第8章数据库恢复技术资料课件

12024/7/12第第第第8 8章章章章 数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术n8.1 事务的基本概念和特征事务的基本概念和特征n8.2 数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性n8.4 数据转储与恢复数据转储与恢复n8.5 基于日志的数据库恢复基于日志的数据库恢复n8.3 数据库恢复策略数据库恢复策略n8.6 检查点恢复技术检查点恢复技术n8.7 数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术n8.8 SQLServer的数据恢复机制的数据恢复机制n8.9 小结小结22024/7/128.1 8.1 事务的基本概念和特征事务的基本概念和特征事务的基本概念和特征事务的基本概念和特征n事务事务(Transaction)是用户定义的一个数据库操作序列，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，是一个不可分割的工这些操作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的工作单位作单位n事务是一系列的数据库操作，事务是恢复和并发控制的事务是一系列的数据库操作，事务是恢复和并发控制的基本单位。基本单位。n事务和程序是两个概念事务和程序是两个概念在关系数据库中，一个事务可以是一条在关系数据库中，一个事务可以是一条SQL语句，一语句，一组组SQL语句或整个程序语句或整个程序一个应用程序通常包含多个事务一个应用程序通常包含多个事务n事务处理技术主要包括数据库恢复技术和并发控制技术事务处理技术主要包括数据库恢复技术和并发控制技术32024/7/128.1.1 8.1.1 事务的基本概念事务的基本概念事务的基本概念事务的基本概念n如何定义事务如何定义事务显式定义方式显式定义方式隐式方式：当用户没有显式地定义事务时，隐式方式：当用户没有显式地定义事务时，DBMS按缺按缺省规定自动划分事务省规定自动划分事务nCOMMIT提交事务提交事务事务正常结束事务正常结束,提交事务的所有操作（读提交事务的所有操作（读+更新）更新）,事务中事务中所有对数据库的更新永久生效所有对数据库的更新永久生效nROLLBACK回滚事务回滚事务事务异常终止事务异常终止事务运行的过程中发生了故障，不能继续执行事务运行的过程中发生了故障，不能继续执行回滚事务的所有更新操作回滚事务的所有更新操作,恢复到事务开始时的状态恢复到事务开始时的状态BEGINTRANSACTIONBEGINTRANSACTIONSQL语句语句1SQL语句语句1.COMMITROLLBACK42024/7/128.1.28.1.2 事务特征事务特征事务特征事务特征n事务的四个特性：事务的四个特性：原子性（原子性（Atomicity）、一致性（）、一致性（Consistency）、隔）、隔离性（离性（Isolation）、持续性（）、持续性（Durability），简称），简称ACID特性特性n1.原子性（原子性（Atomicity）事务是数据库的逻辑工作单位，事务中包括的诸操事务是数据库的逻辑工作单位，事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做作要么都做，要么都不做n2.一致性（一致性（Consistency）事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态变到另一个一致性状态一致性状态：数据库中只包含成功事务提交的结果一致性状态：数据库中只包含成功事务提交的结果不一致状态：数据库中包含失败事务的结果不一致状态：数据库中包含失败事务的结果52024/7/128.1.28.1.2事务特征事务特征事务特征事务特征银行转帐：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。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，要么全不做全做或者全不做，数据库都处于一致性状态。全做或者全不做，数据库都处于一致性状态。如果只做一个操作，数据库就处于不一致性状态如果只做一个操作，数据库就处于不一致性状态B=B+1A=A-1BA62024/7/128.1.28.1.2 事务特征事务特征事务特征事务特征n3.隔离性隔离性对并发执行而言对并发执行而言,一个事务的执行不能被其他事务干扰一个事务的执行不能被其他事务干扰读读A=16AA-3写回写回A=13读读A=16AA-1写回写回A=15T2T1T1T1T1的修改被的修改被的修改被的修改被的修改被的修改被T2T2T2覆盖了！覆盖了！覆盖了！覆盖了！覆盖了！覆盖了！一个事务内部的操作及一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事使用的数据对其他并发事务是隔离的务是隔离的并发执行的各个事务之并发执行的各个事务之间不能互相干扰间不能互相干扰72024/7/128.1.28.1.2 事务特征事务特征事务特征事务特征n4.持续性持续性持续性也称永久性（持续性也称永久性（Permanence）一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其执行结果有任接下来的其他操作或故障不应该对其执行结果有任何影响。何影响。82024/7/128.1.28.1.2 事务特征事务特征事务特征事务特征n保证事务保证事务ACID特性是事务处理的任务特性是事务处理的任务n破坏事务破坏事务ACID特性的因素特性的因素多个事务并行运行时，不同事务的操作交叉执行多个事务并行运行时，不同事务的操作交叉执行保证原子性保证原子性事务不能相互影响事务不能相互影响事务在运行过程中被强行停止事务在运行过程中被强行停止不影响数据库的完整性、一致性不影响数据库的完整性、一致性不影响其它事务不影响其它事务92024/7/128.1.38.1.3 事务状态事务状态事务状态事务状态n由于系统故障等原因事务可能无法成功执行而处在中止由于系统故障等原因事务可能无法成功执行而处在中止状态，称为事务中止（状态，称为事务中止（aborted）为了保证事务的原子性，中止事务不能破坏数据库为了保证事务的原子性，中止事务不能破坏数据库的一致性状态。