高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)DDBS中事務(wù)管理和恢復(fù)課件

高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)-DDBS中事務(wù)管理和恢復(fù)課件CATALOGUE目錄事務(wù)管理基礎(chǔ)高級(jí)事務(wù)處理技術(shù)事務(wù)恢復(fù)機(jī)制DDBS中的事務(wù)管理特性DDBS的事務(wù)恢復(fù)策略實(shí)踐案例與性能優(yōu)化事務(wù)管理基礎(chǔ)CATALOGUE01事務(wù)的定義一致性隔離性持續(xù)性原子性事務(wù)的特性事務(wù)是一系列操作，這些操作要么全部完成，要么全部不完成，是一個(gè)不可分割的工作單位。事務(wù)具有原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）和持續(xù)性（Durability），簡(jiǎn)稱(chēng)ACID特性。事務(wù)中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不會(huì)結(jié)束在中間某個(gè)環(huán)節(jié)。事務(wù)在執(zhí)行過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤，會(huì)被回滾（Rollback）到事務(wù)開(kāi)始前的狀態(tài)，就像這個(gè)事務(wù)從來(lái)沒(méi)有執(zhí)行過(guò)一樣。在事務(wù)開(kāi)始之前和事務(wù)結(jié)束以后，數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性沒(méi)有被破壞。這表示寫(xiě)入的資料必須完全符合所有的預(yù)設(shè)規(guī)則，這包括資料的精確度、串聯(lián)的完整性以及其它相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)則。數(shù)據(jù)庫(kù)允許多個(gè)并發(fā)事務(wù)同時(shí)對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)和修改的能力，隔離性可以防止多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)由于交叉執(zhí)行而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致。事務(wù)隔離分為不同的級(jí)別，包括讀未提交、讀已提交、可重復(fù)讀和串行化。持續(xù)性是指一旦事務(wù)被提交，它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的改變是永久性的。接下來(lái)的操作或故障不應(yīng)對(duì)其有任何影響。事務(wù)的定義與特性事務(wù)的分類(lèi)簡(jiǎn)單事務(wù)只包含一個(gè)操作或一組相關(guān)操作的事務(wù)。分布式事務(wù)涉及多個(gè)資源管理器或數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)。嵌套事務(wù)一個(gè)大的事務(wù)由若干個(gè)小事務(wù)組成，每個(gè)小事務(wù)可以單獨(dú)提交或回滾，而大事務(wù)作為一個(gè)整體來(lái)提交或回滾。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的事務(wù)執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)的事務(wù)，可能因?yàn)榈却承┵Y源或事件而長(zhǎng)時(shí)間掛起。讀未提交一個(gè)事務(wù)可以讀取另一個(gè)未提交的事務(wù)的數(shù)據(jù)。這是隔離級(jí)別最低的一種，可能會(huì)導(dǎo)致很多問(wèn)題，例如臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀。一個(gè)事務(wù)只能讀取另一個(gè)已提交的事務(wù)的數(shù)據(jù)。這是大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的默認(rèn)隔離級(jí)別。一個(gè)事務(wù)在整個(gè)過(guò)程中多次讀取同一數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)在此期間被其他事務(wù)修改，那么該事務(wù)在后續(xù)讀取時(shí)看到的是修改后的數(shù)據(jù)。這是MySQL的默認(rèn)隔離級(jí)別。最嚴(yán)格的隔離級(jí)別，通過(guò)強(qiáng)制事務(wù)串行執(zhí)行來(lái)避免臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀問(wèn)題。但由于效率低下，通常只在必要時(shí)使用。讀已提交可重復(fù)讀串行化事務(wù)的隔離級(jí)別高級(jí)事務(wù)處理技術(shù)CATALOGUE02123分布式事務(wù)處理是指跨越多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的事務(wù)處理，確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性。分布式事務(wù)處理需要使用全局事務(wù)ID、事務(wù)協(xié)調(diào)器和兩階段提交等技術(shù)，以確保事務(wù)的原子性、一致性、隔離性和持久性。分布式事務(wù)處理需要解決數(shù)據(jù)沖突、死鎖和性能優(yōu)化等問(wèn)題，以確保事務(wù)的可靠性和高效性。分布式事務(wù)處理嵌套事務(wù)處理嵌套事務(wù)處理是指一個(gè)事務(wù)內(nèi)部包含多個(gè)子事務(wù)，子事務(wù)可以獨(dú)立執(zhí)行也可以依賴(lài)其他子事務(wù)。嵌套事務(wù)處理需要使用事務(wù)嵌套層次結(jié)構(gòu)，支持事務(wù)的嵌套和并發(fā)執(zhí)行，同時(shí)保證事務(wù)的隔離性和一致性。