《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課件第9章 事務(wù)管理

2024/9/6

1系統(tǒng)篇----數(shù)據(jù)庫(kù)保護(hù)第9章事務(wù)管理2024/9/6

2主要內(nèi)容事務(wù)概述并發(fā)控制數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)2024/9/6

3事務(wù)的概念事務(wù)定義事務(wù)是由一系列操作序列構(gòu)成的程序執(zhí)行單元，這些操作要么都做，要么都不做，是一個(gè)不可分割的工作單位。例如銀行轉(zhuǎn)帳。SQL中事務(wù)的定義事務(wù)以Begintransaction開始，以Commit或Rollback結(jié)束Commit表示提交，事務(wù)正常結(jié)束Rollback表示事務(wù)非正常結(jié)束，撤消事務(wù)已做的操作，回滾到事務(wù)開始時(shí)狀態(tài)2024/9/6

4銀行轉(zhuǎn)帳：事務(wù)T從A帳戶過(guò)戶50￥到B帳戶

T： read(A); A:=A–50; write(A); read(B); B:=B+50; write(B);read(X)：從數(shù)據(jù)庫(kù)傳送數(shù)據(jù)項(xiàng)X到事務(wù)的工作區(qū)中write(X)：從事務(wù)的工作區(qū)中將數(shù)據(jù)項(xiàng)X寫回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)示例2024/9/6

5事務(wù)示例銀行轉(zhuǎn)帳示例：假設(shè)銀行有一筆轉(zhuǎn)帳業(yè)務(wù)，需要將帳戶1的$1000轉(zhuǎn)入帳戶2中。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序至少需要執(zhí)行以下幾步完成此轉(zhuǎn)帳功能（帳戶關(guān)系A(chǔ)ccounts，有屬性acctNo和balance，分別表示帳戶號(hào)和該帳戶的余額。）：讀帳戶1的資金余額，判斷余額(balance)是否大于等于$1000;UpdateaccountsSetbalance=balance-1000 WhereacctNo=acct1；UpdateaccountsSetbalance=babalance+1000 WhereacctNo=acct2;2024/9/6

6原子性(Atomicity)事務(wù)中包含的所有操作要么全做，要么全不做。原子性由恢復(fù)機(jī)制實(shí)現(xiàn)。一致性(Consistency)事務(wù)的隔離執(zhí)行必須保證數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性。事務(wù)開始前，數(shù)據(jù)庫(kù)處于一致性的狀態(tài)；事務(wù)結(jié)束后，數(shù)據(jù)庫(kù)必須仍處于一致性狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性狀態(tài)由用戶來(lái)負(fù)責(zé)，由并發(fā)控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)。如銀行轉(zhuǎn)帳，轉(zhuǎn)帳前后兩個(gè)帳戶金額之和應(yīng)保持不變。事務(wù)特性（ACID）2024/9/6

7隔離性(Isolation)系統(tǒng)必須保證事務(wù)不受其它并發(fā)執(zhí)行事務(wù)的影響。對(duì)任何一對(duì)事務(wù)T1，T2，在T1看來(lái)，T2要么在T1開始之前已經(jīng)結(jié)束，要么在T1完成之后再開始執(zhí)行。隔離性通過(guò)并發(fā)控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)。持久性(Durability)一個(gè)事務(wù)一旦提交之后，它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的影響必須是永久的系統(tǒng)發(fā)生故障不能改變事務(wù)的持久性持久性通過(guò)恢復(fù)機(jī)制實(shí)現(xiàn)事務(wù)特性（ACID）（續(xù)）2024/9/6

8事務(wù)的狀態(tài)活動(dòng)狀態(tài)失敗狀態(tài)部分提交狀態(tài)提交狀態(tài)中止?fàn)顟B(tài)初始狀態(tài)事務(wù)無(wú)法繼續(xù)正常執(zhí)行事務(wù)回滾，數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到事務(wù)開始前狀態(tài)最后一條語(yǔ)句被執(zhí)行后成功完成，永久寫入數(shù)據(jù)庫(kù)2024/9/6

