會(huì)根據(jù)備份數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的還原，確保在數(shù)據(jù)庫發(fā)生意外時(shí)能夠及時(shí)恢復(fù)。教學(xué)方法與教學(xué)手段案例分析法、講授法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法。教學(xué)過程問題導(dǎo)入體驗(yàn)探索數(shù)據(jù)丟失的遭遇【案例1】李瀟有一天獨(dú)自外出，他和父母約定一個(gè)小時(shí)后給家里打個(gè)。但過了約定時(shí)間，父母等不到他的，也打不通他的。雖然最后聯(lián)系上了，但也讓父母頗為擔(dān)心。事后通過新聞才知道，一個(gè)通信技術(shù)公司由于誤操作，導(dǎo)致幾十萬用戶數(shù)據(jù)丟失，用戶的通信業(yè)務(wù)也受到了影響。【案例2】小明喜歡攝影，外出旅游時(shí)拍了幾千幅照片，但是回家后忘了及時(shí)導(dǎo)出來保存。過幾天發(fā)現(xiàn)，相機(jī)存儲(chǔ)卡出現(xiàn)了故障，照片無法讀取，他痛心無比?！景咐?】王博在單位負(fù)責(zé)人事數(shù)據(jù)庫的更新維護(hù)。有一天由于他的誤操作，把員工薪資數(shù)據(jù)刪除了，導(dǎo)致當(dāng)月無法按時(shí)發(fā)放工資。他也因此受到相應(yīng)的處罰。討論：你有數(shù)據(jù)丟失的遭遇嗎？或者你聽說過哪些數(shù)據(jù)丟失的事件？數(shù)據(jù)丟失會(huì)帶來什么樣的后果？在數(shù)據(jù)管理中，數(shù)據(jù)安全防范意識(shí)的培養(yǎng)尤為重要。例如，我們的、計(jì)算機(jī)或移動(dòng)硬盤中都存儲(chǔ)著很多重要的數(shù)據(jù)，如通信錄、照片、視頻、文檔等。你是否想過：突然壞了或丟了怎么辦？存儲(chǔ)在里面的數(shù)據(jù)還能完好無損地找回來嗎？該怎么做才會(huì)盡可能地找回更多更完整的數(shù)據(jù)？對(duì)于隱私數(shù)據(jù)，又該如何設(shè)置數(shù)據(jù)保護(hù)方式呢？增強(qiáng)數(shù)據(jù)保護(hù)意識(shí)，掌握備份方法是根本。數(shù)據(jù)丟失常見的原因數(shù)據(jù)丟失常見的原因有以下幾種。數(shù)據(jù)保護(hù)意識(shí)不強(qiáng)如果平時(shí)缺乏足夠的數(shù)據(jù)保護(hù)意識(shí)，就有可能因?yàn)橐馔鈱?dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。尤其是一些重要資料，如果沒有及時(shí)備份，一旦出現(xiàn)問題，都可能造成無法挽回的損失。“體驗(yàn)探索”案例2中的小明就遇到這種情況。設(shè)備故障硬盤和系統(tǒng)在使用過程中偶爾會(huì)出現(xiàn)一些意外，軟件也隨時(shí)有崩潰的風(fēng)險(xiǎn)。這些意外都有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。人為誤操作在日常工作中，人為的誤操作會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)安全受到很大的影響，例如，一些誤格式化、誤分區(qū)、誤刪除等操作引發(fā)的文件丟失。在“體驗(yàn)探索”案例3的情況中，就屬于人為誤操作造成的數(shù)據(jù)丟失?？偟膩碚f，在數(shù)據(jù)丟失事件中，關(guān)鍵還是人的意識(shí)。只要我們具備及時(shí)備份、多次備份的意識(shí)，并按照正常的操作流程來完成日常工作，就能把數(shù)據(jù)丟失的損失程度降到最低。思考活動(dòng)如何避免小概率錯(cuò)誤導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失在“云”上備份數(shù)據(jù)已成為很多個(gè)人和組織備份數(shù)據(jù)的一種途徑（圖3.4.1）。但一家提供云服務(wù)的知名公司，卻把一個(gè)大客戶放在其云服務(wù)器上的數(shù)據(jù)全部丟失了，且無法恢復(fù)。據(jù)該公司披露的信息顯示，該故障起源于因磁盤靜默錯(cuò)誤導(dǎo)致的單副本數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，再加上數(shù)據(jù)遷移過程中的兩次不規(guī)范操作，導(dǎo)致云盤三個(gè)副本安全機(jī)制失效，最終導(dǎo)致客戶數(shù)據(jù)的完整性受損。據(jù)分析，這次事故是因?yàn)檫\(yùn)維人員為了盡快完成搬遷任務(wù)、降低倉庫使用率，違規(guī)關(guān)閉數(shù)據(jù)校驗(yàn)，違規(guī)對(duì)源倉庫進(jìn)行數(shù)據(jù)回收而引起的。思考：事件的發(fā)生，歸根結(jié)底是人為的因素還是技術(shù)的因素？