《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》第5版原版授課-第10章

《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》第5版原版授課-第10章第一頁，共98頁。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)的實現(xiàn)技術(shù)10.5恢復(fù)策略10.6具有檢查點的恢復(fù)技術(shù)10.7數(shù)據(jù)庫鏡像10.8小結(jié)第二頁，共98頁。10.1事務(wù)的基本概念1.事務(wù)2.事務(wù)的ACID特性第三頁，共98頁。1.事務(wù)事務(wù)(Transaction)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。事務(wù)和程序是兩個概念在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，一個事務(wù)可以是一條SQL語句，一組SQL語句或整個程序一個程序通常包含多個事務(wù)事務(wù)是恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位第四頁，共98頁。定義事務(wù)顯式定義方式

BEGINTRANSACTIONBEGINTRANSACTIONSQL語句1SQL語句1

SQL語句2SQL語句2

。。。。。。。。。。

COMMITROLLBACK隱式方式當(dāng)用戶沒有顯式地定義事務(wù)時，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)按缺省規(guī)定自動劃分事務(wù)事務(wù)異常終止事務(wù)運行的過程中發(fā)生了故障，不能繼續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)將事務(wù)中對數(shù)據(jù)庫的所有已完成的操作全部撤銷事務(wù)滾回到開始時的狀態(tài)事務(wù)正常結(jié)束提交事務(wù)的所有操作（讀+更新）事務(wù)中所有對數(shù)據(jù)庫的更新寫回到磁盤上的物理數(shù)據(jù)庫中第五頁，共98頁。事務(wù)結(jié)束COMMIT事務(wù)正常結(jié)束提交事務(wù)的所有操作（讀+更新）事務(wù)中所有對數(shù)據(jù)庫的更新寫回到磁盤上的物理數(shù)據(jù)庫中ROLLBACK事務(wù)異常終止事務(wù)運行的過程中發(fā)生了故障，不能繼續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)將事務(wù)中對數(shù)據(jù)庫的所有已完成的操作全部撤銷事務(wù)滾回到開始時的狀態(tài)第六頁，共98頁。10.1事務(wù)的基本概念1.事務(wù)2.事務(wù)的ACID特性第七頁，共98頁。2.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）第八頁，共98頁。（1）原子性事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位事務(wù)中包括的諸操作要么都做，要么都不做第九頁，共98頁。（2）一致性事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個一致性狀態(tài)變到另一個一致性狀態(tài)一致性狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中只包含成功事務(wù)提交的結(jié)果不一致狀態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行中發(fā)生故障，有些事務(wù)尚未完成就被迫中斷；這些未完成事務(wù)對數(shù)據(jù)庫所做的修改有一部分已寫入物

理數(shù)據(jù)庫，這時數(shù)據(jù)庫就處于一種不正確的狀態(tài)第十頁，共98頁。一致性與原子性銀行轉(zhuǎn)帳：從帳號A中取出一萬元，存入帳號B。定義一個事務(wù)，該事務(wù)包括兩個操作這兩個操作要么全做，要么全不做全做或者全不做，數(shù)據(jù)庫都處于一致性狀態(tài)。如果只做一個操作，用戶邏輯上就會發(fā)生錯誤，少了一

萬元，數(shù)據(jù)庫就處于不一致性狀態(tài)。

B=B+1

A=A-1BA第十一頁，共98頁。（3）隔離性一個事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾一個事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對其他并發(fā)事務(wù)是隔離的并發(fā)執(zhí)行的各個事務(wù)之間不能互相干擾第十二頁，共98頁。（4）持續(xù)性持續(xù)性也稱永久性（Permanence）一個事務(wù)一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的。接下來的其他操作或故障不應(yīng)該對其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。第十三頁，共98頁。事務(wù)的特性保證事務(wù)ACID特性是事務(wù)處理的任務(wù)破壞事務(wù)ACID特性的因素（1）