的一致性状态。一个被中止的事务所做过任何改变操作要取消。一个被中止的事务所做过任何改变操作要取消。n数据库恢复到事务执行前的状态，称之为事务回滚数据库恢复到事务执行前的状态，称之为事务回滚(Rolledback)。102024/7/128.1.38.1.3 事务状态事务状态事务状态事务状态n事务应该处在下列状态之一：事务应该处在下列状态之一：活动状态（活动状态（active）初始状态，事务执行时事务处于活动状态。初始状态，事务执行时事务处于活动状态。部分提交状态（部分提交状态（partiallycommitted）事务最后一条语句被执行完毕后进入部分提交状态事务最后一条语句被执行完毕后进入部分提交状态事务中对数据的操作已经全部完成，但结果数据还驻事务中对数据的操作已经全部完成，但结果数据还驻留在内存中。留在内存中。如果在此状态时，系统出现故障仍可能使事务不得不如果在此状态时，系统出现故障仍可能使事务不得不终止终止失败状态（失败状态（failed）如果事务不能正常执行，事务就进入失败状态。如果事务不能正常执行，事务就进入失败状态。这意味着事务没有成功地完成，必须回滚。这意味着事务没有成功地完成，必须回滚。回滚回滚(Rollback)就是撤消事务已经做出任何数据更改就是撤消事务已经做出任何数据更改112024/7/128.1.38.1.3 事务状态事务状态事务状态事务状态n事务应该处在下列状态之一事务应该处在下列状态之一:(续续)活动状态（活动状态（active）部分提交状态（部分提交状态（partiallycommitted）失败状态（失败状态（failed）终止状态（终止状态（aborted）事务回滚并且数据库已经恢复到事务执行前的状事务回滚并且数据库已经恢复到事务执行前的状态。态。提交状态（提交状态（committed）当数据库系统将事务中对数据的更改完全写入磁当数据库系统将事务中对数据的更改完全写入磁盘时，写入一条事务日志信息，标志着事务成功盘时，写入一条事务日志信息，标志着事务成功完成，这时事务就进入了提交状态。完成，这时事务就进入了提交状态。122024/7/128.1.38.1.3 事务状态事务状态事务状态事务状态活动活动状态状态部分提部分提交状态交状态n事务从活动状态开始，当完成最后事务从活动状态开始，当完成最后一条语句后进入部分提交状态一条语句后进入部分提交状态n此刻，事务虽已完成，但结果数据此刻，事务虽已完成，但结果数据仍驻留在内存中，某些故障可能导仍驻留在内存中，某些故障可能导致其失败致其失败n把结果数据写入外部存储器中，事把结果数据写入外部存储器中，事务进入提交状态务进入提交状态n当事务不能正常执行时，进入失败当事务不能正常执行时，进入失败状态状态n失败状态的事务必须撤消，事务进失败状态的事务必须撤消，事务进入中止状态入中止状态提交提交状态状态失败失败状态状态中止中止状态状态132024/7/12第第第第8 8章章章章 数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术n8.1 事务的基本概念和特征事务的基本概念和特征n8.2 数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性n8.4 数据转储与恢复数据转储与恢复n8.5 基于日志的数据库恢复基于日志的数据库恢复n8.3 数据库恢复策略数据库恢复策略n8.6 检查点恢复技术检查点恢复技术n8.7 数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术n8.8 SQLServer的数据恢复机制的数据恢复机制n8.9 小结小结142024/7/128.28.2 数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性n故障是不可避免的故障是不可避免的计算机硬件故障、系统软件和应用软件的错误、操计算机硬件故障、系统软件和应用软件的错误、操作员的失误、恶意的破坏作员的失误、恶意的破坏故障的影响故障的影响运行事务非正常中断、破坏数据库运行事务非正常中断、破坏数据库n数据库管理系统对故障的对策数据库管理系统对故障的对策DBMS提供恢复子系统提供恢复子系统保证故障发生后，能把数据库中的数据从错误状态保证故障发生后，能把数据库中的数据从错误状态恢复到某种逻辑一致的状态恢复到某种逻辑一致的状态保证事务保证事务ACIDn恢复技术是衡量系统优劣的重要指标恢复技术是衡量系统优劣的重要指标152024/7/128.28.2 数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性n数据库系统可能发生各种各样的故障，大致可分为：数据库系统可能发生各种各样的故障，大致可分为：系统故障系统故障事务内部的故障事务内部的故障存储设备故障存储设备故障其它原因其它原因162024/7/12系统故障系统故障系统故障系统故障n什么是系统故障什么是系统故障造成系统停止运转的任何事件造成系统停止运转的任何事件.