第5章数据库恢复

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,An Introduction to Database System,第五章 数据库恢复技术,An Introduction to Database System,一、什么是事务,事务,(Transaction),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作单位,An Introduction to Database System,二、如何定义事务,显式定义方式,BEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSACTION,SQL,语句1,SQL,语句1,SQL,语句2,SQL,语句2,。 。,COMMIT ROLLBACK,隐式方式,当用户没有显式地定义事务时，,DBMS,按缺省规定自动划分事务,An Introduction to Database System,事务结束,COMMIT,事务正常结束,提交,事务的所有操作（,读,+,更新,）,事务中所有对数据库的更新,永久,生效,ROLLBACK,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,回滚事务的所有,更新,操作,事务滚回到,开始,时的状态,An Introduction to Database System,三、事务的特性,(ACID,特性,),事务的,ACID,特性：,原子性（,Atomicity,）,一致性（,Consistency,）,隔离性（,Isolation,）,持续性（,Durability,）,An Introduction to Database System,5.3,故障的种类,事务故障,系统故障,介质故障,An Introduction to Database System,一、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终止点就夭折了,事务故障的常见原因,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,。,An Introduction to Database System,事务故障的恢复,发生事务故障时，夭折的事务可能已把对数据库的部分修改写回磁盘,事务故障的恢复：,撤消事务（,UNDO,）,强行回滚（,ROLLBACK,）,该事务,清除该事务对数据库的所有修改，使得这个事务象根本没有启动过一样,An Introduction to Database System,二、系统故障,什么是系统故障,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部丢失,外部存储设备上的数据未受影响,An Introduction to Database System,系统故障的常见原因,操作系统或,DBMS,代码错误,操作员操作失误,特定类型的硬件错误（如,CPU,故障）,突然停电,An Introduction to Database System,系统故障的恢复,清除尚未完成的事务对数据库的所有修改,系统,重新启动时,，恢复程序要强行撤消（,UNDO,）,所有未完成事务,将缓冲区中已完成事务提交的结果写入数据库,系统,重新启动时,，恢复程序需要重做（,REDO,）,所有已提交的事务,An Introduction to Database System,5.3,故障的种类,事务故障,系统故障,介质故障,An Introduction to Database System,三、介质故障,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，但破坏性大得多,An Introduction to Database System,介质故障的常见原因,硬件故障,磁盘损坏,磁头碰撞,操作系统的某种潜在错误,瞬时强磁场干扰,An Introduction to Database System,介质故障的恢复,装入,数据库发生介质故障前某个时刻的数据,副本,重做自此时始的所有,成功事务,，将这些事务已提交的结果重新记入数据库,An Introduction to Database System,恢复操作的基本原理,恢复操作的基本原理：,冗余,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,An Introduction to Database System,5.4.2,登记日志文件,一、日志文件的内容,二、日志文件的用途,三、登记日志文件的原则,An Introduction to Database System,一、日志文件的内容,1.,什么是日志文件,日志文件,(log),是用来记录事务对数据库的,更新操作的文件,An Introduction to Database System,日志文件的内容（续）,3.,日志文件内容,各个事务的开始标记,(BEGIN TRANSACTION),各个事务的结束标记,(COMMIT,或,ROLLBACK),各个事务的所有更新操作,与,事务有关的内部更新操作,An Introduction to Database System,日志文件的用途（续）,2,与静态转储后备副本配合进行介质故障恢复,An Introduction to Database System,三、登记日志文件的原则,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,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,An Introduction to Database System,5.5,恢复策略,5.5.1,事务故障的恢复,5.5.2,系统故障的恢复,5.5.3,介质故障的恢复,An Introduction to Database System,5.5.1,事务故障的恢复,事务故障：事务在运行至正常终止点前被中止,恢复方法,由恢复子系统应利用日志文件撤消（,UNDO,）,此事务已对数据库进行的修改,事务故障的恢复由系统自动完成，不需要用户干预,An Introduction to Database System,事务故障的恢复步骤,1.,反向扫描文件日志（即从最后向前扫描日志文件），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“更新前的值”（,Befor,Image, BI,）,写入数据库。,插入操作， “更新前的值”为空，则相当于做删除操作,删除操作，“更新后的值”为空，则相当于做插入操作,若是修改操作，则用,BI,代替,AI,（,After Image,）,An Introduction to Database System,事务故障的恢复步骤,3.,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。,4.,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。,An Introduction to Database System,5.5.2,系统故障的恢复,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,恢复方法,1. Undo,故障发生时未完成的事务,2. Redo,已完成的事务,系统故障的恢复由系统在,重新启动时,自动完成，不需要用户干预,An Introduction to Database System,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）,Redo,队列,:,在故障发生前已经提交的事务,T1, T3, T8.,Undo,队列,:,故障发生时尚未完成的事务,T2, T4, T5, T6, T7, T9 .,An Introduction to Database System,系统故障的恢复步骤,2.,对,Undo,队列,事务进行,UNDO,处理,反向扫描日志文件，对每个,UNDO,事务的更,新操作执行逆操作,T2, T4, T5, T6, T7, T9 ,3.,对,Redo,队列事务进行,REDO,处理,正向扫描日志文件，对每个,REDO,事务重新,执行登记的操作,T1, T3, T8.,An Introduction to Database System,5.5.3,介质故障的恢复,1.,重装数据库，,使数据库恢复到一致性状态,2.,重做已完成的事务,An Introduction to Database System,5.5.3,介质故障的恢复,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刻的日志文件副本，利用与恢复系统故障相同的方法（即,REDO+UNDO,），,才能将数据库恢复到一致性状态。,An Introduction to Database System,介质故障的恢复（续）,2.,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进行重做处理。即将日志记录中“更新后的值”写入数据库。,An Introduction to Database System,