9事務(wù)調(diào)度事務(wù)的調(diào)度事務(wù)的執(zhí)行順序稱為一個(gè)調(diào)度，表示事務(wù)的指令在系統(tǒng)中執(zhí)行的時(shí)間順序一組事務(wù)的調(diào)度必須保證包含了所有事務(wù)的操作指令一個(gè)事務(wù)中指令的順序必須保持不變串行調(diào)度在串行調(diào)度中，屬于同一事務(wù)的指令緊挨在一起對(duì)于有n個(gè)事務(wù)的事務(wù)組，可以有n！個(gè)有效調(diào)度并行調(diào)度在并行調(diào)度中，來(lái)自不同事務(wù)的指令可以交叉執(zhí)行當(dāng)并行調(diào)度等價(jià)于某個(gè)串行調(diào)度時(shí)，則稱它是正確的2024/9/6

10并行Vs串行基本比較并行事務(wù)會(huì)破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性串行事務(wù)效率低并行的優(yōu)點(diǎn)一個(gè)事務(wù)由不同的步驟組成，所涉及的系統(tǒng)資源也不同。這些步驟可以并發(fā)執(zhí)行，以提高系統(tǒng)的吞吐量系統(tǒng)中存在著周期不等的各種事務(wù)，串行會(huì)導(dǎo)致難于預(yù)測(cè)的時(shí)延。如果各個(gè)事務(wù)所涉及的是數(shù)據(jù)庫(kù)的不同部分，采用并發(fā)會(huì)減少平均響應(yīng)時(shí)間核心問(wèn)題 在保證一致性的前提下最大限度地提高并發(fā)度2024/9/6

11事務(wù)執(zhí)行示例T1read(A);A:=A

50;write(A);read(B);B:=B+50;write(B);T2read(A);temp:=A

0.1A:=A

temp;write(A);read(B);B:=B+temp;write(B);從A過(guò)戶50￥到B從A過(guò)戶存款的10%到B開始狀態(tài)：A=1000￥B=2000￥A+B=3000￥2024/9/6

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read(A);A:=A

50;write(A);read(B);B:=B+50;write(B);

read(A);temp:=A

0.1A:=A

temp;

write(A);read(B);B:=B+temp;write(B);T1T2A=950￥B=2050￥結(jié)束狀態(tài)：A=855￥B=2145￥A+B=3000￥串行調(diào)度12024/9/6

13

read(A);A:=A

50;write(A);read(B);B:=B+50;write(B);

read(A);temp:=A

0.1A:=A

temp;write(A);read(B);B:=B+temp;write(B);T1T2A=900￥B=2100￥結(jié)束狀態(tài)：A=850￥B=2150￥A+B=3000￥串行調(diào)度22024/9/6

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read(A);A:=A

50;write(A);

read(B);B:=B+temp;write(B);T1T2A=950￥B=2000￥結(jié)束狀態(tài)：A=855￥B=2145￥A+B=3000￥

read(B);B:=B+50;write(B);

read(A);temp:=A

0.1A:=A

temp;

write(A);A=855￥B=2000￥A=855￥B=2050￥并行調(diào)度32024/9/6

15并發(fā)調(diào)度事務(wù)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題丟失更新讀臟數(shù)據(jù)不可重復(fù)讀2024/9/6

16丟失更新定義兩個(gè)事務(wù)T1和T2讀入同一數(shù)據(jù)并修改，T2提交的結(jié)果破壞了T1提交的結(jié)果，導(dǎo)致T1的修改丟失示例2024/9/6

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read(A);A:=A

50;

B:=B+temp;write(B);T1T2A=1000￥B=2000￥結(jié)束狀態(tài)：A=950￥B=2100￥A+B=3050￥

write(A);read(B);B:=B+50;write(B);

read(A);temp:=A

0.1A:=A

temp;

write(A);

read(B);

A=900￥B=2000￥A=950￥B=2000￥A=950￥B=2050￥并行調(diào)度42024/9/6

18讀臟數(shù)據(jù)定義事務(wù)T1修改某一數(shù)據(jù)，并將其寫回磁盤，事務(wù)T2讀取同一數(shù)據(jù)后，T1由于某種原因被撤消，這時(shí)T1已修改過(guò)的數(shù)據(jù)恢復(fù)原值，T2讀到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)不一致，則T2讀到的數(shù)據(jù)就是臟數(shù)據(jù)示例2024/9/6

19read(A);A1:=A;read(B);B1:=B;A1+B1=2950;read(B);B:=B+50;write(B);T1T2A=1000￥B=2000￥read(A);A:=A