使得系统要重新启动使得系统要重新启动整个系统的正常运行突然被破坏、所有正在运行的整个系统的正常运行突然被破坏、所有正在运行的事务都非正常终止、内存中数据库缓冲区的信息全事务都非正常终止、内存中数据库缓冲区的信息全部丢失、外部存储设备上的数据未受影响部丢失、外部存储设备上的数据未受影响n系统故障的常见原因系统故障的常见原因操作系统或操作系统或DBMS代码错误代码错误操作员操作失误操作员操作失误特定类型的硬件错误（如特定类型的硬件错误（如CPU故障）故障）突然停电突然停电172024/7/12事务内部的故障事务内部的故障事务内部的故障事务内部的故障n什么是事务故障什么是事务故障某个事务在运行过程中由于种种原因未运行至正常某个事务在运行过程中由于种种原因未运行至正常终止点就夭折了终止点就夭折了n事务内部的故障事务内部的故障有的是可以通过事务程序本身发现的有的是可以通过事务程序本身发现的转账事务的例子转账事务的例子有的是非预期的有的是非预期的182024/7/12事务内部的故障事务内部的故障事务内部的故障事务内部的故障n例银行转账事务，把一笔金额从账户甲转给账户乙例银行转账事务，把一笔金额从账户甲转给账户乙BEGINTRANSACTION读账户甲的余额读账户甲的余额BALANCE；BALANCE=BALANCE-AMOUNT；写回写回BALANCE；IF(BALANCE0)THEN打印打印金额不足，不能转账金额不足，不能转账；ROLLBACK；(撤销刚才的修改，恢复事务撤销刚才的修改，恢复事务)ELSE读账户乙的余额读账户乙的余额BALANCE1；BALANCE1=BALANCE1+AMOUNT；写回写回BALANCE1；COMMIT；n两个更新操作要么全部完成要么全部不两个更新操作要么全部完成要么全部不做否则就会使数据库处于不一致状态做否则就会使数据库处于不一致状态n若账户甲余额不足，程序可以发现并让若账户甲余额不足，程序可以发现并让事务滚回事务滚回撤销已作修改撤销已作修改;恢复到正确状态恢复到正确状态192024/7/12事务内部的故障事务内部的故障事务内部的故障事务内部的故障n什么是事务故障什么是事务故障某个事务在运行过程中由于种种原因未运行至正常某个事务在运行过程中由于种种原因未运行至正常终止点就夭折了终止点就夭折了n事务内部的故障事务内部的故障有的是可以通过事务程序本身发现的有的是可以通过事务程序本身发现的转账事务的例子转账事务的例子有的是非预期的有的是非预期的事务内部更多的故障是非预期的，是不能由应用事务内部更多的故障是非预期的，是不能由应用程序处理的。程序处理的。输入数据有误、运算溢出、违反了某些完整性限输入数据有误、运算溢出、违反了某些完整性限制、某些应用程序出错、并行事务发生死锁等制、某些应用程序出错、并行事务发生死锁等以后，以后，事务故障仅指这类非预期的故障事务故障仅指这类非预期的故障202024/7/12介质故障介质故障介质故障介质故障n硬件故障使存储在外存中的数据部分丢失或全部丢失硬件故障使存储在外存中的数据部分丢失或全部丢失介质故障比前两类故障的可能性小得多，但破坏性介质故障比前两类故障的可能性小得多，但破坏性大得多大得多n介质故障的常见原因介质故障的常见原因磁盘损坏、磁头碰撞、磁盘损坏、磁头碰撞、操作系统的某种潜在错误操作系统的某种潜在错误瞬时强磁场干扰瞬时强磁场干扰212024/7/128.28.2 数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性n数据库系统可能发生各种各样的故障，大致可分为：数据库系统可能发生各种各样的故障，大致可分为：系统故障系统故障事务内部的故障事务内部的故障存储设备故障存储设备故障其它原因其它原因某些恶意的人为破坏，造成事务异常结束。如病某些恶意的人为破坏，造成事务异常结束。如病毒，恶意流氓软件等。毒，恶意流氓软件等。n各类故障，对数据库的影响有两种可能性各类故障，对数据库的影响有两种可能性数据库本身被破坏数据库本身被破坏数据库没有被破坏，但数据可能不正确，数据库没有被破坏，但数据可能不正确，由于事务的运行被非正常终止造成的。由于事务的运行被非正常终止造成的。222024/7/12恢复的实现技术恢复的实现技术恢复的实现技术恢复的实现技术n数据恢复的基本原理数据恢复的基本原理数据冗余数据冗余:利用存储在系统其它地方的冗余数据来利用存储在系统其它地方的冗余数据来重建数据库中已被破坏或不正确的那部分数据重建数据库中已被破坏或不正确的那部分数据n恢复机制涉及的关键问题恢复机制涉及的关键问题1.如何建立冗余数据如何建立冗余数据数据转储（数据转储（backup）登记日志文件（登记日志文件（logging）2.如何利用这些冗余数据实施数据库恢复如何利用这些冗余数据实施数据库恢复n建立冗余数据最常用的技术是建立冗余数据最常用的技术是数据转储和登记日志文件数据转储和登记日志文件通常在一个数据库系统中，这两种方法一起使用通常在一个数据库系统中，这两种方法一起使用232024/7/12第第第第8 8章章章章 数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术n8.1 事务的基本概念和特征事务的基本概念和特征n8.2 数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性n8.4 数据转储与恢复数据转储与恢复n8.5 基于日志的数据库恢复基于日志的数据库恢复n8.3 数据库恢复策略数据库恢复策略n8.6 检查点恢复技术检查点恢复技术n8.7 数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术n8.8 SQLServer的数据恢复机制的数据恢复机制n8.9 小结小结242024/7/12数据转储数据转储数据转储数据转储n数据转储是数据库恢复中采用的基本技术数据转储是数据库恢复中采用的基本技术DBA定期地将整个数据库复制到磁带或另一个磁盘定期地将整个数据库复制到磁带或另一个磁盘上保存起来的过程。上保存起来的过程。这些备用的数据文本称为后备副本或后援副本这些备用的数据文本称为后备副本或后援副本数据库遭到破坏后可以将后备副本重新装入数据库遭到破坏后可以将后备副本重新装入重装后备副本只能将数据库恢复到转储时的状态重装后备副本只能将数据库恢复到转储时的状态 故障发生点故障发生点 转储转储 运行事务运行事务 正常运行正常运行 Ta Ta Tb TTb Tf f 重装后备副本重装后备副本 重新运行事务重新运行事务恢复恢复 252024/7/12数据转储数据转储数据转储数据转储n转储方法转储方法1静态转储与动态转储静态转储与动态转储2海量转储与增量转储海量转储与增量转储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262024/7/121 1静态转储静态转储静态转储静态转储n在系统中无运行事务时进行转储在系统中无运行事务时进行转储n转储开始时数据库处于一致性状态转储开始时数据库处于一致性状态n转储期间不允许对数据库的任何存取、修改活动转储期间不允许对数据库的任何存取、修改活动n优点：实现简单优点：实现简单n缺点：降低了数据库的可用性缺点：降低了数据库的可用性转储必须等用户事务结束转储必须等用户事务结束新的事务必须等转储结束新的事务必须等转储结束272024/7/122.2.