數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)課件

第七章數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)

西華師范大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院

第三篇系統(tǒng)篇

?數(shù)據(jù)庫(kù)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(yīng)數(shù)據(jù)共享的環(huán)境，DBMS必須提供數(shù)據(jù)保

護(hù)能力，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的安全可靠和正確有

效。

?數(shù)據(jù)保護(hù)

-安全性

-完整性

-并發(fā)控制

-數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)：在某些錯(cuò)誤與失敗導(dǎo)致當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)

狀態(tài)（數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容）不正確時(shí)，恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)到一

個(gè)確知的正確數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)。

第七章數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)

7.1事務(wù)的基本概念

7.2數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)概述

7.3故障的種類(lèi)

7.4恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

7.5恢復(fù)策略

7.6具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)

7.7數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像

7.8小結(jié)

7.1事務(wù)的基本概念

、什么是事務(wù)

:、如何定義事務(wù)

=、事務(wù)的特性

一、什么是事務(wù)

?事務(wù)(Transaction)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

?事務(wù)和程序是兩個(gè)概念

-在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，一個(gè)事務(wù)可以是一條SQL語(yǔ)句，

一組SQL語(yǔ)句或整個(gè)程序

-一個(gè)應(yīng)用程序通常包含多個(gè)事務(wù)

?事務(wù)是恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位

工如何定義事務(wù)

?顯式定義方式

BEGINTRANSACTIONBEGINTRANSACTION

SQL語(yǔ)句1SQL語(yǔ)句1

SQL語(yǔ)句2SQL語(yǔ)句2

oooooooooo

COMMITROLLBACK

如下面的示例在圖書(shū)的截止當(dāng)前銷(xiāo)售額超過(guò)$8,000時(shí)，增加支付

給作者的預(yù)付款。

BEGINTRANSACTION

USEpubs

UPDATEtitles

SETadvance=advance*1.25

WHEREytd_sales>8000

COMMIT

二、如何定義事務(wù)

?隱式方式

當(dāng)用戶沒(méi)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)

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(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新永久生效

ROLLBACK

事務(wù)異常終止

-事務(wù)運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生了故障，不能繼續(xù)執(zhí)行

回滾事務(wù)的所有更新操作

-事務(wù)滾回到開(kāi)始時(shí)的狀態(tài)

三、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)

1.原子性

?事務(wù)是數(shù)據(jù)庫(kù)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

?

事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)

一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)

一致性狀態(tài)：

數(shù)據(jù)庫(kù)中只包含成功事務(wù)提交的結(jié)果

不一致?tīng)顟B(tài)：

數(shù)據(jù)庫(kù)中包含失敗事務(wù)的結(jié)果

一致性與原子性

銀行轉(zhuǎn)帳：從帳號(hào)A中取出一萬(wàn)元，存入帳號(hào)B。

-定義一個(gè)事務(wù)，該事務(wù)包括兩個(gè)操作

AB

A=A-1

B=B+1

-這兩個(gè)操作要么全做，要么全不做

?全做或者全不做，數(shù)據(jù)庫(kù)都處于一致性狀態(tài)。

?如果只做一個(gè)操作，數(shù)據(jù)庫(kù)就處于不一致性狀態(tài)。

3.隔離性

對(duì)并發(fā)執(zhí)行而言

一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾

?一個(gè)事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對(duì)其他并發(fā)

事務(wù)是隔離的

?并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)之間不能互相干擾

T2

①讀A=16

②

讀A=16

③A-A-1

寫(xiě)回A=15

④

A<—A-3

寫(xiě)回A=13

T1的修改被T2覆蓋了!