在實(shí)際工作中，對(duì)于非常重要的數(shù)據(jù)，如何避免因?yàn)樾「怕叔e(cuò)誤而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失？常見的備份方法任何原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)丟失或損壞都將帶來不可彌補(bǔ)和無法估量的損失。在所有保護(hù)數(shù)據(jù)安全的戰(zhàn)略中，數(shù)據(jù)備份是最基礎(chǔ)的工作。數(shù)據(jù)備份，就是把數(shù)據(jù)從原來存儲(chǔ)的地方復(fù)制到其他地方的操作，其目的就是在設(shè)備發(fā)生故障或發(fā)生其他威脅數(shù)據(jù)安全的災(zāi)害時(shí)保護(hù)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)遭受破壞的程度降到最低。例如，小明和幾個(gè)同學(xué)合作，為學(xué)校食堂建立了一個(gè)數(shù)據(jù)庫，用來管理食材、食譜、學(xué)生等數(shù)據(jù)，從而幫助食堂提高管理水平。當(dāng)數(shù)據(jù)庫里存儲(chǔ)了大量的數(shù)據(jù)時(shí)，無法分清楚哪些數(shù)據(jù)重要、哪些不重要，為了防止數(shù)據(jù)丟失，他們應(yīng)該如何選擇備份方法？下面就來介紹幾種常用的備份方法：全備份、增量備份、差異備份、實(shí)時(shí)備份和定時(shí)備份（表3.4.1）。在實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)具體情況合理選擇恰當(dāng)?shù)姆椒?。?.4.1數(shù)據(jù)備份的方法方法簡單定義主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)全備份對(duì)某一時(shí)間點(diǎn)的系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行備份備份的數(shù)據(jù)全面完整,只需利用一份副本就可以恢復(fù)全部數(shù)據(jù)備份的數(shù)據(jù)量大，消耗的存儲(chǔ)空間多，備份過程慢增量備份對(duì)新增加和修改的文件進(jìn)行備份（與前一次備份比較）與全備份結(jié)合，可以在使用較少存儲(chǔ)空間的同時(shí)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行全部備份備份一環(huán)扣一環(huán)，若中間一個(gè)備份數(shù)據(jù)丟失，將導(dǎo)致還原數(shù)據(jù)庫時(shí)失敗或數(shù)據(jù)不完整差異備份對(duì)上一次全備份之后有變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份只需對(duì)第一次全備份和最后一次差異備份進(jìn)行數(shù)據(jù)還原每一次的差異備份是在上一次的差異備份數(shù)據(jù)上進(jìn)行累加備份，備份文件的容量一般也是逐漸增加實(shí)時(shí)備份利用主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，通過同步日志事件備份數(shù)據(jù)若主服務(wù)器出故障時(shí),從服務(wù)器可以替代主服務(wù)器，減少還原數(shù)據(jù)的時(shí)間，提高了效率實(shí)時(shí)備份需要2臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器，相比較其他的備份方式，成本較高定時(shí)備份固定的時(shí)間間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)備份一定程度上減輕了管理員的工作量規(guī)劃時(shí)間點(diǎn)之外的其他突發(fā)事件不能自動(dòng)備份，還需要人工結(jié)合其他備份方式數(shù)據(jù)的備份是一個(gè)長期的過程，而恢復(fù)數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)還原）只在事故發(fā)生后進(jìn)行?；謴?fù)可以被看作備份的逆過程，恢復(fù)程度的好壞很大程度依賴于備份的完整性。因此，我們應(yīng)該重視數(shù)據(jù)的備份，確保數(shù)據(jù)的安全。實(shí)踐活動(dòng)鞏固數(shù)據(jù)備份的知識(shí)與操作1.與同學(xué)一起討論，分析各種數(shù)據(jù)備份方法的特點(diǎn)。2.了解各種備份方法對(duì)應(yīng)的常用備份工具有哪些。3.為小明的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)制訂一個(gè)數(shù)據(jù)備份的方案。備份與還原數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫的備份是數(shù)據(jù)備份的一個(gè)重要方面。