动态转储动态转储动态转储动态转储n转储操作与用户事务并发进行转储操作与用户事务并发进行n转储期间允许对数据库进行存取或修改转储期间允许对数据库进行存取或修改n优点优点不用等待正在运行的用户事务结束不用等待正在运行的用户事务结束不会影响新事务的运行不会影响新事务的运行n缺点缺点不能保证副本中的数据正确有效，需要配合日志进不能保证副本中的数据正确有效，需要配合日志进行恢复行恢复例例在转储期间的某个时刻在转储期间的某个时刻Tc，系统把数据，系统把数据A=100转转储到磁带上，而在下一时刻储到磁带上，而在下一时刻Td，某一事务将，某一事务将A改为改为200。转储结束后，后备副本上的。转储结束后，后备副本上的A过时过时282024/7/122.2.动态转储动态转储动态转储动态转储n利用动态转储得到的副本进行故障恢复利用动态转储得到的副本进行故障恢复需要把动态转储期间各事务对数据库的修改活动登需要把动态转储期间各事务对数据库的修改活动登记下来，建立日志文件记下来，建立日志文件后备副本加上日志文件才能把数据库恢复到某一时后备副本加上日志文件才能把数据库恢复到某一时刻的正确状态刻的正确状态 TaTa TbTb TfTf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正常运行正常运行 登记日志文件登记日志文件 登记新日志文件登记新日志文件 转储日志文件转储日志文件 重装后备副本，然后利用转储的日志文件恢复重装后备副本，然后利用转储的日志文件恢复恢复到一恢复到一 致性状态致性状态292024/7/123 3海量转储与增量转储海量转储与增量转储海量转储与增量转储海量转储与增量转储n海量转储海量转储:每次转储全部数据库每次转储全部数据库n增量转储增量转储:只转储上次转储后更新过的数据只转储上次转储后更新过的数据n海量转储与增量转储比较海量转储与增量转储比较从恢复角度看，使用海量转储得到的后备副本进行从恢复角度看，使用海量转储得到的后备副本进行恢复往往更方便恢复往往更方便但如果数据库很大、事务处理十分频繁，则增量转但如果数据库很大、事务处理十分频繁，则增量转储方式更实用更有效储方式更实用更有效n应定期进行数据转储，制作后备副本应定期进行数据转储，制作后备副本但转储又是十分耗费时间和资源的，不能频繁进行但转储又是十分耗费时间和资源的，不能频繁进行DBA应该根据数据库使用情况确定适当的转储周期应该根据数据库使用情况确定适当的转储周期和转储方法。和转储方法。例：例：每天晚上进行动态增量转储每天晚上进行动态增量转储每周进行一次动态海量转储每周进行一次动态海量转储每月进行一次静态海量转储每月进行一次静态海量转储302024/7/12第第第第8 8章章章章 数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术n8.1 事务的基本概念和特征事务的基本概念和特征n8.2 数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性n8.4 数据转储与恢复数据转储与恢复n8.5 基于日志的数据库恢复基于日志的数据库恢复n8.3 数据库恢复策略数据库恢复策略n8.6 检查点恢复技术检查点恢复技术n8.7 数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术n8.8 SQLServer的数据恢复机制的数据恢复机制n8.9 小结小结312024/7/128.58.5 基于日志的数据库恢复基于日志的数据库恢复基于日志的数据库恢复基于日志的数据库恢复n8.5.1数据库系统日志文件数据库系统日志文件记录有关事务的数据库操作信息记录有关事务的数据库操作信息日志文件的格式日志文件的格式以记录为单位的日志文件以记录为单位的日志文件以数据块为单位的日志文件以数据块为单位的日志文件日志文件内容日志文件内容事务标识事务标识操作类型操作类型操作对象操作对象更新前后的数据值更新前后的数据值322024/7/12日志文件内容日志文件内容日志文件内容日志文件内容以记录为单位的日志文件以记录为单位的日志文件，表示事务，表示事务Ti开始。开始。，表示事务，表示事务Ti对数据项对数据项Xj执行执行写操作。旧值是写操作。旧值是V1,新值是新值是V2。，表示事务，表示事务Ti已提交。事务对数据已提交。事务对数据库所做的任何更新都写入到数据缓冲区中，通常库所做的任何更新都写入到数据缓冲区中，通常不能确定磁盘是否已经进行更新不能确定磁盘是否已经进行更新，表示事务，表示事务Ti已中止。表明事务不能已中止。表明事务不能成功完成。如果事务中止，系统将确保这一事务成功完成。如果事务中止，系统将确保这一事务的更新不会对数据库造成影响的更新不会对数据库造成影响332024/7/12日志文件的作用日志文件的作用日志文件的作用日志文件的作用n事务故障恢复事务故障恢复和和系统故障恢复系统故障恢复必须用日志文件必须用日志文件n在动态转储方式中必须建立日志文件，后备副本与该日志在动态转储方式中必须建立日志文件，后备副本与该日志文件综合起来才能将数据库恢复到一致性状态文件综合起来才能将数据库恢复到一致性状态n与静态转储后备副本配合进行与静态转储后备副本配合进行介质故障恢复介质故障恢复静态转储的数据已是一致性的数据静态转储的数据已是一致性的数据如果静态转储完成后，仍能定期转储日志文件，则在出如果静态转储完成后，仍能定期转储日志文件，则在出现介质故障重装数据副本后，可以利用这些日志文件副现介质故障重装数据副本后，可以利用这些日志文件副本对已完成的事务进行重做处理本对已完成的事务进行重做处理可以把数据库恢复到故障前某一时刻的正确状态（不必可以把数据库恢复到故障前某一时刻的正确状态（不必重新运行那些已完成的事务程序）重新运行那些已完成的事务程序）342024/7/128.5.1 