4.持續(xù)性

?持續(xù)性也稱(chēng)永久性(Permanence)

-一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的改

變就應(yīng)該是永久性的。

-接下來(lái)的其他操作或故障不應(yīng)該對(duì)其執(zhí)行結(jié)

果有任何影響。

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

-多個(gè)事務(wù)并行運(yùn)行時(shí)，不同事務(wù)的操作交叉執(zhí)行

-事務(wù)在運(yùn)行過(guò)程中被強(qiáng)行停止

第七章數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)

7.1事務(wù)的基本概念

7.2數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)概述

7.3故障的種類(lèi)

7.4恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

7.5恢復(fù)策略

7.6具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)

7.7數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像

7.8小結(jié)

7.2數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)概述

故障是不可避免的

-計(jì)算機(jī)硬件故障

-系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的錯(cuò)誤

-操作員的失誤

-惡意的破壞

故障的影響

-運(yùn)行事務(wù)非正常中斷

-破壞數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)概述（續(xù)）

?數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)故障的對(duì)策

-DBMS提供恢復(fù)子系統(tǒng)

-保證故障發(fā)生后，能把數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)從錯(cuò)

誤狀態(tài)恢復(fù)到某種邏輯一致的狀態(tài)

-保證事務(wù)ACID

?恢復(fù)技術(shù)是衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)

第七章數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)

7.1事務(wù)的基本概念

7.2數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)概述

7.3故障的種類(lèi)

7.4恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

7.5恢復(fù)策略

7.6具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)

7.7數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像

7.8小結(jié)

＞事務(wù)故障

?什么是事務(wù)故障

-某個(gè)事務(wù)在運(yùn)行過(guò)程中由于種種原因未運(yùn)行至正常

終止點(diǎn)就夭折了

?事務(wù)故障的常見(jiàn)原因

-輸入數(shù)據(jù)有誤

-運(yùn)算溢出

-違反了某些完整性限制

-某些應(yīng)用程序出錯(cuò)

-并行事務(wù)發(fā)生死鎖

OOO

事務(wù)故障的恢復(fù)

?發(fā)生事務(wù)故障時(shí)，夭折的事務(wù)可能已把

對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的部分修改寫(xiě)回磁盤(pán)

?事務(wù)故障的恢復(fù)：撤消事務(wù)(UNDO)

?強(qiáng)行1回滾(ROLLBACK)該事務(wù)

?清除該事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的所有修改，使得

這個(gè)事務(wù)象根本沒(méi)有啟動(dòng)過(guò)一樣

二、系統(tǒng)故障

?什么是系統(tǒng)故障

-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

-內(nèi)存中數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖區(qū)的信息全部丟失

-數(shù)據(jù)庫(kù)不被破壞，但可能處于不正確的狀態(tài)

系統(tǒng)故障的常見(jiàn)原因

?操作系統(tǒng)或DBMS代碼錯(cuò)誤

?操作員操作失誤

?特定類(lèi)型的硬件錯(cuò)誤（如CPU故障）

?突然停電

系統(tǒng)故障的恢復(fù)

?清除尚未完成的事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的所有修改

-系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)，恢復(fù)程序要強(qiáng)行撤消

(UNDO)所有未完成事務(wù)

?將緩沖區(qū)中已完成事務(wù)提交的結(jié)果寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)

-系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)，恢復(fù)程序需要重做

(REDO)所有已提交的事務(wù)

7.3故障的種類(lèi)

?事務(wù)故障

?系統(tǒng)故障

?介質(zhì)故障

1介質(zhì)故障

■硬件故障使數(shù)據(jù)庫(kù)本身遭到破壞，存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的介質(zhì)不能讀寫(xiě)。這是一種

最嚴(yán)重的失敗。

介質(zhì)故障的常見(jiàn)原因

?硬件故障

-磁盤(pán)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(chǎng)干擾

介質(zhì)故障的恢復(fù)

?裝入數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生介質(zhì)故障前某個(gè)時(shí)刻的

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(kù)

恢復(fù)操作的基本原理

?恢復(fù)操作的基本原理：冗余

-利用存儲(chǔ)在系統(tǒng)其它地方的冗余數(shù)據(jù)來(lái)重建

數(shù)據(jù)庫(kù)中已被破壞或不正確的那部分?jǐn)?shù)據(jù)

?恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)：復(fù)雜

-一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，恢復(fù)子系統(tǒng)的代碼要

占全部代碼的10%以上

第七章數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)

7.1事務(wù)的基本概念

7.2數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)概述

7.3故障的種類(lèi)

7.4恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

7.5恢復(fù)策略

7.6具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)

7.7數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像

7.8小結(jié)

7.4恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

恢復(fù)機(jī)制涉及的關(guān)鍵問(wèn)題

1,如何建立冗余數(shù)據(jù)

.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)(backup)：數(shù)據(jù)庫(kù)的復(fù)本

?登錄日志文件(logging)：日志記錄引起

數(shù)據(jù)庫(kù)的狀態(tài)變化的各種修改

2.如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)

7.4.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

一、什么是轉(zhuǎn)儲(chǔ)

二、轉(zhuǎn)儲(chǔ)的用途

三、轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法

一、什么是轉(zhuǎn)儲(chǔ)

?轉(zhuǎn)儲(chǔ)是指DBA將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制到磁帶或另一

個(gè)磁盤(pán)上保存起來(lái)的過(guò)程。

?這些備用的數(shù)據(jù)文本稱(chēng)為后備副本或后援副本。

轉(zhuǎn)儲(chǔ)

I

;故障發(fā)生點(diǎn)

I

1轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)行事務(wù)I

I

I

：正常運(yùn)行一+F

I

I

iTaTbTf

I

I

I

I

I

I

I

;重裝后備副本重新運(yùn)行事務(wù)

I

;恢復(fù)-HL—T

三、轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法

1.靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)與動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

2.海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)

3.轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法小結(jié)

1.靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

?在系統(tǒng)中無(wú)運(yùn)行事務(wù)時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)儲(chǔ)

?轉(zhuǎn)儲(chǔ)開(kāi)始時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)處于一致性狀態(tài)

?轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間不允許對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的任何存取、

修改活動(dòng)

?優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單

-缺點(diǎn)：降低了數(shù)據(jù)庫(kù)的可用性

-轉(zhuǎn)儲(chǔ)必須等用戶事務(wù)結(jié)束

-新的事務(wù)必須等轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束

利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本進(jìn)行恢復(fù)

故障發(fā)生點(diǎn)

靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)行事務(wù)J

正常運(yùn)行一H1

TaTbTf

重裝后備副本

恢復(fù)TT

動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

?轉(zhuǎn)儲(chǔ)操作與用戶事務(wù)并發(fā)進(jìn)行

?轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間允許對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存取或修改

?優(yōu)點(diǎn)

-不用等待正在運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束

-不會(huì)影響新事務(wù)的運(yùn)行

?動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的缺點(diǎn)

-不能保證副本中的數(shù)據(jù)正確有效

動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

?利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)得到的副本進(jìn)行故障恢復(fù)

-需要把動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間各事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)

的修改活動(dòng)登記下來(lái)，建立日志文件

-后備副本加上日志文件才能把數(shù)據(jù)庫(kù)

恢復(fù)到某一時(shí)刻的正確狀態(tài)

利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本進(jìn)行恢復(fù)

運(yùn)行事務(wù)故障發(fā)生點(diǎn)

動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)行事務(wù)I

正常運(yùn)行一H1

TaTbTf

重裝后備副本利用日志文件恢復(fù)

恢復(fù)11

利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本進(jìn)行恢復(fù)

TaTbTf

動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)行事務(wù)故障發(fā)生點(diǎn)

正常運(yùn)行-+F

登記日志文件登記新日志文件

1

T

轉(zhuǎn)儲(chǔ)日志文件

重裝后備副本，然后利用轉(zhuǎn)儲(chǔ)的日志文件恢復(fù)

恢復(fù)到一

致性狀態(tài)

2.海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)

?海量轉(zhuǎn)儲(chǔ):每次轉(zhuǎn)儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)庫(kù)

?增量轉(zhuǎn)儲(chǔ):只轉(zhuǎn)儲(chǔ)上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)后更新過(guò)的數(shù)據(jù)（日志數(shù)據(jù)）