50;write(A);并行調(diào)度52024/9/6

20不能重復(fù)讀定義事務(wù)T1讀取某一數(shù)據(jù)后，事務(wù)T2對(duì)其做了修改，當(dāng)T1再次讀取該數(shù)據(jù)時(shí)，得到與前次不同的值示例2024/9/6

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read(A);A1:=AT1T2A=1000￥B=2000￥read(A);A:=A

50;write(A);read(B);B:=B+50;write(B);read(B);B1:=BA1+B1=3050A=950￥B=2050￥并行調(diào)度62024/9/6

22并發(fā)調(diào)度的可串行性可串行化的調(diào)度：多個(gè)事務(wù)的并發(fā)執(zhí)行是正確的，當(dāng)且僅當(dāng)其結(jié)果與按某一次序串行地執(zhí)行它們時(shí)的結(jié)果相同。正確調(diào)度：一個(gè)給定的并發(fā)調(diào)度，當(dāng)且僅當(dāng)它是可串行化的。并行調(diào)度的可串行化2024/9/6

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T1T2T1T2SlockBSlockAY=B=2X=A=2UnlockBUnlockAXlockAXlockBA=Y+1B=X+1寫回A(=3)寫回B(=3)UnlockAUnlockBSlockASlockBX=A=3Y=B=3UnlockAUnlockBXlockBXlockAB=X+1A=Y+1

寫回B(=4)寫回

A(=4)UnlockBUnlock

(a)串行調(diào)度(b)串行調(diào)度

并行事務(wù)的不同調(diào)度2024/9/6

24

T1T2T1T2SlockBSlockBY=B=2Y=B=2SlockAUnlockBX=A=2XlockAUnlockBSlockAUnlockAA=Y+1等待

XlockA寫回A(=3)等待

A=Y+1UnlockA等待寫回A(=3)X=A=3XlockBUnlockAB=X+1XlockB

寫回B(=3)B=X+1UnlockA寫回B(=4)

UnlockBUnlockB

(c)不可串行化的調(diào)度(d)可串行化的調(diào)度

并行事務(wù)的不同調(diào)度(續(xù)）2024/9/6

25并行調(diào)度的可串行化（續(xù)）指令的順序 考慮一個(gè)調(diào)度S中的兩條連續(xù)指令（僅限于read與write操作）Ii與Ij，分別屬于事務(wù)Ti與Tj ①Ii=read(Q),Ij=read(Q); ②Ii=read(Q),Ij=write(Q); ③Ii=write(Q),Ij=read(Q); ④Ii=write(Q),Ij=write(Q);

在①情況下，Ii與Ij的次序無(wú)關(guān)緊要。其余情況下，Ii與Ij的次序不同，其執(zhí)行結(jié)果也不同，數(shù)據(jù)庫(kù)最終狀態(tài)也不同2024/9/6

26并行調(diào)度的可串行化（續(xù)）沖突指令當(dāng)兩條指令是不同事務(wù)在相同數(shù)據(jù)項(xiàng)上的操作，并且其中至少有一個(gè)是write指令時(shí)，則稱這兩條指令是沖突的如在②、③、④情況下，Ii與Ij是沖突的非沖突指令交換次序不會(huì)影響調(diào)度的最終結(jié)果沖突等價(jià)如果調(diào)度S可以經(jīng)過(guò)一系列非沖突指令交換轉(zhuǎn)換成調(diào)度S‘，則稱調(diào)度S與S’是沖突等價(jià)的沖突可串行化當(dāng)一個(gè)調(diào)度S與一個(gè)串行調(diào)度沖突等價(jià)時(shí)，則稱該調(diào)度是沖突可串行化的如并行調(diào)度3是沖突可串行化的2024/9/6

27示例示例read(A);write(A);read(B);write(B);T1T2read(B);

write(B);read(A);write(A);read(A);write(A);read(B);write(B);T1T2write(B);read(A);write(A);read(B);read(A);write(A);read(B);write(B);write(B);read(A);write(A);read(B);交換1交換2交換3read(A);write(A);read(B);write(B);read(B);write(B);read(A);write(A);并行調(diào)度3串行化2024/9/6