多個事務(wù)并行運行時，不同事務(wù)的操作交叉執(zhí)行數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須保證多個事務(wù)的交叉運行不影響這些事務(wù)的隔離性（2）事務(wù)在運行過程中被強行停止數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須保證被強行終止的事務(wù)對數(shù)據(jù)庫和其他事務(wù)沒有任何影響第十四頁，共98頁。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)的實現(xiàn)技術(shù)10.5恢復(fù)策略10.6具有檢查點的恢復(fù)技術(shù)10.7數(shù)據(jù)庫鏡像10.8小結(jié)第十五頁，共98頁。10.2數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述故障是不可避免的計算機硬件故障軟件的錯誤操作員的失誤惡意的破壞故障的影響運行事務(wù)非正常中斷，影響數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性破壞數(shù)據(jù)庫，全部或部分丟失數(shù)據(jù)第十六頁，共98頁。數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述（續(xù)）數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須具有把數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(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)庫的恢復(fù)管理系統(tǒng)對故障的對策恢復(fù)子系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的一個重要組成部分恢復(fù)技術(shù)是衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)第十七頁，共98頁。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)的實現(xiàn)技術(shù)10.5恢復(fù)策略10.6具有檢查點的恢復(fù)技術(shù)10.7數(shù)據(jù)庫鏡像10.8小結(jié)第十八頁，共98頁。故障的種類1.事務(wù)內(nèi)部的故障2.系統(tǒng)故障3.介質(zhì)故障4.計算機病毒第十九頁，共98頁。1.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，不能由事務(wù)程序處理的。第二十頁，共98頁。事務(wù)內(nèi)部的故障（續(xù)）例如，銀行轉(zhuǎn)賬事務(wù)，這個事務(wù)把一筆金額從一個賬戶甲轉(zhuǎn)給另一個賬戶乙。