?海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)比較

-從恢復(fù)角度看，使用海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)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(kù)很大，事務(wù)處理又十分頻繁，則增量轉(zhuǎn)

儲(chǔ)方式更實(shí)用更有效

3.轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法小結(jié)

?轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法分類(lèi)

轉(zhuǎn)儲(chǔ)狀態(tài)

動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

轉(zhuǎn)儲(chǔ)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)動(dòng)態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)

方式

增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)動(dòng)態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)

轉(zhuǎn)儲(chǔ)策略

?應(yīng)定期進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)，制作后備副本。

?但轉(zhuǎn)儲(chǔ)又是十分耗費(fèi)時(shí)間和資源的，不能頻繁進(jìn)行。

?DBA應(yīng)該根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)使用情況確定適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)儲(chǔ)周期和

轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法。

例：

-每天晚上進(jìn)行動(dòng)態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)

-每周進(jìn)行一次動(dòng)態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)

-每月進(jìn)行一次靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)

7.4恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

7.4.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

7.4.2登記日志文件

7.4.2登記日志文件

一、日志文件的內(nèi)容

二、日志文件的用途

三、登記日志文件的原則

，、日志文件的內(nèi)容

1.什么是日志文件

日志文件(log)是用來(lái)記錄事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的

更新操作的文件

2.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

日志文件的內(nèi)容(續(xù))

3.日志文件內(nèi)容

-各個(gè)事務(wù)的開(kāi)始(BEGINTRANSACTION)標(biāo)記

-各個(gè)事務(wù)的結(jié)束(COMMIT,ROLLBACK)標(biāo)記

-各個(gè)事務(wù)的所有更新操作

日志文件中的一個(gè)日志記錄(logrecord)

4.基于記錄的日志文件

每條日志記錄的內(nèi)容

-事務(wù)標(biāo)識(shí)

-操作類(lèi)型（插入、刪除或修改）

-操作對(duì)象（記錄ID）

-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）

注：數(shù)據(jù)舊值（BeforeImage）和數(shù)據(jù)新值（Afterimage）的粒

度可以不同，可能是整個(gè)頁(yè)面（Page）也可能是某種較小的

單位（如行或元組）。一般地是一個(gè)記錄。

5.基于數(shù)據(jù)塊的日志文件

每條日志記錄的內(nèi)容

-事務(wù)標(biāo)識(shí)（標(biāo)明是那個(gè)事務(wù)）

-操作對(duì)象（BlockNO）

-更新前數(shù)據(jù)所在的整個(gè)數(shù)據(jù)塊的值（對(duì)插入

操作而言，此項(xiàng)為空值）

-更新后整個(gè)數(shù)據(jù)塊的值（對(duì)刪除操作而言，

此項(xiàng)為空值）

八日志文件的用途

1.用途

-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)

日志文件的用途（續(xù)）

2.與靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)后備副本配合進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)

-靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)已是一致性的數(shù)據(jù)

-如果靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)完成后，仍能定期轉(zhuǎn)儲(chǔ)日志文件,

則在出現(xiàn)介質(zhì)故障重裝數(shù)據(jù)副本后，可以利用

這些日志文件副本對(duì)已完成的事務(wù)進(jìn)行重做處

理

-這樣不必重新運(yùn)行那些已完成的事務(wù)程序就可

把數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到故障前某一時(shí)刻的正確狀態(tài)

日志文件的用途（續(xù)）

故障發(fā)生點(diǎn)

靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)行事務(wù)I

正常運(yùn)行--111--

TaTbTf

登記日志文件

I____________I__

重裝后備副本利用日志文件恢復(fù)事務(wù)繼續(xù)運(yùn)行

介質(zhì)故障恢復(fù)L1

登記日志文件

日志文件的用途（續(xù)）

3.介質(zhì)故障恢復(fù)：LOGFILE+動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)后備副本

-動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)：同時(shí)轉(zhuǎn)儲(chǔ)同一時(shí)點(diǎn)的日志文件