28封鎖機(jī)制所謂并發(fā)控制就是要用正確的方式調(diào)度并發(fā)操作，避免造成數(shù)據(jù)的不一致性，使一個(gè)用戶事務(wù)的執(zhí)行不受其他事務(wù)的干擾。另一方面，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用有時(shí)允許某些不一致性，例如，有些統(tǒng)計(jì)工作涉及數(shù)據(jù)量很大，讀到一些臟數(shù)據(jù)對(duì)統(tǒng)計(jì)精度沒(méi)什么影響，這時(shí)可以降低對(duì)一致性的要求以減少系統(tǒng)開銷并發(fā)控制的主要方法是采用封鎖機(jī)制。2024/9/6

29封鎖事務(wù)T在對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象操作之前，先向系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求，對(duì)其加鎖。加鎖后事務(wù)T就對(duì)該數(shù)據(jù)對(duì)象有了一定的控制，在事務(wù)T釋放它的鎖之前，其他的事務(wù)不能更新此數(shù)據(jù)對(duì)象。排它鎖（寫鎖，X鎖）共享鎖（讀鎖，S鎖）封鎖機(jī)制（續(xù)）2024/9/6

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T2T1XS—XNNYSNYY—YYY

Y=Yes，相容的請(qǐng)求；N=No，不相容的請(qǐng)求

封鎖類型的相容矩陣2024/9/6

31封鎖協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象加鎖時(shí)，還需要約定一些規(guī)則，稱這些規(guī)則為封鎖協(xié)議。一級(jí)封鎖協(xié)議事務(wù)T在修改數(shù)據(jù)之前必須先對(duì)其加X(jué)鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放。二級(jí)封鎖協(xié)議一級(jí)封鎖協(xié)議加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對(duì)其加S鎖，讀完后即可釋放S鎖。三級(jí)封鎖協(xié)議一級(jí)封鎖協(xié)議加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對(duì)其加S鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放。封鎖機(jī)制（續(xù)）2024/9/6

32活鎖和死鎖活鎖某一事務(wù)的請(qǐng)求可能永遠(yuǎn)得不到，該事務(wù)一直處于等待狀態(tài)解決方法：先來(lái)先服務(wù)策略死鎖兩個(gè)事務(wù)處于相互等待狀態(tài)，永遠(yuǎn)不能結(jié)束死鎖的預(yù)防一次封鎖法——降低了并發(fā)度順序封鎖法死鎖的診斷與解除超時(shí)法，等待圖法封鎖機(jī)制（續(xù)）2024/9/6

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T1T2T1T2T1T2(1)讀A=16(1)讀A=50(1)讀C=100

讀B=100CC×2

求和C=150寫回C(2)讀A=16(2)(2)讀B=100讀C=BB×2

ROLLBACK200

寫回BC恢復(fù)為100(3)A

A-1

寫回A=15(3)讀A=50(4)A

A-1讀B=200

寫回A=15和=250(驗(yàn)算不對(duì))(a)丟失修改(b)不能重復(fù)讀(c)讀臟數(shù)據(jù)2024/9/6

34

T1T2T1T2T1T2(1)獲得(1)SLA(1)獲得XLC

XLASLB讀C=200(2)讀A=16讀A,BCC×2

請(qǐng)求求和=150請(qǐng)求寫回C=200XLA(2)XLB(2)請(qǐng)求等待等待SLC(3)A

A-1等待等待等待寫回A=15等待(3)讀A,B等待(3)ROLLBACK

等待

Commit等待求和=150

等待(C恢復(fù)為100)

等待

UnlockX等待commit等待UlockC等待(4)獲得UlockA等待(4)獲得

XLAUlockB等待SLC

讀A=15(4)XlockB讀c=100(5)A

A-1讀B=100(5)Commit

寫回A=14BB×2UnlockCCommit寫回B=200

UnlockX(a)沒(méi)有丟失修改(b)可重復(fù)讀(c)不再讀“臟”數(shù)據(jù)2024/9/6

35兩段鎖協(xié)議作用：保證可串行性指所有事務(wù)必須分兩個(gè)階段對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)加鎖和解鎖。若并發(fā)執(zhí)行的所有事務(wù)均遵守兩段鎖協(xié)議，則對(duì)這些事務(wù)的任何并發(fā)調(diào)度策略都是可串行化的。兩段鎖的含義：事務(wù)分為兩個(gè)階段第一個(gè)階段獲得封鎖，也稱擴(kuò)展階段第二階段是釋放階段，也稱收縮階段定理：若所有事務(wù)均遵守兩段鎖協(xié)議，則這些事務(wù)的所有并行調(diào)度都是可串行化的。兩段鎖協(xié)議是可串行化調(diào)度的充分條件而不是必要條件。示例：