8.5.1 数据库系统日志文件数据库系统日志文件数据库系统日志文件数据库系统日志文件n为保证数据库是可恢复的，登记日志文件时必须遵为保证数据库是可恢复的，登记日志文件时必须遵循两条原则循两条原则登记的次序严格按并行事务执行的时间次序登记的次序严格按并行事务执行的时间次序必须先写日志文件，后写数据库必须先写日志文件，后写数据库写数据库和写日志文件是两个不同的操作，写数据库和写日志文件是两个不同的操作，在这两个操作之间可能发生故障，如果先写了在这两个操作之间可能发生故障，如果先写了数据库修改，而在日志文件中没有登记下这个数据库修改，而在日志文件中没有登记下这个修改，则以后就无法恢复这个修改了修改，则以后就无法恢复这个修改了如果先写日志，但没有修改数据库，按日志文如果先写日志，但没有修改数据库，按日志文件恢复时只不过是多执行一次不必要的件恢复时只不过是多执行一次不必要的UNDO操作，并不会影响数据库的正确性操作，并不会影响数据库的正确性352024/7/128.5.28.5.2 使用日志恢复数据库使用日志恢复数据库使用日志恢复数据库使用日志恢复数据库n基于日志的恢复技术：基于日志的恢复技术：1.Redo技术技术在日志中记录所有数据库写修改操作，在日志中记录所有数据库写修改操作，如果发生故障，可以用如果发生故障，可以用Redo操作重做事务，恢复操作重做事务，恢复已完成的事务已完成的事务362024/7/128.5.28.5.2 使用日志恢复数据库使用日志恢复数据库使用日志恢复数据库使用日志恢复数据库n基于日志的恢复技术：基于日志的恢复技术：2.Undo恢复技术恢复技术在事务执行过程中修改了数据库而事务还没提交在事务执行过程中修改了数据库而事务还没提交此时如果系统崩溃，可以利用此时如果系统崩溃，可以利用Undo恢复技术（撤恢复技术（撤销事务）销事务）将被修改的数据项恢复到事务开始前的状态。将被修改的数据项恢复到事务开始前的状态。Undo操作的过程操作的过程检查日志文件，寻找事务检查日志文件，寻找事务Ti执行执行write(X)操作前写操作前写入日志的记录，入日志的记录，把数据库中的把数据库中的X项的值重新修改为更新前的旧值项的值重新修改为更新前的旧值如果事务如果事务Ti有多个有多个write操作，操作，Undowrite操作的操作的顺序必须与顺序必须与write操作时写入日志的顺序相反操作时写入日志的顺序相反372024/7/12第第第第8 8章章章章 数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术n8.1 事务的基本概念和特征事务的基本概念和特征n8.2 数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性n8.4 数据转储与恢复数据转储与恢复n8.5 基于日志的数据库恢复基于日志的数据库恢复n8.3 数据库恢复策略数据库恢复策略8.3.1事务故障的恢复事务故障的恢复8.3.2系统故障的恢复系统故障的恢复8.3.3介质故障的恢复介质故障的恢复n8.6 检查点恢复技术检查点恢复技术n8.7 数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术n8.8 SQLServer的数据恢复机制的数据恢复机制n8.9 小结小结382024/7/121.1.事务故障的恢复事务故障的恢复事务故障的恢复事务故障的恢复n事务故障：事务在运行至正常终止点前被中止事务故障：事务在运行至正常终止点前被中止n恢复方法：利用日志文件撤销事务对数据的更改，系恢复方法：利用日志文件撤销事务对数据的更改，系统回滚到事务执行前的状态统回滚到事务执行前的状态n事务故障的恢复由系统自动完成，不需要用户干预事务故障的恢复由系统自动完成，不需要用户干预(1)反向扫描文件日志，查找该事务的更新操作。反向扫描文件日志，查找该事务的更新操作。(2)对该事务的更新操作执行逆操作。即将日志记录中对该事务的更新操作执行逆操作。即将日志记录中“更新前的值更新前的值”（BeforImage,BI）写入数据库。）写入数据库。(3)继续反向扫描日志文件，查找该事务的其他更新操继续反向扫描日志文件，查找该事务的其他更新操作，并做同样处理。作，并做同样处理。(4)如此处理下去，直至读到此事务的开始标记，事务如此处理下去，直至读到此事务的开始标记，事务故障恢复就完成了。故障恢复就完成了。392024/7/122.2.系统故障的恢复系统故障的恢复系统故障的恢复系统故障的恢复n系统故障造成数据库不一致状态的原因系统故障造成数据库不一致状态的原因一些未完成事务对数据库的更新已写入数据库一些未完成事务对数据库的更新已写入数据库一些已提交事务对数据库的更新还留在缓冲区没来一些已提交事务对数据库的更新还留在缓冲区没来得及写入数据库得及写入数据库n恢复方法恢复方法Undo故障发生时未完成的事务故障发生时未完成的事务Redo已完成的事务已完成的事务n系统故障的恢复由系统在系统故障的恢复由系统在重新启动时重新启动时自动完成，不需自动完成，不需要用户干预要用户干预402024/7/12系统故障的恢复步骤系统故障的恢复步骤系统故障的恢复步骤系统故障的恢复步骤(1)正向扫描日志文件（即从头扫描日志文件）正向扫描日志文件（即从头扫描日志文件）Redo队列队列:在故障发生前已经提交的事务在故障发生前已经提交的事务Undo队列队列:故障发生时尚未完成的事务故障发生时尚未完成的事务(2)对对Undo队列事务进行队列事务进行UNDO处理处理反向扫描日志文件，对每个反向扫描日志文件，对每个UNDO事务的更事务的更新操作新操作执行逆操作执行逆操作(3)对对Redo队列事务进行队列事务进行REDO处理处理正向扫描日志文件，对每个正向扫描日志文件，对每个REDO事务重新执行登记事务重新执行登记的操作的操作412024/7/123.3.