1、An Introduction to Database System,中國人民大學(xué)信息學(xué)院,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論An Introduction to Database System第十章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù),An Introduction to Database System,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

2、 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),An Introduction to Database System,10.1 事務(wù)的基本概念,一、事務(wù)定義二、事務(wù)的特性,An Introduction to Database System,一、事務(wù)(Transaction),定義一個(gè)數(shù)據(jù)庫操作序列一個(gè)不可分割的工作單位恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位事務(wù)和程序比較在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，一個(gè)事務(wù)可以是一條或多條

3、SQL語句,也可以包含一個(gè)或多個(gè)程序。一個(gè)程序通常包含多個(gè)事務(wù),An Introduction to Database System,定義事務(wù),顯式定義方式 BEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSACTION SQL 語句1 SQL 語句1 SQL

4、 語句2 SQL 語句2 。。。。。 。。。。。 COMMIT ROLLBACK隱式方式當(dāng)用戶沒有顯式地定義事務(wù)時(shí)，DBMS按缺省規(guī)定自動劃分事務(wù)

5、,An Introduction to Database System,二、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 ）,An Introduction to Database System,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

6、 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),An Introduction to Database System,10.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述,故障是不可避免的系統(tǒng)故障：計(jì)算機(jī)軟、硬件故障人為故障：操作員的失誤、惡意的破壞等。數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)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)),An Introduction to Databa

7、se System,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),An Introduction to Database System,故障的種類,事務(wù)內(nèi)部的故障系統(tǒng)故障介質(zhì)故障計(jì)算機(jī)病毒,An Introduction to Database

8、 System,一、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,An Introduction to Database System,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。 BEGIN TRANSACTION 讀賬戶甲的余額BALANCE； BALANCE=BALANCE

9、-AMOUNT；(AMOUNT 為轉(zhuǎn)賬金額) 寫回BALANCE； IF(BALANCE < 0 ) THEN { 打印'金額不足，不能轉(zhuǎn)賬'； 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+AM

10、OUNT； 寫回BALANCE1； COMMIT； },An Introduction to Database System,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

11、確狀態(tài)。,An Introduction to Database System,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等 以后，事務(wù)故障僅指這類非預(yù)期的故障事務(wù)故障的恢復(fù)：撤消事務(wù)（UNDO）,An Introduction to Database System,二、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

12、何事件，使得系統(tǒng)要重新啟動。 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,An Introduction to Database System,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DBMS代碼錯(cuò)誤系統(tǒng)斷電,An Introduction to Database System,系統(tǒng)故障的恢復(fù),發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，事務(wù)未提交恢復(fù)策略：強(qiáng)行

13、撤消（UNDO）所有未完成事務(wù)發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，事務(wù)已提交，但緩沖區(qū)中的信息尚未完全寫回到磁盤上?；謴?fù)策略：重做（REDO）所有已提交的事務(wù),An Introduction to Database System,三、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操作系統(tǒng)的某種潛在錯(cuò)誤瞬時(shí)強(qiáng)磁場干擾,An Introduction to Database System,介質(zhì)故障的恢復(fù),裝入數(shù)據(jù)庫發(fā)生介質(zhì)故障前某個(gè)時(shí)刻

14、的數(shù)據(jù)副本重做自此時(shí)始的所有成功事務(wù)，將這些事務(wù)已提交的結(jié)果重新記入數(shù)據(jù)庫,,,An Introduction to Database System,四、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危害破壞、盜竊系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)破壞系統(tǒng)文件,An Introduction to Database System,故障小結(jié),各類故障，對數(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

15、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。,An Introduction to Database System,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),An Introduction to Database Sy

16、stem,10.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù),恢復(fù)操作的基本原理：冗余利用存儲在系統(tǒng)其它地方的冗余數(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)機(jī)制涉及的關(guān)鍵問題如何建立冗余數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲（backup）登錄日志文件（logging） 如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫恢復(fù),An Introduction to Database System,10.4.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲,一、什么是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲二、轉(zhuǎn)儲方法,An Introduction