XLA…XLB…SLC…UnlockB…ULA…ULC;Y XLA…ULA…XLB…SLC…ULC…ULB;N2024/9/6

36T1T2

①SLOCKY讀Y=20②XLOCKX④UNLOCKY⑤讀X=10X=X+Y寫回X=30⑥UNLOCKX③SLOCKX等待等待等待等待等待⑦獲得SLOCKX讀X=10⑧XLOCKY⑨UNLOCKX讀Y=20Y=X+Y寫回Y=30⑩UNLOCKY遵守兩段鎖協(xié)議的并行調(diào)度2024/9/6

37課內(nèi)練習(xí)設(shè)有三個(gè)事務(wù)T1、T2、T3，它們執(zhí)行的操作分別是：T1：A+100T2：A*2T3：A/2假設(shè)這三個(gè)事務(wù)進(jìn)行并發(fā)操作，試討論它們可能實(shí)施的調(diào)度。假設(shè)A的初始值為100，各調(diào)度的最后結(jié)果是什么。2024/9/6

38設(shè)事務(wù)T1、T2的并發(fā)操作如圖（a）、（b）所示，兩個(gè)并發(fā)操作中分別存在什么問(wèn)題？T1T1T1T2①讀A=100B=50A+B=150②

③讀A=200B=50A+B=250

（驗(yàn)證錯(cuò)誤）讀A=100A=A*2寫回A=200①讀B=100

②③B=B+50

寫回B=150讀B=100B=B*2寫回B=2002024/9/6

39假設(shè)有零件100個(gè)，T1事務(wù)領(lǐng)走50個(gè)，T2事務(wù)領(lǐng)走20個(gè)，其執(zhí)行時(shí)間如圖所示，應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)事務(wù)的并發(fā)控制？T1T2①讀零件數(shù)目

③取走50②讀零件數(shù)目④取走202024/9/6

40事務(wù)和事務(wù)日志一個(gè)事務(wù)包括一個(gè)或許多個(gè)操作的集合，可以是：插入、修改、刪除等命令或更復(fù)雜的操作。事務(wù)的特性：原子性：一個(gè)事務(wù)中的操作是不可分割的，要么全部執(zhí)行成功，要么全部不執(zhí)行。一致性：事務(wù)執(zhí)行的前后，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)都處于一致性狀態(tài)。獨(dú)立性：事務(wù)直接不能互相干擾。永久性：事務(wù)一旦執(zhí)行成功，則對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的影響是永久的。2024/9/6

41事務(wù)和事務(wù)日志（續(xù)）如果提交了一個(gè)事務(wù)，SQLServer就會(huì)在事務(wù)日志中記錄所有有關(guān)該事務(wù)的信息。為一個(gè)事務(wù)記錄的數(shù)據(jù)總量取決于以下幾個(gè)方面：更改的數(shù)據(jù)量受影響的索引量作為事務(wù)的結(jié)果，必須分配或釋放的頁(yè)的數(shù)量2024/9/6

42事務(wù)日志條目開始條目記錄數(shù)據(jù)修改進(jìn)行數(shù)據(jù)修改提交事務(wù)將日志頁(yè)轉(zhuǎn)存于磁盤2024/9/6

43事務(wù)日志條目示例操作：更新一條記錄，日志文件將增加：一個(gè)數(shù)據(jù)刪除記錄，包括原有行中所有數(shù)據(jù)一個(gè)數(shù)據(jù)插入記錄，包括修改后行中所有數(shù)據(jù)一個(gè)受該事務(wù)影響的每個(gè)索引的索引刪除記錄一個(gè)受該事務(wù)影響的每個(gè)索引的索引插入記錄一個(gè)用于每個(gè)新數(shù)據(jù)或索引頁(yè)的頁(yè)分配記錄，和一個(gè)用于每個(gè)釋放數(shù)據(jù)或索引頁(yè)的頁(yè)釋放記錄2024/9/6

44SQL中的事務(wù)BeginTransaction

………….