介质故障的恢复介质故障的恢复介质故障的恢复介质故障的恢复n恢复方法恢复方法重装数据库，使数据库恢复到一致性状态重装数据库，使数据库恢复到一致性状态重做已完成的事务重做已完成的事务n介质故障的恢复需要介质故障的恢复需要DBA介入介入重装最近转储的数据库副本和相关日志文件副本重装最近转储的数据库副本和相关日志文件副本执行系统提供的恢复命令执行系统提供的恢复命令具体的恢复操作仍由具体的恢复操作仍由DBMS完成完成422024/7/12介质故障恢复步骤介质故障恢复步骤介质故障恢复步骤介质故障恢复步骤(1)装入最新的后备数据库副本，使数据库恢复到最近一装入最新的后备数据库副本，使数据库恢复到最近一次转储时的一致性状态。次转储时的一致性状态。对于静态转储的数据库副本，装入后数据库即处于对于静态转储的数据库副本，装入后数据库即处于一致性状态一致性状态对于动态转储的数据库副本，还须同时装入转储时对于动态转储的数据库副本，还须同时装入转储时刻的日志文件副本刻的日志文件副本,利用与恢复系统故障相同的方法利用与恢复系统故障相同的方法(即即REDO+UNDO),才能将数据库恢复到一致性状态才能将数据库恢复到一致性状态(2)装入有关的日志文件副本，重做已完成的事务。装入有关的日志文件副本，重做已完成的事务。首先扫描日志文件，找出故障发生时已提交的事务首先扫描日志文件，找出故障发生时已提交的事务的标识，将其记入重做队列。的标识，将其记入重做队列。然后正向扫描日志文件，对重做队列中的所有事务然后正向扫描日志文件，对重做队列中的所有事务进行重做处理。即将日志记录中进行重做处理。即将日志记录中“更新后的值更新后的值”写写入数据库。入数据库。432024/7/12日志文件的用途（续）日志文件的用途（续）日志文件的用途（续）日志文件的用途（续）故障发生点故障发生点 静态转储静态转储 运行事务运行事务 正常运行正常运行 TaTa TbTb TfTf 登记日志文件登记日志文件 重装后备副本重装后备副本 利用日志文件恢复事务利用日志文件恢复事务 继续运行继续运行介质故介质故 障恢复障恢复 登记日志文件登记日志文件 n系统在系统在Ta时刻停止运行事务，进行数据库转储时刻停止运行事务，进行数据库转储n在在Tb时刻转储完毕，得到时刻转储完毕，得到Tb时刻的数据库一致性副本时刻的数据库一致性副本n系统运行到系统运行到Tf时刻发生故障时刻发生故障n为恢复数据库，首先由为恢复数据库，首先由DBA重装数据库后备副本，将数据库恢复至重装数据库后备副本，将数据库恢复至Tb时刻的状态时刻的状态n可以利用这些日志文件副本对已完成的事务进行重做处理可以利用这些日志文件副本对已完成的事务进行重做处理442024/7/12第第第第8 8章章章章 数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术n8.1 事务的基本概念和特征事务的基本概念和特征n8.2 数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性n8.4 数据转储与恢复数据转储与恢复n8.5 基于日志的数据库恢复基于日志的数据库恢复n8.3 数据库恢复策略数据库恢复策略n8.6 检查点恢复技术检查点恢复技术n8.7 数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术n8.8 SQLServer的数据恢复机制的数据恢复机制n8.9 小结小结452024/7/128.68.6 检查点恢复技术检查点恢复技术检查点恢复技术检查点恢复技术n问题的提出问题的提出利用日志技术进行数据库恢复时，恢复子系统必须利用日志技术进行数据库恢复时，恢复子系统必须搜索日志，确定哪些事务需要搜索日志，确定哪些事务需要REDO，哪些事务需要，哪些事务需要UNDO，搜索整个日志将耗费大量的时间，搜索整个日志将耗费大量的时间REDO处理：重新执行，浪费了大量时间处理：重新执行，浪费了大量时间n为此发展了检查点（为此发展了检查点（Checkpoint）技术，允许恢复子）技术，允许恢复子系统在登录日志期间动态维护日志：系统在登录日志期间动态维护日志：在日志文件中增加检查点记录在日志文件中增加检查点记录增加重启动文件（重新开始文件）增加重启动文件（重新开始文件）462024/7/128.68.6 检查点恢复技术检查点恢复技术检查点恢复技术检查点恢复技术n检查点（检查点（checkpoint）是记录在日志中表示数据库是否）是记录在日志中表示数据库是否正常运行的一个标志正常运行的一个标志，以记录所有当前活动的事务，以记录所有当前活动的事务n检查点记录的内容检查点记录的内容1.建立检查点时刻所有正在执行的事务清单建立检查点时刻所有正在执行的事务清单2.这些事务最近一个日志记录的地址这些事务最近一个日志记录的地址n建立检查点原则建立检查点原则定期：按照预定的一个时间间隔定期：按照预定的一个时间间隔不定期：按照某种规则，如日志文件已写满一半建不定期：按照某种规则，如日志文件已写满一半建立一个检查点立一个检查点472024/7/128.68.6 检查点恢复技术检查点恢复技术检查点恢复技术检查点恢复技术n重启动文件重启动文件记录各个检查点记录在日志文件中的地址记录各个检查点记录在日志文件中的地址n周期性的建立检查点，动态维护维护日志文件周期性的建立检查点，动态维护维护日志文件把日志缓冲区中的内容写入日志文件；把日志缓冲区中的内容写入日志文件；在日志文件中写入一个检查点记录；在日志文件中写入一个检查点记录；把数据库缓冲区的内容写入数据库；把数据库缓冲区的内容写入数据库；把检查点记录在日志文件中的地址写入重启动文件把检查点记录在日志文件中的地址写入重启动文件482024/7/128.68.6 检查点恢复技术检查点恢复技术检查点恢复技术检查点恢复技术n利用检查点的恢复步骤利用检查点的恢复步骤(1)从重启动文件中找到最后一个检查点记录；从重启动文件中找到最后一个检查点记录；(2)得到检查点时刻的事务清单；得到检查点时刻的事务清单；把事务清单中的事把事务清单中的事务列表暂时放入务列表暂时放入Undo队列队列(3)从检查点开始正向扫描日志文件，从检查点开始正向扫描日志文件，如有新开始的事物，暂时放入如有新开始的事物，暂时放入Undo队列队列如有提交事务如有提交事务Tj，把对，把对Tj从从Undo队列移到队列移到REDO队列队列（4）对）对Undo队列事务进行队列事务进行UNDO处理；对处理；对Redo队队列事务进行列事务进行REDO处理处理。