10-數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)課件

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論AnIntroductiontoDatabaseSystem第十章數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)概述第十章（數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)）和第十一章（并發(fā)控制）主要討論事務(wù)處理技術(shù)，即如何通過對(duì)事務(wù)的處理來恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)，以及多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)為保證數(shù)據(jù)的正確有效而采取的控制措施。數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)和并發(fā)控制技術(shù)是DBMS的重要組成部分。10.1.1事務(wù)(Transaction)的定義事務(wù)的定義：是用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作序列，這些操作要么全做，要么全不做，是一個(gè)不可分割的工作單位。比如，一個(gè)事務(wù)可以包含一個(gè)或多個(gè)SQL語句。事務(wù)的顯式定義方式

BEGINTRANSACTION

BEGINTRANSACTION

SQL語句1

SQL語句1

SQL語句2

SQL語句2……

COMMIT

ROLLBACK說明：COMMIT：提交，表示事務(wù)順利完成，即對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新可以寫回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)；ROLLBACK：回滾，表示事務(wù)因故沒有完成，取消事務(wù)中已經(jīng)完成的操作，使數(shù)據(jù)庫(kù)回復(fù)到事務(wù)執(zhí)行前的狀態(tài)。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(dòng)劃分事務(wù)10.1.2一個(gè)事務(wù)的例子例如：有一事務(wù)，要完成的操作是從賬戶A轉(zhuǎn)出10000元，轉(zhuǎn)入B賬戶BEGINTRANSACTIONR(A);A=A-10000;W(A);IF(A<0)ROOOBACK;ELSE{R(B);B=B+10000;W(B)COMMIT;}數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存緩沖區(qū)CPUW(A)R(A)10.1.3事務(wù)的特性事務(wù)的ACID特性：原子性（Atomicity）一個(gè)事務(wù)中所包含的操作要么全做要么全不做。保證原子性是由DBMS的事務(wù)管理子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)一致性（Consistency）事務(wù)的執(zhí)行應(yīng)保證數(shù)據(jù)的一致性。保證一致性是事務(wù)編寫人員的職責(zé)，但由DBMS的完整性子系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試10.1.3事務(wù)的特性事務(wù)的ACID特性：隔離性（Isolation）事務(wù)之間不能相互干擾，主要體現(xiàn)在一個(gè)事務(wù)正在訪問的數(shù)據(jù)其他事務(wù)不能訪問。保證隔離性由DBMS的并發(fā)控制子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。持續(xù)性（Durability）事務(wù)一旦提交，它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的改變是有效的，即使發(fā)生故障改變也不會(huì)改變。持續(xù)性由DBMS的數(shù)據(jù)恢復(fù)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。10.2數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)概述故障是不可避免的故障的種類：事務(wù)故障，系統(tǒng)故障（非正常重啟），介質(zhì)故障，病毒數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù) 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))恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)保證：1.適時(shí)做好數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)。2.登記日志文件10.3.1日志文件的格式和內(nèi)容什么是日志文件日志文件(log)是用來記錄事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新操作的文件日志文件中存儲(chǔ)的一條條日志記錄，每個(gè)記錄包含以下內(nèi)容：事務(wù)標(biāo)識(shí)（標(biāo)明是哪個(gè)事務(wù)）事務(wù)的開始、結(jié)束標(biāo)志操作類型（插入、刪除或修改）操作對(duì)象（記錄內(nèi)部標(biāo)識(shí)）更新前數(shù)據(jù)的舊值（對(duì)插入操作而言，此項(xiàng)為空值）更新后數(shù)據(jù)的新值（對(duì)刪除操作而言,此項(xiàng)為空值）10.3.2登記日志文件的原則登記的次序嚴(yán)格按照并行事務(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(kù)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(kù)操作：把對(duì)數(shù)據(jù)的修改寫到數(shù)據(jù)庫(kù)中10.3.2登記日志文件的原則為什么要先寫日志文件寫數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)修改，而在日志文件中沒有登記下這個(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(kù)，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(huì)影響數(shù)據(jù)庫(kù)的正確性10.4.1事務(wù)故障的恢復(fù)策略事務(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)利用日志文件撤消（UNDO）此事務(wù)已對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行的修改事務(wù)故障的恢復(fù)由系統(tǒng)自動(dòng)完成，對(duì)用戶是透明的，不需要用戶干預(yù)10.4.2系統(tǒng)故障的恢復(fù)策略系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)庫(kù)不一致狀態(tài)的原因未完成事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新已寫入數(shù)據(jù)庫(kù)已提交事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新還留在緩沖區(qū)沒來得及寫入數(shù)據(jù)庫(kù)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(dòng)時(shí)自動(dòng)完成，不需要用戶干預(yù)10.4.3介質(zhì)故障的恢復(fù)策略裝入最新的后備數(shù)據(jù)庫(kù)副本2.裝入有關(guān)的日志文件副本(轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束時(shí)刻的日志文件副本)，重做已完成的事務(wù)。

轉(zhuǎn)儲(chǔ)

運(yùn)行事務(wù)故障正常運(yùn)行─┼───────┼──────────|───Ta停止所有事務(wù)TbTf └────────────重裝后備副本

利用日志文件恢復(fù)繼續(xù)運(yùn)行恢復(fù)

─┼───────┼┈┈┈┈┈┈┈┈┼────第十章數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)10.1事務(wù)的基本概念10.2數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)鏡像10.8小結(jié)10.5.1具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)一、問題的提出一旦發(fā)生故障，那些事務(wù)REDO,那些事務(wù)UNDO?二、檢查點(diǎn)技術(shù)在DBS運(yùn)行時(shí)，DBMS定時(shí)設(shè)置檢查點(diǎn)，只有在檢查點(diǎn)時(shí)刻才真正把對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改寫到磁盤，并在日志文件中寫入一條檢查點(diǎn)記錄。當(dāng)恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，只有那些在最近的檢查點(diǎn)沒有完成寫操作的事務(wù)需要處理。10.5.2利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略系統(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)策略

T1：不用管T2：REDUT3：UNDOT4:：REDOT5：UNDO10.5.2利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略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(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所做的修改在故障發(fā)生時(shí)可能還在緩沖區(qū)中，尚未寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，所以要REDOT1在檢查點(diǎn)之前已提交，所以不必執(zhí)行REDO操作10.6數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像介質(zhì)故障是對(duì)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(kù)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(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)提高數(shù)據(jù)庫(kù)可用性的解決方案數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像（Mirror）10.6數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像（續(xù)）數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像DBMS自動(dòng)把整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或其中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)復(fù)制到另一個(gè)磁盤上DBMS自動(dòng)保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性每當(dāng)主數(shù)據(jù)庫(kù)更新時(shí)，DBMS自動(dòng)把更新后的數(shù)據(jù)復(fù)制過去（如下圖所示）數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像（續(xù)）數(shù)據(jù)庫(kù)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(dòng)利用鏡像磁盤數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)不需要關(guān)閉系統(tǒng)和重裝數(shù)據(jù)庫(kù)副本(如下圖所示)數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)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(kù)上的數(shù)據(jù)，而不必等待該用戶釋放鎖

10.7小結(jié)如果數(shù)據(jù)庫(kù)只包含成功事務(wù)提交的結(jié)果，就說數(shù)據(jù)庫(kù)處于一致性狀態(tài)。保證數(shù)據(jù)一致性是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的最基本的要求。事務(wù)是數(shù)據(jù)庫(kù)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)性小結(jié)（續(xù)）DBMS必須對(duì)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(kù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)和登記日志文件恢復(fù)的基本原理：利用