數(shù)據(jù)庫恢復技術

第7章數(shù)據(jù)庫恢復技術■

事

務

的

基

本

概

念■

數(shù)

據(jù)

庫

恢

復

概

述■

故

障

的

種

類■

恢復的技術實現(xiàn)■

恢復策略■

具有檢查點的恢復技術■

數(shù)

據(jù)

庫

鏡

像Oracle

的

恢

復

技

術2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理第

三

篇

系

統(tǒng)

篇■數(shù)

據(jù)

庫

系

統(tǒng)

中

的

數(shù)

據(jù)

是

由DBMS統(tǒng)

一

管

理

和

控

制

的

，

為

了

適

應

數(shù)

據(jù)

共

享

的

環(huán)

境

，DBMS

必

須

提

供

數(shù)

據(jù)

保

護能

力

，

以

保

證

數(shù)

據(jù)

庫

中

數(shù)

據(jù)

的安

全

可

靠

和正確有效。第七章數(shù)據(jù)庫恢復技術第八章并發(fā)控制第九章數(shù)據(jù)庫安全性第十章數(shù)據(jù)庫完整性■

數(shù)

據(jù)

保

護口

安全性□

完整性口并發(fā)控制□

數(shù)據(jù)庫恢復2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

27

.

1

事

務

的

基

本

概

念仕么是事務如

何

定

義

事

務

事務的特性2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理

3什

么

是

事

務事

務

(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

和

程

序

是

兩

個

概

念在關系數(shù)據(jù)庫中，

一個事務可以是一條SQL語句，

一組SQL語句或整個程序。一個應用程序通常包含多個事務■

事務是恢復和并發(fā)控制的基本單位2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理■顯

式

定

義

方

式BEGIN

TRANSACTION

BEGINTRANSACTIONSQL

語

句

1

SQL

語句

1SQL

語句

2

SQL

語

句

2OOO

OOOCOMMIT

ROLLBACK□

隱

式

方

式當用戶沒有顯式地定義事務時，按

缺

省

規(guī)

定

自

動

劃

分

事

務

。數(shù)據(jù)庫原理如

何

定

義

事

務DBMS2020/2/215COMMIT事

務

正

常

結

束口提交事務的所有操作□

事

務

中

所

有

對

數(shù)

據(jù)

庫

的

更

新

寫

回

到

磁

盤

物

理

數(shù)據(jù)

庫ROLLBACK事

務

異

常

終

止事務運行的過程中發(fā)生了故障，不能繼續(xù)執(zhí)行將事務中對數(shù)據(jù)庫的所有已完成的操作全部撤銷事

務

滾

回

到

開

始

時

的

狀

態(tài)2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

事

務

的

特

性原

子

性

(Atomicity)事

務

是

數(shù)

據(jù)

庫

的

邏

輯

工

作

單位，

事

務中

包

括的諸

操

作

要

么

都

做

，

要

么

都

不

做

。一

致

性

(Consistency)隔

離

性

(Isolation)持

續(xù)

性

(Durability

)2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理一致性■事

務

執(zhí)

行

的

結

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

提

交

的

結

果不

一

致

狀

態(tài)

：數(shù)

據(jù)

庫

中

包

含

失

敗

事

務

的

結

果2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

8這兩個操作要么全做，要么全不做?！跞龌蛘呷蛔?，數(shù)據(jù)庫都處于一致性狀態(tài)。如果只做一個操作，數(shù)據(jù)庫就處于不一致性狀

態(tài)。2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

9銀行轉帳：從帳號A

中取出一萬元，存入帳號B。定義一個事務，該事務包括兩個操作BB=B+1A=A-1隔離性一個事務的執(zhí)行不能被其他事務干擾一個事務內部的操作及使用的數(shù)據(jù)對其他并發(fā)事務

是

隔

離

的■并

發(fā)

執(zhí)

行

的

各

個

事

務

之

間

不

能

互

相

干

擾2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

10T?

T?①

讀A=16②

讀A=16③

A—A-1寫

回A=15④

A—A-3寫

回A=13T1

的修改被T2

覆蓋了!數(shù)據(jù)庫原理2020/2/2111持久性■持

續(xù)

性

也

稱

永

久

性

(Permanence)一個事務一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改

變

就

應

該

是

永

久

性

的

?？诮酉聛淼钠渌僮骰蚬收喜粦搶ζ鋱?zhí)行結果有任何影響。2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理

12■保證事務ACID

特性是事務處理的任務■

破壞事務ACID

特性的因素口多個事務并行運行時，不同事務的操作交叉執(zhí)行事務在運行過程中被強行停止2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

137

.

2

數(shù)

據(jù)

庫

恢

復

概

述■

故障是不可避免的□

計

算

機

硬

件

故

障口系統(tǒng)軟件和應用軟件的錯誤□操作員的失誤

口惡意的破壞■故

障

的

影

響口運行事務非正常中斷□

破

壞

數(shù)

據(jù)

庫2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理14■

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對故障的對策□

DBMS提

供

恢

復

子

系

統(tǒng)口保證故障發(fā)生后，能把數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)從錯誤狀態(tài)

恢

復

到

某

種

邏

輯

一

致

的

狀

態(tài)

?？?/p>

保

證

事

務ACID恢復技術是衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

157

.