17、 to Database System,一、什么是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲,轉(zhuǎn)儲是指DBA將整個(gè)數(shù)據(jù)庫復(fù)制到磁帶或另一個(gè)磁盤上保存起來的過程，備用的數(shù)據(jù)稱為后備副本或后援副本如何使用數(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)儲時(shí)的狀態(tài),An Introduction to Database System,二、轉(zhuǎn)儲方法,1．靜態(tài)轉(zhuǎn)儲與動態(tài)轉(zhuǎn)儲2．海量轉(zhuǎn)儲與增量轉(zhuǎn)儲3．轉(zhuǎn)儲方法小結(jié),An Introduction to

18、 Database System,靜態(tài)轉(zhuǎn)儲,在系統(tǒng)中無運(yùn)行事務(wù)時(shí)進(jìn)行的轉(zhuǎn)儲操作轉(zhuǎn)儲開始時(shí)數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài)轉(zhuǎn)儲期間不允許對數(shù)據(jù)庫的任何存取、修改活動得到的一定是一個(gè)數(shù)據(jù)一致性的副本 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單缺點(diǎn)：降低了數(shù)據(jù)庫的可用性轉(zhuǎn)儲必須等待正運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束 新的事務(wù)必須等轉(zhuǎn)儲結(jié)束,An Introduction to Database System,動態(tài)轉(zhuǎn)儲,轉(zhuǎn)儲操作與用戶事務(wù)并發(fā)進(jìn)行轉(zhuǎn)儲期間允許對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存取或修改

19、優(yōu)點(diǎn)不用等待正在運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束不會影響新事務(wù)的運(yùn)行動態(tài)轉(zhuǎn)儲的缺點(diǎn)不能保證副本中的數(shù)據(jù)正確有效[例]在轉(zhuǎn)儲期間的某個(gè)時(shí)刻Tc，系統(tǒng)把數(shù)據(jù)A=100轉(zhuǎn)儲到磁帶上，而在下一時(shí)刻Td，某一事務(wù)將A改為200。轉(zhuǎn)儲結(jié)束后，后備副本上的A已是過時(shí)的數(shù)據(jù)了,An Introduction to Database System,動態(tài)轉(zhuǎn)儲,利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲得到的副本進(jìn)行故障恢復(fù)需要把動態(tài)轉(zhuǎn)儲期間各事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改活動登記下來，建立日志文件

20、后備副本加上日志文件才能把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到某一時(shí)刻的正確狀態(tài),An Introduction to Database System,2．海量轉(zhuǎn)儲與增量轉(zhuǎn)儲,海量轉(zhuǎn)儲: 每次轉(zhuǎn)儲全部數(shù)據(jù)庫增量轉(zhuǎn)儲: 只轉(zhuǎn)儲上次轉(zhuǎn)儲后更新過的數(shù)據(jù)海量轉(zhuǎn)儲與增量轉(zhuǎn)儲比較從恢復(fù)角度看，使用海量轉(zhuǎn)儲得到的后備副本進(jìn)行恢復(fù)往往更方便但如果數(shù)據(jù)庫很大，事務(wù)處理又十分頻繁，則增量轉(zhuǎn)儲方式更實(shí)用更有效,An Introduction to Database Sy

21、stem,3．轉(zhuǎn)儲方法小結(jié),轉(zhuǎn)儲方法分類,An Introduction to Database System,10.4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù),10.4.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲10.4.2 登記日志文件,An Introduction to Database System,10.4.2 登記日志文件,一、日志文件的格式和內(nèi)容二、日志文件的作用三、登記日志文件,An Introduction to Database System,一、日志文

22、件的格式和內(nèi)容,什么是日志文件日志文件(log)是用來記錄事務(wù)對數(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,An Introduction to Database System,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(BEGIN TRANSACTION)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

23、日志文件中的一個(gè)日志記錄 (log record),An Introduction to Database System,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（標(biāo)明是哪個(gè)事務(wù)） 操作類型（插入、刪除或修改）操作對象（記錄內(nèi)部標(biāo)識）更新前數(shù)據(jù)的舊值（對插入操作而言，此項(xiàng)為空值）更新后數(shù)據(jù)的新值（對刪除操作而言, 此項(xiàng)為空值）,An Introduction to Database Sy