-后備副本與該日志文件結(jié)合起來(lái)才能將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)

到一致性狀態(tài)。

-利用這些日志文件副本進(jìn)一步恢復(fù)事務(wù)，避免重新

運(yùn)行事務(wù)程序。

1登記日志文件的原則

?為保證數(shù)據(jù)庫(kù)是可恢復(fù)的，登記日志文件時(shí)必

須遵循兩條原則

-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(xiě)日志文件，后寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)

?寫(xiě)日志文件操作：把表示這個(gè)修改的日志記錄

寫(xiě)到日志文件

?寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)操作：把對(duì)數(shù)據(jù)的修改寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)中

登記日志文件的原則（續(xù)）

?為什么要先寫(xiě)日志文件

-寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)和寫(xiě)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(xiě)了數(shù)據(jù)庫(kù)修改，而在日志文件中沒(méi)有登記

下這個(gè)修改，則以后就無(wú)法恢復(fù)這個(gè)修改了

-如果先寫(xiě)日志，但沒(méi)有修改數(shù)據(jù)庫(kù)，按日志文件恢

復(fù)時(shí)只不過(guò)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

日志文件特征--日志超前寫(xiě)

-與數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖區(qū)一樣，數(shù)據(jù)庫(kù)日志也保存在內(nèi)存緩

沖區(qū)，稱(chēng)為日志緩沖區(qū)（LogBuffer）,以后再被永

久地寫(xiě)入外存。

?永久地保存日志有兩種方法：

-同步寫(xiě)（Synchronously）：當(dāng)日志記錄增加（緩沖區(qū)）

時(shí)，日志從內(nèi)存立即寫(xiě)到外存（數(shù)據(jù)庫(kù)日志）（有時(shí)日

志是直接寫(xiě)盤(pán)，不經(jīng)過(guò)緩沖區(qū)）

-異步寫(xiě)（Asynchronously）：同數(shù)據(jù)緩沖區(qū)一樣，日志寫(xiě)

到外存（數(shù)據(jù)庫(kù)日志）或是周期的寫(xiě)或是緩沖區(qū)滿后寫(xiě)

日志文件特征-日志超前寫(xiě)

在數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)中事務(wù)日志文件起重要的作用，一旦日志本身被

破壞，數(shù)據(jù)庫(kù)的部分不能被恢復(fù)。所以，無(wú)論同步寫(xiě)

(Synchronously)、異步寫(xiě)(Asynchronously)都必須怎遵從一

重要的協(xié)議：日志超前寫(xiě)。

日志文件特征--日志超前寫(xiě)

?所謂日志超前寫(xiě)，簡(jiǎn)單的講是向數(shù)據(jù)庫(kù)寫(xiě)數(shù)據(jù)之前必須保證

數(shù)據(jù)庫(kù)日志已正確的寫(xiě)入，它準(zhǔn)確的含義如下：

?*在數(shù)據(jù)庫(kù)被修改前(也許是由于一個(gè)未提交的事務(wù)引

起)，數(shù)據(jù)舊值(BeforeImage)必須保證已被成功的存入

數(shù)據(jù)庫(kù)日志。以便恢復(fù)時(shí)Undo操作的完成

?*當(dāng)事物提交時(shí)(或事務(wù)已成功提交)，數(shù)據(jù)新值

(AfterImage)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)之前，必須保證已被成功的寫(xiě)入

數(shù)據(jù)庫(kù)日志。以便恢復(fù)時(shí)Redo操作的完成

第七章數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)

7.1事務(wù)的基本概念

7.2數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)概述

7.3故障的種類(lèi)

7.4恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

7.5恢復(fù)策略

7.6具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)

7.7數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像

7.8小結(jié)

7.5恢復(fù)策略

7.5.1事務(wù)故障的恢復(fù)

7.5.2系統(tǒng)故障的恢復(fù)

7.5.3介質(zhì)故障的恢復(fù)

7.5.1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)前被中止

?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，不需要用戶干預(yù)

