数据库原理及应用第10章-恢复技术(2学时)

1、第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术一、事务一、事务二、故障的种类二、故障的种类三、恢复的实现技术三、恢复的实现技术四、恢复策略四、恢复策略五、检查点的恢复技术五、检查点的恢复技术六、数据库镜像六、数据库镜像什么是事务什么是事务定义事务定义事务事务的特性事务的特性1. 什么是事务什么是事务事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的操作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的工作单位。工作单位。 事务是事务是恢复恢复和和并发控制并发控制的基本单位的基本单位2. 定义事务定义事务显式定义显式定义BEGIN TRAN

2、SACTION SQL 语句语句1 SQL 语句语句2 COMMITBEGIN TRANSACTION SQL 语句语句1 SQL 语句语句2 ROLLBACKu正常结束正常结束 u提交所有操作提交所有操作u更新永久生效更新永久生效u异常终止异常终止u回滚所有回滚所有更新更新操作操作u滚回滚回开始开始状态状态隐式默认：隐式默认：DBMS自动划分自动划分原子性原子性银行转帐（从帐号银行转帐（从帐号A中取出一万元，存入帐号中取出一万元，存入帐号B）l定义一个事务，该事务包括两个操作定义一个事务，该事务包括两个操作l这两个操作要么全做，要么全不做这两个操作要么全做，要么全不做ABA=A-10000B

3、=B+100003. 事务的特性事务的特性持续性持续性T1T2 读读A=16 AA-1、写回、写回A=15 读读A=16 AA-3、写回、写回A=13ACID特性特性原子性（原子性（Atomicity）一致性（一致性（Consistency）从一致到一致从一致到一致隔离性（隔离性（Isolation）不受干扰不受干扰持续性（持续性（Durability ）破坏破坏ACID的因素：的因素：多事务并行时的交叉操作多事务并行时的交叉操作事务运行中被强行停止事务运行中被强行停止一、事务一、事务二、故障的种类二、故障的种类三、恢复的实现技术三、恢复的实现技术四、恢复策略四、恢复策略五、检查点的恢复技术五

4、、检查点的恢复技术六、数据库镜像六、数据库镜像事务故障事务故障系统故障系统故障介质故障介质故障1. 事务故障事务故障什么是事务故障？什么是事务故障？事务在运行过程中由事务在运行过程中由于某种原因未运行到正常于某种原因未运行到正常终止点就被迫中断。终止点就被迫中断。常见原因常见原因u 输入数据错误输入数据错误u 运算溢出运算溢出u 违反完整性限制违反完整性限制u 应用程序出错应用程序出错u 并行事务发生死锁并行事务发生死锁恢复方法和步骤恢复方法和步骤撤消事务（撤消事务（UNDO）强行回滚（强行回滚（ROLLBACK）清除该事务对数据库的所有修改，就像这个清除该事务对数据库的所有修改，就像这个事务

5、没有启动过一样。事务没有启动过一样。2. 系统故障系统故障什么是系统故障？什么是系统故障？l系统运行突然被破坏系统运行突然被破坏l运行的事务都非正常终止运行的事务都非正常终止l内存中缓冲区信息全部丢失内存中缓冲区信息全部丢失l外存上的数据未受影响外存上的数据未受影响常见原因常见原因l 操作系统错误操作系统错误l DBMS代码错误代码错误l 操作失误操作失误l 特定的硬件错误特定的硬件错误（CPU故障）故障）l 突然停电突然停电 恢复方法恢复方法 清除尚未完成的事务清除尚未完成的事务系统重启时，强行系统重启时，强行UNDO写入已提交的事务写入已提交的事务系统重启时，系统重启时，REDO3. 介质

6、故障介质故障可能性小，破坏性大可能性小，破坏性大常见的硬件故障常见的硬件故障u磁盘损坏、磁头碰撞磁盘损坏、磁头碰撞u操作系统错误操作系统错误u瞬时强磁场干扰瞬时强磁场干扰恢复方法和步骤恢复方法和步骤装入故障前某个时刻的装入故障前某个时刻的数据副本数据副本 重做自此时始的所有成重做自此时始的所有成功事务功事务小结小结恢复的基本原理：恢复的基本原理：冗余冗余恢复的实现技术：恢复的实现技术：复杂复杂恢复子系统的代码要占全部代码的恢复子系统的代码要占全部代码的10%以上以上一、事务一、事务二、故障的种类二、故障的种类三、恢复的实现技术三、恢复的实现技术四、恢复策略四、恢复策略五、检查点的恢复技术五、检