………..If……….RollbackElseCommit2024/9/6

45數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)概述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可避免:硬件的故障軟件的錯(cuò)誤操作員的失誤惡意的破壞故障:造成運(yùn)行事務(wù)非正常中斷，影響數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的正確性;重則破壞數(shù)據(jù)庫(kù)，使數(shù)據(jù)庫(kù)中全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（恢復(fù)子系統(tǒng)）:把數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)的恢復(fù)。2024/9/6

46故障的種類事務(wù)內(nèi)部的故障預(yù)期的可通過(guò)事務(wù)程序本身發(fā)現(xiàn)示例非預(yù)期的不能由應(yīng)用程序處理的，如運(yùn)算溢出、并行事務(wù)發(fā)生死鎖而被選中撤銷該事務(wù)等系統(tǒng)故障（軟故障，SoftCrash）指造成系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的任何事件，使得統(tǒng)要重新啟動(dòng)中央處理器故障、操作系統(tǒng)故障、突然停電介質(zhì)故障（硬故障，HardCrash）外存故障，如磁盤的磁頭碰撞，瞬時(shí)的強(qiáng)磁場(chǎng)干擾計(jì)算機(jī)病毒2024/9/6

47總結(jié)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的影響可能性數(shù)據(jù)庫(kù)本身被破壞數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有破壞，但數(shù)據(jù)可能不正確，因?yàn)槭聞?wù)的運(yùn)行被中止所造成恢復(fù)的基本原理：冗余數(shù)據(jù)庫(kù)中任何一部分的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)別處的冗余數(shù)據(jù)來(lái)重建恢復(fù)的最常用方法：轉(zhuǎn)儲(chǔ)和登記日志文件故障的種類（續(xù)）2024/9/6

48恢復(fù)的基本原理恢復(fù)的基本原理十分簡(jiǎn)單?？梢杂靡粋€(gè)詞來(lái)概括：冗余。即數(shù)據(jù)庫(kù)中任何一部分被破壞的或不正確的數(shù)據(jù)可以根據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)別處的冗余數(shù)據(jù)來(lái)重建?；謴?fù)機(jī)制涉及的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是： 第一，如何建立冗余數(shù)據(jù)； 第二，如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)。建立冗余數(shù)據(jù)最常用的技術(shù)是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)和登記日志文件。通常在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，這兩種方法是一起使用的。2024/9/6

49數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)后備副本或后援副本轉(zhuǎn)儲(chǔ)周期靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)和增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)登記日志文件日志文件的格式和內(nèi)容記錄為單位和數(shù)據(jù)塊為單位日志文件的作用登記日志文件：“先寫日志文件”的原則恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)2024/9/6

50轉(zhuǎn)儲(chǔ)DBA定期地將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制到磁帶或另一個(gè)磁盤上保存起來(lái)的過(guò)程后備副本或后援副本：備用的數(shù)據(jù)文本靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間不允許（或不存在）對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行任何存取、修改活動(dòng)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間允許對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存取或修改即轉(zhuǎn)儲(chǔ)和用戶事務(wù)可以并發(fā)執(zhí)行海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)每次轉(zhuǎn)儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)庫(kù)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)每次只轉(zhuǎn)儲(chǔ)上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)后更新過(guò)的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)2024/9/6

51靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)簡(jiǎn)單降低數(shù)據(jù)庫(kù)的可用性動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束時(shí)后援副本上的數(shù)據(jù)并不能保證正確有效示例：在轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間的某時(shí)刻T1系統(tǒng)把數(shù)據(jù)A=100轉(zhuǎn)儲(chǔ)到了磁帶上，而在時(shí)刻T2，某一事務(wù)對(duì)A進(jìn)行了修改使A=200。轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束，后援副本上的A已是過(guò)時(shí)的數(shù)據(jù)了。為此，必須把轉(zhuǎn)儲(chǔ)間各事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改活動(dòng)登記下來(lái)，建立日志文件（logfile）。這樣，后援副本加上日志文件就能把數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到某一時(shí)刻的正確狀態(tài)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)（續(xù)）2024/9/6