3

故

障

的

種

類數(shù)據(jù)庫運行過程中可能發(fā)生的故障主要有：事

務

內

部

故

障□系統(tǒng)故障口介質故障口計算機病毒各類故障，對數(shù)據(jù)庫的影響有兩種可能性：◆數(shù)據(jù)庫本身被破壞；◆數(shù)

據(jù)

庫

沒

有

破

壞

，

但數(shù)

據(jù)

可

能

不

正

確。2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理16事務內部的故障什

么

是

事

務

故

障口某個事務在運行過程中由于種種原因未運行至正

常

終

止

點

就

天

折

了事務故障的常見原因口輸入數(shù)據(jù)有誤口運算溢出違

反

了

某

些

完

整

性

限

制口某些應用程序出錯口并行事務發(fā)生死鎖□2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理17事務故障的恢復發(fā)生事務故障時，天折的事務可能已把對數(shù)據(jù)庫的部

分

修

改

寫

回

磁

盤

?！?/p>

事務故障的恢復：撤消事務(UNDO)■強

行

回

滾(ROLLBACK)

該

事

務清

除

該

事

務

對

數(shù)

據(jù)

庫

的

所

有

修

改

，

使

得

這

個

事務

象根

本

沒

有

啟

動

過

一

樣

。2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

18系統(tǒng)故障■

什么是系統(tǒng)故障口整個系統(tǒng)的正常運行突然被破壞口所有正在運行的事務都非正常終止口內存中數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)的信息全部丟失外部存儲設備上的數(shù)據(jù)未受影響2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理

19系統(tǒng)故障的常見原因■

操

作

系

統(tǒng)

或DBMS

代

碼

錯

誤■

操作員操作失誤■特定類型的硬件錯誤(如CPU

故障)■突

然

停

電2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理

20口

系

統(tǒng)

重

新

啟

動

時

，

恢

復

程

序

要

強

行

撤

消(UNDO

所有未完成事務。■

將

緩沖區(qū)中已完成事務提交的結果寫入數(shù)據(jù)庫口系統(tǒng)重新啟動時，恢復程序需要重做(REDO)所

有

已

提

交

的

事

務

。系統(tǒng)故障的恢復■

清

除

尚

未

完

成

的

事

務

對

數(shù)

據(jù)

庫

的

所

有

修

改2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

21)介質故障■

硬件故障使存儲在外存中的數(shù)據(jù)部分丟失或全部丟失介質故障比前兩類故障的可能性小得多，但破壞

性大得多。2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理

22介質故障的常見原因■

硬件故障口磁盤損壞□磁頭碰撞口操作系統(tǒng)的某種潛在錯誤口瞬時強磁場干擾2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理

23介質故障的恢復裝入數(shù)據(jù)庫發(fā)生介質故障前某個時刻的數(shù)據(jù)副本重做自此時始的所有成功事務，將這些事務已提交的

結

果

重

新

記

入

數(shù)

據(jù)

庫

。2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理

24恢復操作的基本原理■

恢復操作的基本原理：冗余口利用存儲在系統(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

數(shù)

據(jù)恢復的實現(xiàn)技術：復雜口一個大型數(shù)據(jù)庫產品，恢復子系統(tǒng)的代碼要占全

部

代

碼

的

1

0

%

以

上

。2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

257

.

4

恢

復

的

實

現(xiàn)

技

術恢復機制涉及的關鍵問題1.

如

何

建

立

冗

余

數(shù)

據(jù)口數(shù)據(jù)轉儲

(backup)口登錄日志文住

(logging)2.如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實施數(shù)據(jù)庫恢復2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理

267

.

4

.

1

數(shù)

據(jù)

轉

儲轉儲是指DBA

將整個數(shù)據(jù)庫復制到磁帶或另一個磁盤上保存起來的過程?！?/p>

這些備用的數(shù)據(jù)文本稱為后備副本或后援副本。故障發(fā)生點轉儲

運行事務正常運行

—TaTb

Tf重裝后備副本

重新運行事務恢復2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

27轉儲的方法靜態(tài)轉儲與動態(tài)轉儲海

量

轉

儲

與

增

量

轉

儲口轉儲方法小結2020/2/21數(shù)據(jù)庫原理

28靜態(tài)轉儲□

在系統(tǒng)中無運行事務時進行轉儲■轉

儲

開

始

時

數(shù)

據(jù)

庫

處

于

一

致

性

狀

態(tài)■

轉

儲

期

間

不

允

許

對

數(shù)

據(jù)

庫

的

任

何

存

取

、

修

改活

動■優(yōu)

點

：

實

現(xiàn)

簡

單■缺

點

：

降

低

了

數(shù)

據(jù)

庫

的

可

用

性□

轉

儲

必

須

等

用

戶

事

務

結

束

新

的

事

務

必

須

等

轉

儲

結

束2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

29靜態(tài)轉儲正常運行Ta重裝后備副本恢復

——2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

30運行事務Tb故障發(fā)生點Tf動態(tài)轉儲轉儲操作與用戶事務并發(fā)進行■轉

儲

期

間

允

許

對

數(shù)

據(jù)

庫

進

行

存

取

或

修

改■

優(yōu)點口不用等待正在運行的用戶事務結束口不會影響新事務的運行缺點：不能保證副本中的數(shù)據(jù)正確有效■

利用動態(tài)轉儲得到的副本進行故障恢復口需要把動態(tài)轉儲期間各事務對數(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才能把數(shù)據(jù)庫恢復到某一

時

刻

的

正

確

狀

態(tài)2020/2/21

數(shù)據(jù)庫原理

31重裝后備副本

利用日志文件恢復恢復

+---1故障發(fā)生點運行事務Tb