24、stem,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（標(biāo)明是那個(gè)事務(wù)）被更新的數(shù)據(jù)塊,An Introduction to Database System,二、日志文件的作用,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),An Introduction to Database System,利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲副本和日志文件進(jìn)行恢復(fù),,靜態(tài)轉(zhuǎn)儲 運(yùn)行事務(wù)

25、正常運(yùn)行 ─┼───────┼───────────── Ta 　　　Tb Tf └──────────── 重裝后備副本 利用日志文件恢復(fù) 繼續(xù)運(yùn)行恢復(fù) ─┼───────┼┈ ┈ ┈ ┈ ┈ ┈ ┈ ┈ ┼────,登記日志文件,↓,An In

26、troduction to Database System,利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲副本和日志文件進(jìn)行恢復(fù)（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)儲在Tb時(shí)刻轉(zhuǎn)儲完畢，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DBA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),An Introduction to Databas

27、e System,三、登記日志文件,基本原則登記的次序嚴(yán)格按并行事務(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,An Introduction to Database System,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

28、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，并不會影響數(shù)據(jù)庫的正確性,An Introduction to Database System,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

29、10.8 小結(jié),An Introduction to Database System,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),An Introduction to Database System,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)應(yīng)利用日志文件撤消（UNDO）此事務(wù)已對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行的修改事務(wù)故

30、障的恢復(fù)由系統(tǒng)自動完成，對用戶是透明的，不需要用戶干預(yù),An Introduction to Database System,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

31、修改后值,An Introduction to Database System,事務(wù)故障的恢復(fù)步驟,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。,An Introduction to Database System,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),An Int

32、roduction to Database System,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)對數(shù)據(jù)庫的更新已寫入數(shù)據(jù)庫已提交事務(wù)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(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)在重新啟動時(shí)自動完成，不需要用戶干預(yù),An Introduction to Database System,系統(tǒng)故障的恢

33、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BEGIN TRANSACTION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BEGIN TRANSACTION記錄，無相應(yīng)的COMMIT記錄,An Introduction to Database System,系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟,2. 對撤銷(Undo)隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行撤

34、銷(UNDO)處理反向掃描日志文件，對每個(gè)UNDO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，對每個(gè)REDO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,An Introduction to Database System,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)1

35、0.5.3 介質(zhì)故障的恢復(fù),An Introduction to Database System,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),An Introduction to Database System,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)儲副本) ，使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到最近一次轉(zhuǎn)儲時(shí)的一致性狀態(tài)。對于靜態(tài)轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)庫副本，裝入后數(shù)據(jù)庫即處于一致性狀態(tài)對

36、于動態(tài)轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)庫副本，還須同時(shí)裝入轉(zhuǎn)儲時(shí)刻的日志文件副本，利用與恢復(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)。,An Introduction to Database System,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，將其記入重做隊(duì)列。然后正向掃描日志文件，對重做隊(duì)列中的所有事務(wù)進(jìn)行重做

37、處理。即將日志記錄中“更新后的值”寫入數(shù)據(jù)庫。,An Introduction to Database System,介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）,介質(zhì)故障的恢復(fù)需要DBA介入DBA的工作重裝最近轉(zhuǎn)儲的數(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DBMS完成,An Introduction to Database System,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

38、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),An Introduction to Database System,10.6 具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù),一、問題的提出二、檢查點(diǎn)技術(shù)三、利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略,An Introduction to Database System,一、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

39、REDO處理：重新執(zhí)行，浪費(fèi)了大量時(shí)間,An Introduction to Database System,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態(tài)地維護(hù)日志,An Introduction to Database System,二、檢查點(diǎn)技術(shù),檢查點(diǎn)記錄的內(nèi)容1. 建立檢查點(diǎn)時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單2. 這些

40、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,An Introduction to Database System,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,An Introduction to Database System,動態(tài)維護(hù)日志文件的方法,動態(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

41、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,An Introduction to Database System,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),An Introduct

42、ion to Database System,三、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)，沒有必要對事務(wù)T執(zhí)行REDO操作,An Introduction to Database System,利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）,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)

43、策略,An Introduction to Database System,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，它們對數(shù)據(jù)庫所做的修改在故