在數(shù)據(jù)庫備份中，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（如MySQL、SQLServer等）不同，備份的命令和步驟會(huì)有一定的差別。接下來介紹用MySQL實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫備份的方法。閱讀拓展MySQL數(shù)據(jù)庫備份前的準(zhǔn)備BinLog是MySQL實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)變化的日志文件。在MySQL中，要實(shí)現(xiàn)備份和還原，需要開啟BinLog，開啟方法如下。1.找到MySQL的配置文件my.ini（默認(rèn)在“C:\ProgramData\MySQL\MySQLServer5.7”）。2.打開my.ini文件，在[mysqld]小節(jié)中找到“#BinaryLogging”，將下面的“#logbin”設(shè)置為“l(fā)ogbin=mysqlbin”。3.重新啟動(dòng)MySQL。備份策略的選擇不同的數(shù)據(jù)庫備份類型各有優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)較小的數(shù)據(jù)庫，可以采取每天全備份的策略；針對(duì)較大的數(shù)據(jù)庫，可以采用定期“全備份＋日志增量備份”或差異備份的策略；對(duì)于實(shí)時(shí)性要求比較高的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用（如銀行領(lǐng)域），可以采用實(shí)時(shí)備份。例如，對(duì)本章“學(xué)生專業(yè)規(guī)劃”數(shù)據(jù)庫進(jìn)行備份，可以采用“全備份+日志增量備份”的方式。首先制訂未來一周的備份計(jì)劃（表3.4.2）。數(shù)據(jù)庫備份計(jì)劃周一18：00周二18：00周三18：00......全備份，重置日志文件增量備份1增量備份2......全備份在備份的過程中，為了防止對(duì)數(shù)據(jù)庫的寫入或修改，首先要鎖定數(shù)據(jù)庫，命令語句如下。在MySQL中對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行全備份，可以采用mysqldump命令來實(shí)現(xiàn)。該命令語句的具體格式如下。例如，要將“學(xué)生專業(yè)規(guī)劃”數(shù)據(jù)庫備份到計(jì)算機(jī)中的D盤，名稱為stu.sql，則可以寫以下命令語句。由于這里的數(shù)據(jù)庫名稱是中文，所以使用“defaultcharacterset=gb2312”參數(shù)，確保命令能被正確執(zhí)行。通過該操作，D盤會(huì)自動(dòng)生成全備份文件stu.sql。當(dāng)完成一次全備份后，剩下的幾天里只需要進(jìn)行增量備份。增量備份的數(shù)據(jù)記錄在日志文件binlog中，所以當(dāng)完成全備份操作后，應(yīng)該立即將當(dāng)前的日志文件存盤（如文件名稱為mysqlbin.000001），同時(shí)產(chǎn)生新的日志文件(如文件名稱為mysqlbin.000002）。那么，接下來對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行的任何操作，都將記錄在日志文件mysqlbin.000002中，而進(jìn)行的第一份增量備份文件，正是這個(gè)新產(chǎn)生的mysqlbin.000002文件。對(duì)日志文件進(jìn)行存盤并產(chǎn)生新日志文件的操作命令語句如下。完成日志切換后，也要記得將數(shù)據(jù)庫解鎖，命令語句如下。增量備份根據(jù)計(jì)劃表，第二天進(jìn)行的增量備份，其實(shí)就是第一天對(duì)日志文件的操作，即把全備份后一天的日志文件（如mysqlbin.000002）存盤，并且產(chǎn)生新的日志文件（如mysqlbin.000003），用于記錄下一天的數(shù)據(jù)庫操作過程。第二天的增量備份，首先是鎖定數(shù)據(jù)庫，命令語句如下。將日志文件存盤并產(chǎn)生新文件，命令語句如下。解鎖數(shù)據(jù)庫，命令語句如下。最后將日志文件mysqlbin.000002保存起來。后面幾天的增量備份與該操作類似，這里不再重復(fù)敘述。實(shí)踐活動(dòng)備份圖書管理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)打開圖書管理數(shù)據(jù)庫的文件，對(duì)它進(jìn)行一次全備份和兩次增量備份，熟悉備份的流程和命令語句。還原數(shù)據(jù)庫備份數(shù)據(jù)庫是為了確保數(shù)據(jù)的安全，以備在數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障時(shí)可以及時(shí)恢復(fù)。