Old

NewDb3.ta.loze

UndoSta.te

Sta.te

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(duì)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”(BeforImage,BI)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。

-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，則用BI代替AI(AfterImage)

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(kāi)始標(biāo)記，事務(wù)故

障恢復(fù)就完成了。

?Undo邏輯

Undo邏輯表述如下：

Undo(T)=Undo(Undo((T)))

撤消事務(wù)的影響本身也是一個(gè)事務(wù)，執(zhí)行過(guò)程中也可

能失敗，失敗了也要恢復(fù)，這意味著Undo多次對(duì)數(shù)

據(jù)的更新必須保證好象只做了一次Undo操作

7.5.2系統(tǒng)故障的恢復(fù)

?系統(tǒng)故障是指由于各種各樣的原因?qū)е孪到y(tǒng)（OS,DBMS等）

停止工作，需要重新啟動(dòng)系統(tǒng)

■系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)庫(kù)不一致?tīng)顟B(tài)的原因

-一些未完成事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新已寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)

-一些已提交事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新還留在緩沖區(qū)沒(méi)來(lái)得及寫(xiě)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)調(diào)用恢復(fù)過(guò)程自動(dòng)與成,

不需要用戶干預(yù)

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）

-Redo隊(duì)列:在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù)

Tl,T3,T8…?.

-Undo隊(duì)列:故障發(fā)生時(shí)尚未完成的事務(wù)

T2,T4,T5,T6,T7,T9……

系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟

2.對(duì)Undo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行UNDO處理

反向掃描日志文件，對(duì)每個(gè)UNDO事務(wù)的更

新操作執(zhí)行逆操作

T2,T4,T5,T6,T7,T9

3.對(duì)Redo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行REDO處理

正向掃描日志文件，對(duì)每個(gè)REDO事務(wù)重新

執(zhí)行登記的操作

Tl,T3,T8…?.

7.5.3介質(zhì)故障的恢復(fù)

1.重裝數(shù)據(jù)庫(kù)，

使數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到一致性狀態(tài)

2.重做已完成的事務(wù)

7.5.3介質(zhì)故障的恢復(fù)

?恢復(fù)步驟

1.裝入最新的后備數(shù)據(jù)庫(kù)副本，使數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到最近一

次轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的一致性狀態(tài)。

-對(duì)于靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)副本，裝入后數(shù)據(jù)庫(kù)即處于

一致性狀態(tài)

-對(duì)于動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)副本，還須同時(shí)裝入轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)

刻的日志文件副本，利用與恢復(fù)系統(tǒng)故障相同的方

法（即REDO+UNDO）,才能將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到一致

性狀態(tài)。

利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到一致性狀態(tài)

故障發(fā)生點(diǎn)

靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)行事務(wù)I

正常運(yùn)行一+P

TaTbTf

登記日志文件

I___________________________

重裝后備副本

恢復(fù)

利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到一致性狀態(tài)

TaTbTf

動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)行事務(wù)故障發(fā)生點(diǎn)

正常運(yùn)行-+F

登記日志文件登記新日志文件

1

T

轉(zhuǎn)儲(chǔ)日志文件

重裝后備副本，然后利用轉(zhuǎn)儲(chǔ)的日志文件恢復(fù)

恢復(fù)到一1

致性狀態(tài)

介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）

2.裝入有關(guān)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(shí)，將其記入重做隊(duì)列。

-然后正向掃描日志文件，對(duì)重做隊(duì)列中的所有

事務(wù)進(jìn)行重做處理。即將日志記錄中“更新后

的值”寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。

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(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)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

介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）

存儲(chǔ)介質(zhì)失敗的一般恢復(fù)過(guò)程

*如有可能，備份當(dāng)前的日志文件

*刪除被破壞的用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，并重建該數(shù)據(jù)庫(kù)

*用一個(gè)新的存儲(chǔ)介質(zhì)替代已損壞的存儲(chǔ)介質(zhì)