嵌套事務(wù)處理可以提供更好的并發(fā)控制和資源管理，提高系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。實(shí)時(shí)事務(wù)處理是指對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或流數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、高效的事務(wù)處理，以滿足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)需求。實(shí)時(shí)事務(wù)處理需要使用流數(shù)據(jù)、事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)等技術(shù)，支持高并發(fā)、低延遲的事務(wù)處理，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。實(shí)時(shí)事務(wù)處理可以應(yīng)用于金融交易、物流配送、智能制造等領(lǐng)域，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和業(yè)務(wù)效率。實(shí)時(shí)事務(wù)處理事務(wù)恢復(fù)機(jī)制CATALOGUE03日志記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)管理中，日志記錄是一種重要的技術(shù)，用于記錄事務(wù)執(zhí)行過(guò)程中的所有修改操作。通過(guò)日志記錄，可以確保在系統(tǒng)故障或崩潰時(shí)，能夠根據(jù)日志進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。日志類(lèi)型根據(jù)用途和功能，日志可以分為多種類(lèi)型，如重做日志、撤銷(xiāo)日志和歸檔日志。重做日志用于在系統(tǒng)故障后重新執(zhí)行事務(wù)，撤銷(xiāo)日志用于撤銷(xiāo)未完成的事務(wù)，而歸檔日志則是將日志文件保存在穩(wěn)定的存儲(chǔ)介質(zhì)上，以便長(zhǎng)期保存。日志恢復(fù)過(guò)程當(dāng)系統(tǒng)故障發(fā)生后，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)會(huì)根據(jù)日志記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。首先，系統(tǒng)會(huì)重新執(zhí)行未完成的事務(wù)，確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性；然后，系統(tǒng)會(huì)撤銷(xiāo)已提交的事務(wù)所做的修改，恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)。日志記錄與恢復(fù)事務(wù)回滾技術(shù)回滾類(lèi)型根據(jù)需要回滾的原因和范圍，回滾可以分為不同類(lèi)型，如完全回滾和部分回滾。完全回滾會(huì)撤銷(xiāo)整個(gè)事務(wù)的所有操作，而部分回滾只會(huì)撤銷(xiāo)部分操作。事務(wù)回滾當(dāng)事務(wù)在執(zhí)行過(guò)程中遇到異常或錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)會(huì)回滾事務(wù)所做的修改，撤銷(xiāo)該事務(wù)的所有操作，確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性?；貪L過(guò)程回滾過(guò)程通常涉及讀取數(shù)據(jù)庫(kù)的撤銷(xiāo)段或重做日志，并根據(jù)這些信息撤銷(xiāo)或重做相應(yīng)的操作。在回滾過(guò)程中，系統(tǒng)需要確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)生故障或崩潰時(shí)，故障轉(zhuǎn)移機(jī)制能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)和管理權(quán)轉(zhuǎn)移到備用節(jié)點(diǎn)或備用系統(tǒng)上，確保數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的可用性和連續(xù)性。高可用性是指數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在出現(xiàn)故障或異常情況下仍能夠提供服務(wù)的能力。為了實(shí)現(xiàn)高可用性，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常采用多種技術(shù)和策略，如負(fù)載均衡、容錯(cuò)技術(shù)和數(shù)據(jù)冗余等。故障轉(zhuǎn)移是實(shí)現(xiàn)高可用性的一種重要手段。通過(guò)將數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)和管理權(quán)轉(zhuǎn)移到備用節(jié)點(diǎn)或備用系統(tǒng)上，可以避免因單個(gè)節(jié)點(diǎn)或系統(tǒng)的故障導(dǎo)致整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)不可用的情況發(fā)生。同時(shí)，高可用性也要求數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具備快速恢復(fù)和響應(yīng)故障的能力，以確保服務(wù)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。故障轉(zhuǎn)移高可用性故障轉(zhuǎn)移與高可用性的關(guān)系故障轉(zhuǎn)移與高可用性DDBS中的事務(wù)管理特性CATALOGUE04事務(wù)類(lèi)型根據(jù)事務(wù)的特性，可以分為讀事務(wù)和寫(xiě)事務(wù)。讀事務(wù)只讀取數(shù)據(jù)而不修改數(shù)據(jù)，而寫(xiě)事務(wù)會(huì)修改數(shù)據(jù)。