492024/7/128.68.6 检查点恢复技术检查点恢复技术检查点恢复技术检查点恢复技术n使用检查点方法可以改善恢复效率使用检查点方法可以改善恢复效率当事务当事务T在一个检查点之前提交在一个检查点之前提交由检查点记录知，由检查点记录知，T对数据库所做的修改已写入对数据库所做的修改已写入数据库，在进行恢复处理时，没有必要对事务数据库，在进行恢复处理时，没有必要对事务T执执行行REDO操作操作只运行检查点记录之后的操作即可只运行检查点记录之后的操作即可。502024/7/128.68.6 检查点恢复技术检查点恢复技术检查点恢复技术检查点恢复技术n系统出现故障时，恢复子系统将根据事务的不同状态采系统出现故障时，恢复子系统将根据事务的不同状态采取不同的恢复策略取不同的恢复策略Tc(检查点检查点)Tf(系统故障系统故障)REDOUNDOUNDOREDOT2T3T4T5不要不要REDOT1nT1：在检查点之前提交：在检查点之前提交nT2：在检查点之前开始执行，在检查点之后故障点之前提交：在检查点之前开始执行，在检查点之后故障点之前提交nT3：在检查点之前开始执行，在故障点时还未完成：在检查点之前开始执行，在故障点时还未完成nT4：在检查点之后开始执行，在故障点之前提交：在检查点之后开始执行，在故障点之前提交nT5：在检查点之后开始执行，在故障点时还未完成：在检查点之后开始执行，在故障点时还未完成恢复策略：恢复策略：nT3和和T5在故障发生时还未完成，所以予以撤销在故障发生时还未完成，所以予以撤销nT2和和T4在检查点之后才提交，它们对数据库所做的修改在在检查点之后才提交，它们对数据库所做的修改在故障发生时可能还在缓冲区中，尚未写入数据库，所以要故障发生时可能还在缓冲区中，尚未写入数据库，所以要REDOnT1在检查点之前已提交，所以不必执行在检查点之前已提交，所以不必执行REDO操作操作512024/7/12第第第第8 8章章章章 数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术n8.1 事务的基本概念和特征事务的基本概念和特征n8.2 数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性n8.4 数据转储与恢复数据转储与恢复n8.5 基于日志的数据库恢复基于日志的数据库恢复n8.3 数据库恢复策略数据库恢复策略n8.6 检查点恢复技术检查点恢复技术n8.7 数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术n8.8 SQLServer的数据恢复机制的数据恢复机制n8.9 小结小结522024/7/128.78.7 数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术n介质故障是对系统影响最为严重的一种故障介质故障是对系统影响最为严重的一种故障介质故障恢复比较费时介质故障恢复比较费时为预防介质故障，为预防介质故障，DBA必须周期性地转储数据库必须周期性地转储数据库n提高数据库可用性的解决方案提高数据库可用性的解决方案,数据库镜像数据库镜像(Mirror)DBMS自动把整个数据库或其中的关键数据复制到另自动把整个数据库或其中的关键数据复制到另一个磁盘上一个磁盘上DBMS自动保证镜像数据与主数据的一致性自动保证镜像数据与主数据的一致性每当主数据库更新时，每当主数据库更新时，DBMS自动把更新后的数自动把更新后的数据复制过去据复制过去532024/7/128.78.7 数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术n出现介质故障时出现介质故障时可由镜像磁盘继续提供使用可由镜像磁盘继续提供使用同时同时DBMS自动利用镜像磁盘数据进行数据库的恢复自动利用镜像磁盘数据进行数据库的恢复不需要关闭系统和重装数据库副本不需要关闭系统和重装数据库副本542024/7/128.78.7 数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术n没有出现故障时没有出现故障时可用于并发操作，即一个用户对数据加排他锁修改可用于并发操作，即一个用户对数据加排他锁修改数据，其他用户可以读镜像数据库上的数据数据，其他用户可以读镜像数据库上的数据 频繁地复制数据自然会降低系统运行效率频繁地复制数据自然会降低系统运行效率 在实际应用中用户往往只选择对关键数据和日志文件在实际应用中用户往往只选择对关键数据和日志文件镜像，而不是对整个数据库进行镜像镜像，而不是对整个数据库进行镜像552024/7/12第第第第8 8章章章章 数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术数据库恢复技术n8.1 事务的基本概念和特征事务的基本概念和特征n8.2 数据库恢复的必要性数据库恢复的必要性n8.4 数据转储与恢复数据转储与恢复n8.5 基于日志的数据库恢复基于日志的数据库恢复n8.3 数据库恢复策略数据库恢复策略n8.6 检查点恢复技术检查点恢复技术n8.7 数据库镜像恢复技术数据库镜像恢复技术n8.8 SQLServer的数据恢复机制的数据恢复机制n8.9 小结小结562024/7/128.8 SQL Server8.8 SQL Server的数据恢复机制的数据恢复机制的数据恢复机制的数据恢复机制n应同时规划备份和还原过程应同时规划备份和还原过程。管理员必须首先确定数据库中的关键数据。管理员必须首先确定数据库中的关键数据。必须确定这些数据是否可以将数据库还原到故障发必须确定这些数据是否可以将数据库还原到故障发生前一天晚上的状态，或者是否可以将数据库还原生前一天晚上的状态，或者是否可以将数据库还原到尽可能接近故障发生的那一刻。到尽可能接近故障发生的那一刻。