BEGINTRANSACTION

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)賬’；

/*事務(wù)內(nèi)部可能造成事務(wù)被回滾的情況*/

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;}第二十一頁，共98頁。事務(wù)內(nèi)部的故障（續(xù)）這個例子所包括的兩個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)庫到正確狀態(tài)。第二十二頁，共98頁。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而被終止等以后，事務(wù)故障僅指這類非預(yù)期的故障第二十三頁，共98頁。事務(wù)內(nèi)部的故障（續(xù)）事務(wù)故障意味著事務(wù)沒有達到預(yù)期的終點(COMMIT或者顯式的ROLLBACK)數(shù)據(jù)庫可能處于不正確狀態(tài)。事務(wù)故障的恢復(fù)：事務(wù)撤消（UNDO）強行回滾（ROLLBACK）該事務(wù)撤銷該事務(wù)已經(jīng)作出的任何對數(shù)據(jù)庫的修改，使得該事務(wù)象根本沒有啟動一樣第二十四頁，共98頁。2.系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障稱為軟故障，是指造成系統(tǒng)停止運轉(zhuǎn)的任何事件，使得系統(tǒng)要重新啟動。整個系統(tǒng)的正常運行突然被破壞所有正在運行的事務(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)的信息全部丟失第二十五頁，共98頁。系統(tǒng)故障的常見原因特定類型的硬件錯誤（如CPU故障）操作系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)代碼錯誤系統(tǒng)斷電第二十六頁，共98頁。系統(tǒng)故障的恢復(fù)發(fā)生系統(tǒng)故障時，一些尚未完成的事務(wù)的結(jié)果可能已送入物理數(shù)據(jù)庫，造成數(shù)據(jù)庫可能處于不正確狀態(tài)?；謴?fù)策略：系統(tǒng)重新啟動時，恢復(fù)程序讓所有非正常終止的事務(wù)回滾，強行撤消（UNDO）所有未完成事務(wù)第二十七頁，共98頁。系統(tǒng)故障的恢復(fù)發(fā)生系統(tǒng)故障時，有些已完成的事務(wù)可能有一部分甚至全部留在緩沖區(qū)，尚未寫回到磁盤上的物理數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)故障使得這些事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改部分或全部丟失恢復(fù)策略：系統(tǒng)重新啟動時，恢復(fù)程序需要重做（REDO）所有已提交的事務(wù)第二十八頁，共98頁。3.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瞬時強磁場干擾介質(zhì)故障破壞數(shù)據(jù)庫或部分數(shù)據(jù)庫，并影響正在存取這部分數(shù)據(jù)的所有事務(wù)介質(zhì)故障比前兩類故障的可能性小得多，但破壞性大得多第二十九頁，共98頁。4.計算機病毒計算機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算機程序可以繁殖和傳播，造成對計算機系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫的危害計算機病毒種類小的病毒只有20條指令，不到50B大的病毒像一個操作系統(tǒng)，由上萬條指令組成第三十頁，共98頁。計算機病毒（續(xù)）計算機病毒的危害有的病毒傳播很快，一旦侵入系統(tǒng)就馬上摧毀系統(tǒng)有的病毒有較長的潛伏期，計算機在感染后數(shù)天或數(shù)月才開始發(fā)病有的病毒感染系統(tǒng)所有的程序和數(shù)據(jù)有的只對某些特定的程序和數(shù)據(jù)感興趣計算機病毒已成為計算機系統(tǒng)的主要威脅，自然也是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要威脅數(shù)據(jù)庫一旦被破壞仍要用恢復(fù)技術(shù)把數(shù)據(jù)庫加以恢復(fù)第三十一頁，共98頁。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)的運行被非正常終止造成的。第三十二頁，共98頁?；謴?fù)恢復(fù)操作的基本原理：冗余利用存儲在系統(tǒng)別處的冗余數(shù)據(jù)來重建數(shù)據(jù)庫中已被破壞或不正確的那部分數(shù)據(jù)恢復(fù)的實現(xiàn)技術(shù)：復(fù)雜一個大型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，恢復(fù)子系統(tǒng)的代碼要占全部代碼的10%以上第三十三頁，共98頁。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)的實現(xiàn)技術(shù)10.5恢復(fù)策略10.6具有檢查點的恢復(fù)技術(shù)10.7數(shù)據(jù)庫鏡像10.8小結(jié)第三十四頁，共98頁。10.4恢復(fù)的實現(xiàn)技術(shù)恢復(fù)機制涉及的關(guān)鍵問題1.如何建立冗余數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲（backup）登記日志文件（logging）2.如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實施數(shù)據(jù)庫恢復(fù)

第三十五頁，共98頁。10.4恢復(fù)的實現(xiàn)技術(shù)10.4.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲10.4.2登記日志文件第三十六頁，共98頁。10.4.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲1.什么是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲2.轉(zhuǎn)儲方法第三十七頁，共98頁。1.什么是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲是指數(shù)據(jù)庫管理員定期地將整個數(shù)據(jù)庫復(fù)制到磁帶、磁盤或其他存儲介質(zhì)上保存起來的過程備用的數(shù)據(jù)文本稱為后備副本(backup)或后援副本第三十八頁，共98頁。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲（續(xù)）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)儲時的狀態(tài)要想恢復(fù)到故障發(fā)生時的狀態(tài)，必須重新運行自轉(zhuǎn)儲以后的所有更新事務(wù)第三十九頁，共98頁。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲（續(xù)）

故障發(fā)生點

轉(zhuǎn)儲

運行事務(wù)正常運行─┼───────┼─────────↓────

Ta

Tb

Tf

重裝后備副本重新運行事務(wù)恢復(fù)