事務(wù)狀態(tài)事務(wù)在執(zhí)行過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷開(kāi)始狀態(tài)、活動(dòng)狀態(tài)、準(zhǔn)備提交狀態(tài)、已提交狀態(tài)和回滾狀態(tài)。事務(wù)定義事務(wù)是DDBS中執(zhí)行的一系列操作，具有原子性、一致性、隔離性和持久性（ACID）的特性。DDBS的事務(wù)模型并發(fā)控制機(jī)制01DDBS采用多種并發(fā)控制機(jī)制，如鎖機(jī)制、時(shí)間戳順序協(xié)議等，以確保事務(wù)在并發(fā)執(zhí)行時(shí)的正確性。鎖類(lèi)型02根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)訪問(wèn)方式的不同，可以分為共享鎖和排他鎖。共享鎖允許多個(gè)事務(wù)同時(shí)讀取同一數(shù)據(jù)項(xiàng)，而排他鎖則只允許一個(gè)事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行讀寫(xiě)操作。死鎖處理03DDBS提供死鎖檢測(cè)和解除機(jī)制，當(dāng)檢測(cè)到死鎖時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇一個(gè)事務(wù)進(jìn)行回滾，以解除死鎖。DDBS的事務(wù)并發(fā)控制DDBS支持不同的事務(wù)隔離級(jí)別，如讀未提交、讀已提交、可重復(fù)讀和串行化。不同隔離級(jí)別對(duì)應(yīng)不同的并發(fā)控制策略和性能開(kāi)銷(xiāo)。隔離級(jí)別DDBS通過(guò)多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同的事務(wù)隔離級(jí)別，如多版本并發(fā)控制（MVCC）、快照隔離（SnapshotIsolation）等。實(shí)現(xiàn)方式根據(jù)應(yīng)用的需求和性能要求，選擇合適的事務(wù)隔離級(jí)別。在保證數(shù)據(jù)一致性和完整性的同時(shí)，提高系統(tǒng)的并發(fā)性能和響應(yīng)時(shí)間。隔離級(jí)別選擇DDBS的事務(wù)隔離級(jí)別實(shí)現(xiàn)DDBS的事務(wù)恢復(fù)策略CATALOGUE05日志記錄在基于日志的恢復(fù)策略中，系統(tǒng)會(huì)記錄所有事務(wù)的操作日志，包括對(duì)數(shù)據(jù)的修改、事務(wù)的開(kāi)始和結(jié)束等。回滾操作當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)重放日志來(lái)撤銷(xiāo)未完成的事務(wù)操作，將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到一致?tīng)顟B(tài)。日志壓縮為了減少日志占用的存儲(chǔ)空間，可以采用日志壓縮技術(shù)，只記錄數(shù)據(jù)的差異變化?；谌罩镜幕謴?fù)策略檢查點(diǎn)是數(shù)據(jù)庫(kù)在某一時(shí)刻的一致?tīng)顟B(tài)，通過(guò)定期創(chuàng)建檢查點(diǎn)，可以快速恢復(fù)到某一時(shí)刻的狀態(tài)。檢查點(diǎn)當(dāng)系統(tǒng)故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)從最近的檢查點(diǎn)開(kāi)始，重放檢查點(diǎn)之后的事務(wù)日志，將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到一致?tīng)顟B(tài)?；謴?fù)過(guò)程為了提高恢復(fù)效率，可以?xún)?yōu)化檢查點(diǎn)的創(chuàng)建頻率和位置，以減少恢復(fù)所需的時(shí)間。檢查點(diǎn)優(yōu)化010203基于狀態(tài)的檢查點(diǎn)恢復(fù)在線恢復(fù)在線恢復(fù)是指在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行恢復(fù)操作，可以減少停機(jī)時(shí)間，提高系統(tǒng)的可用性。離線恢復(fù)離線恢復(fù)是指數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)閉后進(jìn)行恢復(fù)操作，可以更加徹底地恢復(fù)數(shù)據(jù)的一致性。權(quán)衡考慮在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)系統(tǒng)的可用性和數(shù)據(jù)的一致性要求來(lái)權(quán)衡選擇在線恢復(fù)還是離線恢復(fù)。在線恢復(fù)與離線恢復(fù)的權(quán)衡030201實(shí)踐案例與性能優(yōu)化CATALOGUE06事務(wù)并發(fā)控制通過(guò)合理設(shè)置鎖機(jī)制和并發(fā)級(jí)別，提高事務(wù)處理速度和系統(tǒng)吞吐量。事務(wù)隔離級(jí)別選擇根據(jù)實(shí)際需求選擇適當(dāng)?shù)氖聞?wù)隔離級(jí)別，在保證數(shù)據(jù)一致性的同時(shí)提高系統(tǒng)性能。索引優(yōu)化合理使用索引，減少事務(wù)處理過(guò)程中的數(shù)據(jù)檢索時(shí)間，提高事務(wù)執(zhí)行效率。事務(wù)管理性能優(yōu)化03故障應(yīng)對(duì)措施針對(duì)不同故障類(lèi)型，制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，降低故障對(duì)系統(tǒng)性能的影響。01系統(tǒng)故障原因分析對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行深入分析，找出根本原因，避免類(lèi)似故障再次發(fā)生。02數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)策略制定完善的數(shù)據(jù)備