根據(jù)數(shù)據(jù)備份的順序，在數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障前，存在以下幾個(gè)備份文件（表3.4.3）。全部備份文件放在新數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的D盤中，接下來按照備份的順序進(jìn)行逐個(gè)還原。（1）全備份的還原首先要新建數(shù)據(jù)庫。例如，要新建“學(xué)生專業(yè)規(guī)劃”數(shù)據(jù)庫，用于后面還原過程中將數(shù)據(jù)還原到該數(shù)據(jù)庫。命令語句如下。這個(gè)時(shí)候創(chuàng)建的新數(shù)據(jù)庫是空的數(shù)據(jù)庫。開始還原全備份的數(shù)據(jù)庫文件stu.sql，命令語句如下。至此，全備份文件已經(jīng)還原成功。但是該還原數(shù)據(jù)是到周一18:00時(shí)的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)數(shù)據(jù)，所以還要通過以下的增量備份數(shù)據(jù)還原恢復(fù)到故障時(shí)的數(shù)據(jù)狀態(tài)。（2）增量備份的還原增量備份的還原用mysqlbinlog命令，命令語句如下。例如，要還原第一個(gè)增量備份文件mysqlbin.000002，還原命令語句如下。過本次增量備份的還原，使得數(shù)據(jù)庫還原到周二18:00的狀態(tài)。同樣，對(duì)mysqlbin.000003和mysqlbin.000004增量備份文件的還原，使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到故障時(shí)的狀態(tài)，從而完全還原數(shù)據(jù)庫。項(xiàng)目實(shí)施對(duì)“學(xué)生專業(yè)規(guī)劃”數(shù)據(jù)庫進(jìn)行備份一、項(xiàng)目活動(dòng)1.制訂數(shù)據(jù)庫備份的周策略，并填寫計(jì)劃表。2.嘗試數(shù)據(jù)還原的操作。3.結(jié)合本章的學(xué)習(xí)研討以下問題：數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)庫的關(guān)系；大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)管理面臨的挑戰(zhàn)；數(shù)據(jù)備份在數(shù)據(jù)管理中的重要意義。二、項(xiàng)目檢查匯總本章項(xiàng)目學(xué)習(xí)各階段的成果，在老師的指導(dǎo)下，按調(diào)研論文的格式進(jìn)行編輯加工和排版，并在班里進(jìn)行交流和展示。論文要包含以下幾方面內(nèi)容。項(xiàng)目開展的背景情況。小組成員分工情況和項(xiàng)目工作計(jì)劃。獲取的數(shù)據(jù)（可用數(shù)據(jù)表格展示）。建立數(shù)據(jù)庫的成果（展示ER圖，寫出數(shù)據(jù)庫名稱和各個(gè)數(shù)據(jù)表名稱）。數(shù)據(jù)備份的策略。總結(jié)評(píng)價(jià)1.總結(jié)本章的核心概念與關(guān)鍵能力。2.根據(jù)自己的掌握情況填寫下表。學(xué)習(xí)內(nèi)容掌握程度數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)□不了解□了解□理解建立數(shù)據(jù)的概念模型□不會(huì)□會(huì)□熟練把概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型□不會(huì)□會(huì)□熟練創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)表□不會(huì)□會(huì)□熟練數(shù)據(jù)錄入或?qū)搿醪涣私狻趿私狻趵斫鈹?shù)據(jù)查詢□不會(huì)□會(huì)□熟練數(shù)據(jù)提取□不會(huì)□會(huì)□熟練常用的SQL語句□不了解□了解□理解備份方法和備份數(shù)據(jù)庫□不會(huì)□會(huì)□熟練3.回答以下幾個(gè)問題，對(duì)自己的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行總結(jié)與反思。（1）在本章的項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，你在小組合作方面有什么體會(huì)？（2）項(xiàng)目實(shí)施中，涉及思考、調(diào)研、實(shí)踐、評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)，你表現(xiàn)較好的是哪個(gè)環(huán)節(jié)？（3）通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫的相關(guān)知識(shí)，你是否對(duì)數(shù)據(jù)管理