─┼───────┴－－－－－－－－－－－→[例]轉(zhuǎn)儲和恢復(fù)第四十頁，共98頁。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲（續(xù)）上圖中：系統(tǒng)在Ta時刻停止運行事務(wù)，進行數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲在Tb時刻轉(zhuǎn)儲完畢，得到Tb時刻的數(shù)據(jù)庫一致性副本系統(tǒng)運行到Tf時刻發(fā)生故障為恢復(fù)數(shù)據(jù)庫，首先由數(shù)據(jù)庫管理員重裝數(shù)據(jù)庫后備副本，將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)至Tb時刻的狀態(tài)重新運行自Tb～Tf時刻的所有更新事務(wù)，把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到故障發(fā)生前的一致狀態(tài)第四十一頁，共98頁。2.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)第四十二頁，共98頁。（1）靜態(tài)轉(zhuǎn)儲與動態(tài)轉(zhuǎn)儲靜態(tài)轉(zhuǎn)儲在系統(tǒng)中無運行事務(wù)時進行的轉(zhuǎn)儲操作轉(zhuǎn)儲開始時數(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數(shù)據(jù)一致性的副本優(yōu)點：實現(xiàn)簡單缺點：降低了數(shù)據(jù)庫的可用性轉(zhuǎn)儲必須等待正運行的用戶事務(wù)結(jié)束新的事務(wù)必須等轉(zhuǎn)儲結(jié)束第四十三頁，共98頁。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲與動態(tài)轉(zhuǎn)儲（續(xù)）動態(tài)轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲操作與用戶事務(wù)并發(fā)進行轉(zhuǎn)儲期間允許對數(shù)據(jù)庫進行存取或修改優(yōu)點不用等待正在運行的用戶事務(wù)結(jié)束不會影響新事務(wù)的運行動態(tài)轉(zhuǎn)儲的缺點不能保證副本中的數(shù)據(jù)正確有效例在轉(zhuǎn)儲期間的某時刻Tc，系統(tǒng)把數(shù)據(jù)A=100轉(zhuǎn)儲到磁帶上，而在下一時刻Td，某一事務(wù)將A改為200。

后備副本上的A過時了第四十四頁，共98頁。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲與動態(tài)轉(zhuǎn)儲（續(xù)）利用動態(tài)轉(zhuǎn)儲得到的副本進行故障恢復(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，建立日志文件后備副本加上日志文件就能把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到某一時刻的正確狀態(tài)第四十五頁，共98頁。（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行恢復(fù)往往更方便如果數(shù)據(jù)庫很大，事務(wù)處理又十分頻繁，則增量轉(zhuǎn)儲方式更實用更有效第四十六頁，共98頁。（3）轉(zhuǎn)儲方法小結(jié)轉(zhuǎn)儲方法分類

轉(zhuǎn)儲狀態(tài)動態(tài)轉(zhuǎn)儲靜態(tài)轉(zhuǎn)儲海量轉(zhuǎn)儲動態(tài)海量轉(zhuǎn)儲靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲增量轉(zhuǎn)儲動態(tài)增量轉(zhuǎn)儲靜態(tài)增量轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲方式第四十七頁，共98頁。10.4恢復(fù)的實現(xiàn)技術(shù)10.4.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲10.4.2登記日志文件第四十八頁，共98頁。10.4.2登記日志文件1.日志文件的格式和內(nèi)容2.日志文件的作用3.登記日志文件第四十九頁，共98頁。1.日志文件的格式和內(nèi)容什么是日志文件日志文件(logfile)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第五十頁，共98頁。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)容各個事務(wù)的開始標(biāo)記(BEGINTRANSACTION)各個事務(wù)的結(jié)束標(biāo)記(COMMIT或ROLLBACK)各個事務(wù)的所有更新操作以上均作為日志文件中的一個日志記錄(logrecord)第五十一頁，共98頁。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)明是哪個事務(wù)）操作類型（插入、刪除或修改）操作對象（記錄ID、BlockNO.）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）第五十二頁，共98頁。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)識被更新的數(shù)據(jù)塊第五十三頁，共98頁。2.日志文件的作用用途進行事務(wù)故障恢復(fù)進行系統(tǒng)故障恢復(fù)協(xié)助后備副本進行介質(zhì)故障恢復(fù)第五十四頁，共98頁。日志文件的作用（續(xù)）具體作用事務(wù)故障恢復(fù)和系統(tǒng)故障恢復(fù)必須用日志文件。在動態(tài)轉(zhuǎn)儲方式中必須建立日志文件，后備副本和日志文件結(jié)合起來才能有效地恢復(fù)數(shù)據(jù)庫。第五十五頁，共98頁。日志文件的作用（續(xù)）在靜態(tài)轉(zhuǎn)儲方式中，也可以建立日志文件。當(dāng)數(shù)據(jù)庫毀壞后可重新裝入后援副本把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲結(jié)束時刻的正確狀態(tài)利用日志文件，把已完成的事務(wù)進行重做處理對故障發(fā)生時尚未完成的事務(wù)進行撤銷處理不必重新運行那些已完成的事務(wù)程序就可把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到故障前某一時刻的正確狀態(tài)第五十六頁，共98頁。日志文件的作用（續(xù)）