7、查点的恢复技术六、数据库镜像六、数据库镜像数据转储数据转储转储策略转储策略日志文件日志文件1. 数据转储数据转储u 静态转储静态转储u 动态转储动态转储u 海量转储海量转储u 增量转储增量转储转储状态转储状态转储方式转储方式（1）静态转储）静态转储优点：优点：实现简单实现简单缺点：缺点：降低了数据库降低了数据库的可用性的可用性无事务运行无事务运行数据库处于一致状态数据库处于一致状态不允许使用数据库不允许使用数据库转储条件转储条件正常运行正常运行 静态静态转储转储运行事务运行事务故障发生点故障发生点TaTaTb Tb TfTf恢恢 复复 重装后备副本重装后备副本 运行更新事务运行更新事务（2 2

8、）动态转储）动态转储转储：转储：并发进行，可以使用数据库并发进行，可以使用数据库优点：优点：不影响事务的运行不影响事务的运行缺点：缺点：正确性不能保证、需辅助日志正确性不能保证、需辅助日志正常运行正常运行 运行事务运行事务动态动态转储转储运行事务运行事务故障发生点故障发生点TaTaTb Tb TfTf恢恢 复复 重装后备副本重装后备副本 利用日志文件恢复利用日志文件恢复（3 3）海量转储与增量转储）海量转储与增量转储海量转储海量转储: : 转储全部数据库转储全部数据库增量转储增量转储: : 只转储上次转储后变更数据只转储上次转储后变更数据比较：比较：u海量转储：恢复方便海量转储：恢复方便u增量

9、转储：数据库很大时，事务处理频繁，更有效增量转储：数据库很大时，事务处理频繁，更有效转储状态转储状态动态转储动态转储静态转储静态转储转储转储方式方式海量转储海量转储动态海量转储动态海量转储静态海量转储静态海量转储增量转储增量转储动态增量转储动态增量转储静态增量转储静态增量转储2.2.转储策略转储策略u定期转储定期转储u不能频繁进行（时间、资源）不能频繁进行（时间、资源）u确定转储周期和转储方法确定转储周期和转储方法l 每天晚上进行动态增量转储每天晚上进行动态增量转储l 每周进行一次动态海量转储每周进行一次动态海量转储l 每月进行一次静态海量转储每月进行一次静态海量转储（1 1）内容）内容用来记

10、录事务对数据库的更新操作的文件用来记录事务对数据库的更新操作的文件日志文件的格式日志文件的格式u以记录为单位以记录为单位u以数据块为单位以数据块为单位日志文件内容日志文件内容u 事务的开始标记事务的开始标记u 事务的结束标记事务的结束标记u 事务的更新操作事务的更新操作3. 日志文件日志文件（2 2）用途）用途u事务故障恢复事务故障恢复u系统故障恢复系统故障恢复u协助副本恢复介质故障协助副本恢复介质故障DBMS静态转储副本静态转储副本+ +日志文件日志文件动态转储副本动态转储副本+ +日志文件日志文件（3 3）登记原则）登记原则必须遵循两条原则必须遵循两条原则严格按照事务执行的时间顺序严格按照

11、事务执行的时间顺序 先写日志文件，后写数据库先写日志文件，后写数据库 ？一、事务一、事务二、故障的种类二、故障的种类三、恢复的实现技术三、恢复的实现技术四、恢复策略四、恢复策略五、检查点的恢复技术五、检查点的恢复技术六、数据库镜像六、数据库镜像事务故障恢复事务故障恢复系统故障恢复系统故障恢复介质故障恢复介质故障恢复1. 事务故障的恢复事务故障的恢复由系统自动完成由系统自动完成恢复步骤恢复步骤反向扫描日志文件反向扫描日志文件执行更新操作的逆操作执行更新操作的逆操作直至事务的开始标记直至事务的开始标记2. 系统故障的恢复系统故障的恢复在系统重启时自动完成在系统重启时自动完成正向扫描日志文件：正向扫

12、描日志文件：Redo队列、队列、Undo队列队列Undo队列队列UNDO处理处理Redo队列队列REDO处理处理恢复步骤恢复步骤3. 介质故障的恢复介质故障的恢复需要需要DBA介入介入u装入数据副本和日志副本装入数据副本和日志副本 执行恢复命令执行恢复命令u具体的恢复操作仍由具体的恢复操作仍由DBMS完成完成一、事务一、事务二、故障的种类二、故障的种类三、恢复的实现技术三、恢复的实现技术四、恢复策略四、恢复策略五、检查点的恢复技术五、检查点的恢复技术六、数据库镜像六、数据库镜像两个问题两个问题u搜索日志耗费时间搜索日志耗费时间uREDO处理：浪费时间处理：浪费时间解决方案解决方案u在日志中增加检查点在日志中增加检查点u增加重新开始文件增加重新开始文件u动态维护日志文件动态维护日志文件Tc (检查点检查点)Tf(系统故障系统故障) REDOUNDOUNDO REDOT2T3T4T5不不REDOT1一、事务一、事务二、故障的种类二、故障的种类三、恢复的实现技术三