52日志文件用來(lái)記錄對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)每一次更新活動(dòng)的文件登記日志文件登記記錄主要包括：執(zhí)行操作的事務(wù)標(biāo)識(shí)、操作類型、更新前數(shù)據(jù)的舊值（對(duì)插入操作而言此項(xiàng)為空值）、更新后的新值（對(duì)刪除操作而言此項(xiàng)為空值）登記次序嚴(yán)格按并行事務(wù)操作執(zhí)行的時(shí)間次序，同時(shí)遵循“先寫日志文件”的規(guī)則。登記日志文件2024/9/6

53事務(wù)恢復(fù)利用日志文件恢復(fù)事務(wù)的過(guò)程分為二步：從頭掃描日志文件，找出哪些事務(wù)在故障發(fā)生時(shí)已經(jīng)結(jié)束（這些事務(wù)有BEGINTRANSACTION和COMMIT記錄），哪些事務(wù)尚未結(jié)束（這些事務(wù)有BEGINTRANSACTION記錄，無(wú)COMMIT記錄）。對(duì)尚未結(jié)束的事務(wù)進(jìn)行撤銷（也稱UNDO）處理，對(duì)已經(jīng)結(jié)束的事務(wù)進(jìn)行重做（REDO）處理。UNDO處理的方法：反向掃描日志文件，對(duì)每個(gè)UNDO事務(wù)的更新操作執(zhí)行反操作。REDO處理的方法：正向掃描日志文件，重新執(zhí)行登記的操作。利用轉(zhuǎn)儲(chǔ)和日志文件可以有效的恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)?；謴?fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)（續(xù)）2024/9/6

54正常運(yùn)行

轉(zhuǎn)儲(chǔ)

運(yùn)行事務(wù)故障發(fā)生點(diǎn)TaTbTf重裝后備副本重新運(yùn)行事務(wù)

恢復(fù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)2024/9/6

55正常運(yùn)行

靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

運(yùn)行事務(wù)故障發(fā)生點(diǎn)TaTbTf

登記日志文件重裝后備副本利用日志文件恢復(fù)事務(wù)介質(zhì)故障恢復(fù)

繼續(xù)運(yùn)行

登記日志文件利用日志文件恢復(fù)2024/9/6

56恢復(fù)策略事務(wù)故障的恢復(fù)發(fā)生后由系統(tǒng)自動(dòng)完成系統(tǒng)故障的恢復(fù)重啟系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動(dòng)完成介質(zhì)故障的恢復(fù)由DBA重裝數(shù)據(jù)庫(kù)具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像恢復(fù)策略2024/9/6

57BEGINTRANSACTION

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)帳’；

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；}事務(wù)內(nèi)部的故障2024/9/6

58事務(wù)內(nèi)部的故障事務(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。這類非預(yù)期的故障稱為事務(wù)故障。如:運(yùn)算溢出；并發(fā)事務(wù)發(fā)生死鎖而被選中撤消該事務(wù)、違反了某些完整性限制等。事務(wù)故障意味著：事務(wù)沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的終點(diǎn)（COMMIT或者顯式的ROLLBACK）；數(shù)據(jù)庫(kù)可能處于不正確狀態(tài)。2024/9/6

59事務(wù)撤消(UNDO)恢復(fù)程序要在不影響其它事務(wù)運(yùn)行的情況下:強(qiáng)行回滾（ROLLBACK）該事務(wù)，即撤消該事務(wù)已經(jīng)作出的任何對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改，使得該事務(wù)好象根本沒(méi)有啟動(dòng)一樣。這類恢復(fù)操作稱為事務(wù)撤消（UNDO）。2024/9/6

60事務(wù)故障的恢復(fù)事務(wù)故障的恢復(fù)是由系統(tǒng)自動(dòng)完成的，對(duì)用戶是透明的。系統(tǒng)的恢復(fù)步驟是：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(kù)。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。

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61系統(tǒng)故障系統(tǒng)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)。例如特定類型的硬件錯(cuò)誤（CPU故障）;操作系統(tǒng)故障;DBMS代碼錯(cuò)誤突然停電等等。為保證數(shù)據(jù)一致性，恢復(fù)子系統(tǒng)必須在系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí):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);重做（REDO）所有已提交的事務(wù)，以將數(shù)據(jù)庫(kù)真正恢復(fù)到一致狀態(tài)。2024/9/6

62系統(tǒng)故障的恢復(fù)系統(tǒng)故障的恢復(fù)是由系統(tǒng)在重新啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)完成的，不需要用戶干