故障發(fā)生點靜態(tài)轉(zhuǎn)儲運行事務(wù)↓正常運行─┼──────┼──────────┼──

Ta

TbTf

登記日志文件└───────────

重裝后備副本利用日志文件恢復(fù)事務(wù)繼續(xù)運行介質(zhì)故障恢復(fù)─────────┴－－－－－－－－－－－－－┴─────〉

登記日志文件└─────〉利用日志文件恢復(fù)第五十七頁，共98頁。3.登記日志文件為保證數(shù)據(jù)庫是可恢復(fù)的，登記日志文件時必須遵循兩條原則登記的次序嚴格按并發(fā)事務(wù)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

日志文件中寫數(shù)據(jù)庫操作：把對數(shù)據(jù)的修改寫到數(shù)據(jù)庫中第五十八頁，共98頁。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(fù)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(fù)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)庫的正確性第五十九頁，共98頁。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)的實現(xiàn)技術(shù)10.5恢復(fù)策略10.6具有檢查點的恢復(fù)技術(shù)10.7數(shù)據(jù)庫鏡像10.8小結(jié)第六十頁，共98頁。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)第六十一頁，共98頁。10.5.1事務(wù)故障的恢復(fù)事務(wù)故障：事務(wù)在運行至正常終止點前被終止恢復(fù)方法由恢復(fù)子系統(tǒng)利用日志文件撤消（UNDO）此事務(wù)已對數(shù)據(jù)庫進行的修改事務(wù)故障的恢復(fù)由系統(tǒng)自動完成，對用戶是透明的，不需要用戶干預(yù)第六十二頁，共98頁。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)于用修改前值代替修改后值

第六十三頁，共98頁。事務(wù)故障的恢復(fù)步驟（續(xù)）（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。參見愛課程網(wǎng)10.3節(jié)動畫《事務(wù)故障及其恢復(fù)》第六十四頁，共98頁。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)第六十五頁，共98頁。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)庫的更新可能已寫入數(shù)據(jù)庫已提交事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新可能還留在緩沖區(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)在重新啟動時自動完成，不需要用戶干預(yù)第六十六頁，共98頁。系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟（1）正向掃描日志文件（即從頭掃描日志文件）重做(REDO)隊列:在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù)這些事務(wù)既有BEGINTRANSACTION記錄，也有COMMIT記錄撤銷(UNDO)隊列:故障發(fā)生時尚未完成的事務(wù)這些事務(wù)只有BEGINTRANSACTION記錄，無相應(yīng)的COMMIT記錄第六十七頁，共98頁。系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟（續(xù)）（2）