还必须确定数据库在多长时间内不可用，是否必须还必须确定数据库在多长时间内不可用，是否必须尽快使数据库重新联机，或者是否不需要立即还原尽快使数据库重新联机，或者是否不需要立即还原572024/7/128.8 SQL Server8.8 SQL Server的数据恢复机制的数据恢复机制的数据恢复机制的数据恢复机制n确定还原要求后，管理员就可以规划备份过程来维护满确定还原要求后，管理员就可以规划备份过程来维护满足还原要求的备份集。足还原要求的备份集。管理员可以选择在运行时对系统的影响最小，同时管理员可以选择在运行时对系统的影响最小，同时又能满足还原要求的备份过程。又能满足还原要求的备份过程。管理员还根据资源要求选择数据库的恢复模式。管理员还根据资源要求选择数据库的恢复模式。恢复模式将针对完全恢复数据的重要程度来平衡记恢复模式将针对完全恢复数据的重要程度来平衡记录开销。录开销。582024/7/128.8 SQL Server8.8 SQL Server的数据恢复机制的数据恢复机制的数据恢复机制的数据恢复机制nSQLServer提供的备份方法提供的备份方法数据库完全备份数据库完全备份数据库差异备份数据库差异备份事务日志备份、事务日志备份、数据库文件或者文件组备份数据库文件或者文件组备份592024/7/121.1.执行完全数据库备份执行完全数据库备份执行完全数据库备份执行完全数据库备份 n完整数据库备份，它备份包括事务日志的整个数据库完整数据库备份，它备份包括事务日志的整个数据库n创建用于存放创建用于存放Northwind数据库完整备份的逻辑备份设数据库完整备份的逻辑备份设备备D:D:NwindBac NwindBac 备份备份备份备份 数据数据 日志日志 Northwind Northwind USE masterEXEC sp_addumpdevice disk,NwindBac,D:MyBackupDirNwindBac.bakBACKUP DATABASE Northwind TO NwindBac602024/7/122.2.执行差异备份执行差异备份执行差异备份执行差异备份 n完全数据库备份虽然保证了数据的安全，但还原工作量完全数据库备份虽然保证了数据的安全，但还原工作量太大。如果数据库频繁修改，那么用差异备份可以达到太大。如果数据库频繁修改，那么用差异备份可以达到同样的效果，但还原所需时间少同样的效果，但还原所需时间少n执行差异备份特点执行差异备份特点用于频繁修改的数据库的情况下用于频繁修改的数据库的情况下要求一个完全数据库备份要求一个完全数据库备份备份上一次完全数据库备份后数据库中更改的部分备份上一次完全数据库备份后数据库中更改的部分节省备份和恢复过程的时间节省备份和恢复过程的时间612024/7/122.2.执行差异备份执行差异备份执行差异备份执行差异备份 BACKUP DATABASE NorthwindDISK=D:MyDataMyDiffBackup.bakWITH DIFFERENTIALn在执行差异数据库备份时使用如下过程：在执行差异数据库备份时使用如下过程：创建定期的数据库备份。创建定期的数据库备份。在每个数据库备份之间定期创建差异数据库备份在每个数据库备份之间定期创建差异数据库备份（例如，每隔四小时或四小时以上备份一次）。（例如，每隔四小时或四小时以上备份一次）。如果使用完全恢复模型或大容量日志记录恢复模型如果使用完全恢复模型或大容量日志记录恢复模型,则创建事务日志备份的频率比差异数据库备份大，则创建事务日志备份的频率比差异数据库备份大，如每隔如每隔30分钟。分钟。执行差异备份的示例执行差异备份的示例622024/7/123.3.执行事务日志备份执行事务日志备份执行事务日志备份执行事务日志备份 n事务日志是自上次备份事务日志后对数据库执行的所有事务日志是自上次备份事务日志后对数据库执行的所有事务的一系列记录。可以使用事务日志备份将数据库恢事务的一系列记录。可以使用事务日志备份将数据库恢复到特定的即时点或恢复到故障点复到特定的即时点或恢复到故障点n一般情况下，事务日志备份比数据库备份使用的资源少一般情况下，事务日志备份比数据库备份使用的资源少可以比数据库备份更经常地创建事务日志备份。经常可以比数据库备份更经常地创建事务日志备份。经常备份将减少丢失数据的危险。备份将减少丢失数据的危险。事务日志备份有时比数据库备份大。例如，数据库的事务日志备份有时比数据库备份大。例如，数据库的失误率很高，从而导致事务日志迅速增大。在这种情失误率很高，从而导致事务日志迅速增大。在这种情况下，应更经常地创建事务日志备份况下，应更经常地创建事务日志备份632024/7/123.3.执行事务日志备份执行事务日志备份执行事务日志备份执行事务日志备份 n事务日志备份只能与完全恢复模型和大容量日志记录恢事务日志备份只能与完全恢复模型和大容量日志记录恢复模型一起使用复模型一起使用n备份从上一次成功执行备份从上一次成功执行BACKUPLOG语句之后到当语句之后到当前事务日志结尾的这段事务日志前事务日志结尾的这段事务日志USE masterEXEC sp_addumpdevice disk,NwindBacLog,D:BackupNwindBacLog.bakBACKUP LOG Northwind TO NwindBacLog642024/7/124.4.执行数据库文件或者文件组备份执行数据库文件或者文件组备份执行数据库文件或者文件组备份执行数据库文件或者文件组备份 n在实际生活中有一些超大型数据库，比如银行的账户数在实际生活中有一些超大型数据库，比如银行的账户数据库，可能存储了百万条甚至更多的数据。对它们进行据库，可能存储了百万条甚至更多的数据。对它们进行完全数据库备份可能无法管理。可以只备份一部分文件完全数据库备份可能无法管理。可以只备份一部分文件n文件备份操作必须与事务日志备份一起使用。因此，文文件备份操作必须与事务日志备份一起使用。因此，文件备份只适用于完全恢复模型和大容量日志记录恢复模件备份只适用于完全恢复模型和大容量日志记录恢复模型。型。n还原文件后，必须还原自创建文件备份后创建的事务日还原文件后，必须还原自创建文件备份后创建的事务日志备份以使数据库处于一致状态。志备份以使数据库处于一致状态。n与数据库备份相比，文件备份的主要缺点是增加了管理与