*裝入（Load）最近的數(shù)據(jù)庫(kù)備份

*如果是使用增量備份，按備份順序裝入備份的日志

*裝入上述第一步備份的當(dāng)前日志備份（如果有的話）

*重新啟動(dòng)系統(tǒng)，DBMS用系統(tǒng)失敗恢復(fù)相同的過(guò)程，通過(guò)

日志文件對(duì)剛裝入的備份數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新，使達(dá)到最近的一個(gè)

正確的數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)

第七章數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)

7.1事務(wù)的基本概念

7.2數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)概述

7.3故障的種類(lèi)

7.4恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

7.5恢復(fù)策略

7.6具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)

7.7數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像

7.8小結(jié)

7.6具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)

、問(wèn)題的提出

、檢查點(diǎn)技術(shù)

、利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略

問(wèn)題的提出

?兩個(gè)問(wèn)題

-日志文件記錄從系統(tǒng)啟動(dòng)以來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)的狀態(tài)變化，保存大

量的事務(wù)極其數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)變化前后值，一般來(lái)說(shuō)是相當(dāng)大

的一個(gè)文件，特別對(duì)更新（插入、刪除、修改操作）頻繁

的系統(tǒng)更是如此。搜索整個(gè)日志將耗費(fèi)大量的時(shí)間

-對(duì)那些已完成（提交）的事務(wù)，由于不能確定是否真正的

永久保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)它們未加區(qū)分的進(jìn)行重做

（Redo）,相當(dāng)于將系統(tǒng)啟動(dòng)以來(lái)的所有事務(wù)再執(zhí)行一遍,

顯然這是十分費(fèi)時(shí)的過(guò)程，它是使系統(tǒng)恢復(fù)效率低的重要

原因。

解決方案

■所謂檢查點(diǎn)是在某一時(shí)刻強(qiáng)迫寫(xiě)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)，即

在該時(shí)刻將已完成的事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的影響永久保存

?系統(tǒng)提供一檢查點(diǎn)命令：Checkpoint,系統(tǒng)周期的發(fā)出檢

查點(diǎn)命令，也可由用戶執(zhí)行檢查點(diǎn)命令

?一個(gè)檢查點(diǎn)主要包含下述信息：

-在日志文件中增加一個(gè)“檢查點(diǎn)記錄”，它包含：

?該時(shí)刻未完成事務(wù)列表：Undo表

?Undo表中每個(gè)事務(wù)在日志文件開(kāi)始記錄地址

-增加一個(gè)啟動(dòng)（重新開(kāi)始）文件，它存放檢查點(diǎn)記錄在日志文件

中的地址

設(shè)置檢查點(diǎn)

?發(fā)出檢查點(diǎn)命令時(shí)系統(tǒng)的工作：

■*將日志緩沖區(qū)信息寫(xiě)入日志文件。由于完成日

志文件寫(xiě)和數(shù)據(jù)庫(kù)的寫(xiě)不是一個(gè)操作，即不是一個(gè)

事務(wù)。在完成檢查點(diǎn)操作時(shí)應(yīng)先保證日志文件的完

整的保存

*將檢查點(diǎn)記錄寫(xiě)入日志文件

*將數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖區(qū)信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)

*將檢查點(diǎn)記錄在日志文件的地址寫(xiě)入啟動(dòng)文件

檢件點(diǎn)S#JfS,檢杳點(diǎn)記錄地址

重新開(kāi)始記錄-

重新開(kāi)始文樸口志文件

利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略

?當(dāng)事務(wù)T在一個(gè)檢查點(diǎn)之前提交

T對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所做的修改已寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)

?布進(jìn)行恢復(fù)處理時(shí)，沒(méi)有必要對(duì)事務(wù)T執(zhí)

行REDO操作

利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）

［（檢查點(diǎn)）（系統(tǒng)故障）

明不要REDO

REDO

UNDO

「2

REDO

UNDO

利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)步驟

1.從重新開(kāi)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

2由該地址在日志文件中找到最后一個(gè)檢查點(diǎn)記

錄

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)ND