對撤銷(UNDO)隊列事務(wù)進行撤銷(UNDO)處理反向掃描日志文件，對每個撤銷事務(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)隊列事務(wù)進行重做(REDO)處理正向掃描日志文件，對每個重做事務(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)庫參見愛課程網(wǎng)10.3節(jié)動畫《系統(tǒng)故障及其恢復(fù)》第六十八頁，共98頁。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)第六十九頁，共98頁。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)第七十頁，共98頁。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)對于動態(tài)轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)庫副本，還須同時裝入轉(zhuǎn)儲時刻的日志文件副本，利用恢復(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)。第七十一頁，共98頁。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)生時已提交的事務(wù)的標(biāo)識，將其記入重做隊列。然后正向掃描日志文件，對重做隊列中的所有事務(wù)進行重做處理。即將日志記錄中“更新后的值”寫入數(shù)據(jù)庫。第七十二頁，共98頁。介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）介質(zhì)故障的恢復(fù)需要數(shù)據(jù)庫管理員介入數(shù)據(jù)庫管理員的工作重裝最近轉(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)操作仍由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)完成參見愛課程網(wǎng)10.3節(jié)動畫《介質(zhì)故障及其恢復(fù)》第七十三頁，共98頁。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)的實現(xiàn)技術(shù)10.5恢復(fù)策略10.6具有檢查點的恢復(fù)技術(shù)10.7數(shù)據(jù)庫鏡像10.8小結(jié)第七十四頁，共98頁。10.6具有檢查點的恢復(fù)技術(shù)1.問題的提出2.檢查點技術(shù)3.利用檢查點的恢復(fù)策略第七十五頁，共98頁。1.問題的提出兩個問題搜索整個日志將耗費大量的時間重做處理：重新執(zhí)行，浪費了大量時間第七十六頁，共98頁。解決方案具有檢查點（checkpoint）的恢復(fù)技術(shù)在日志文件中增加檢查點記錄（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)地維護日志第七十七頁，共98頁。2.檢查點技術(shù)檢查點記錄的內(nèi)容建立檢查點時刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單這些事務(wù)最近一個日志記錄的地址重新開始文件的內(nèi)容記錄各個檢查點記錄在日志文件中的地址第七十八頁，共98頁。檢查點技術(shù)（續(xù)）具有檢查點的日志文件和重新開始文件第七十九頁，共98頁。動態(tài)維護日志文件的方法動態(tài)維護日志文件的方法周期性地執(zhí)行如下操作：建立檢查點，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日志文件上（2）在日志文件中寫入一個檢查點記錄（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）把檢查點記錄在日志文件中的地址寫入一個重新開始文件第八十頁，共98頁。建立檢查點恢復(fù)子系統(tǒng)可以定期或不定期地建立檢查點,保存數(shù)據(jù)庫狀態(tài)定期按照預(yù)定的一個時間間隔，如每隔一小時建立一個檢查點不定期按照某種規(guī)則，如日志文件已寫滿一半建立一個檢查點第八十一頁，共98頁。3.利用檢查點的恢復(fù)策略使用檢查點方法可以改善恢復(fù)效率當(dāng)事務(wù)T在一個檢查點之前提交，T對數(shù)據(jù)庫所做的修改已寫入數(shù)據(jù)庫寫入時間是在這個檢查點建立之前或在這個檢查點建立之時在進行恢復(fù)處理時，沒有必要對事務(wù)T執(zhí)行重做操作第八十二頁，共98頁。利用檢查點的恢復(fù)策略（續(xù)）Tc(檢查點)Tf(系統(tǒng)故障)

重做撤銷撤銷

重做T2T3T4T5不要重做T1系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，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)策略第八十三頁，共98頁。利用檢查點的恢復(fù)策略（續(xù)）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第八十四頁，共98頁。利用檢查點的恢復(fù)策略（續(xù)）恢復(fù)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，所以要重做T1在檢查點之前已提交，所以不必執(zhí)行重做操作第八十五頁，共98頁。利用檢查點的恢復(fù)步驟

（1）從重新開始文件中找到最后一個檢查點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檢查點記錄第八十六頁，共98頁。利用檢查點的恢復(fù)策略（續(xù)）（2）由該檢查點記錄得到檢查點建立時刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單ACTIVE-L