44、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REDOT1在檢查點(diǎn)之前已提交，所以不必執(zhí)行REDO操作,An Introduction to Database System,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,An Introduction to Database System,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

45、所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單ACTIVE-LIST建立兩個(gè)事務(wù)隊(duì)列UNDO-LIST REDO-LIST 把ACTIVE-LIST暫時(shí)放入U(xiǎn)NDO-LIST隊(duì)列，REDO隊(duì)列暫為空。,An Introduction to Database System,利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）,3.從檢查點(diǎn)開始正向掃描日志文件，直到日志文件結(jié)束如有新開始的事務(wù)Ti，把Ti暫時(shí)放入U(xiǎn)NDO-LIST隊(duì)列如有提交的事務(wù)Tj，把Tj從UNDO-LIS

46、T隊(duì)列移到REDO-LIST隊(duì)列4.對UNDO-LIST中的每個(gè)事務(wù)執(zhí)行UNDO操作 對REDO-LIST中的每個(gè)事務(wù)執(zhí)行REDO操作,An Introduction to Database System,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

47、 小結(jié),An Introduction to Database System,10.7 數(shù)據(jù)庫鏡像,介質(zhì)故障是對系統(tǒng)影響最為嚴(yán)重的一種故障，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)庫的可用性介質(zhì)故障恢復(fù)比較費(fèi)時(shí)為預(yù)防介質(zhì)故障，DBA必須周期性地轉(zhuǎn)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）,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）,數(shù)據(jù)庫鏡像DBMS自動把整個(gè)數(shù)據(jù)庫或其中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)復(fù)制到另

48、一個(gè)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(dāng)主數(shù)據(jù)庫更新時(shí)，DBMS自動把更新后的數(shù)據(jù)復(fù)制過去（如下圖所示）,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫鏡像的用途,出現(xiàn)介質(zhì)故障時(shí)可由鏡像磁盤繼續(xù)提供使用 同時(shí)DBMS自動利用鏡像磁盤數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)不需要關(guān)閉系統(tǒng)和重裝數(shù)據(jù)庫副本(如下圖

49、所示),An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）,沒有出現(xiàn)故障時(shí)可用于并發(fā)操作一個(gè)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,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）,頻繁地復(fù)制數(shù)據(jù)自然會降低系統(tǒng)運(yùn)行效率在實(shí)際應(yīng)用中用戶往往只選擇對關(guān)鍵數(shù)據(jù)和日志文件鏡像，而不是對整個(gè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行鏡像,An Intro

50、duction to Database System,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),An Introduction to Database System,10.8 小結(jié),如果數(shù)據(jù)庫只包含成功事務(wù)提交的結(jié)果，就說數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài)。保證數(shù)

51、據(jù)一致性是對數(shù)據(jù)庫的最基本的要求。事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位DBMS保證系統(tǒng)中一切事務(wù)的原子性、一致性、隔離性和持續(xù)性,An Introduction to Database System,小結(jié)（續(xù)）,DBMS必須對事務(wù)故障、系統(tǒng)故障和介質(zhì)故障進(jìn)行恢復(fù)恢復(fù)中最經(jīng)常使用的技術(shù)：數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲和登記日志文件恢復(fù)的基本原理：利用存儲在后備副本、日志文件和數(shù)據(jù)庫鏡像中的冗余數(shù)據(jù)來重建數(shù)據(jù)庫,An Introduction to Databa

52、se System,小結(jié)（續(xù)）,常用恢復(fù)技術(shù)事務(wù)故障的恢復(fù)UNDO系統(tǒng)故障的恢復(fù)UNDO + REDO介質(zhì)故障的恢復(fù)重裝備份并恢復(fù)到一致性狀態(tài) + REDO,An Introduction to Database System,小結(jié)（續(xù)）,提高恢復(fù)效率的技術(shù)檢查點(diǎn)技術(shù)可以提高系統(tǒng)故障的恢復(fù)效率可以在一定程度上提高利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲備份進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)的效率鏡像技術(shù)鏡像技術(shù)可以改善介質(zhì)故障的恢復(fù)效率,An Introduc