数据库恢复技术课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,数据库系统概论,An Introduction to Database System,第十章 数据库恢复技术,概述,第十章（数据恢复技术）和第十一章（并发控制）主要讨论事务处理技术，即如何通过对事务的处理来恢复数据库，以及多个事务并发执行时为保证数据的正确有效而采取的控制措施。,数据恢复技术和并发控制技术是,DBMS,的重要组成部分。,10.1.1,事务,(Transaction),的定义,事务的定义：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。比如，一个事务可以包含一个或多个,SQL,语句。,事务的显式定义方式,BEGIN TRANSACTION,BEGIN TRANSACTION,SQL,语句,1,SQL,语句,1,SQL,语句,2,SQL,语句,2, ,COMMIT,ROLLBACK,说明：,COMMIT,：提交，表示事务顺利完成，即对数据库的更新可以写回数据库；,ROLLBACK,：回滚，表示事务因故没有完成，取消事务中已经完成的操作，使数据库回复到事务执行前的状态。,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,10.1.2,一个事务的例子,例如：有一事务，要完成的操作是从账户,A,转出,10000,元，转入,B,账户,BEGIN TRANSACTION,R(A);,A=A-10000;,W(A);,IF(A0) ROOOBACK;,ELSE, R(B);,B=B+10000;,W(B),COMMIT;,数据库,内存缓冲区,CPU,W(A),R(A),10.1.3,事务的特性,事务的,ACID,特性：,原子性（,Atomicity,）,一个事务中所包含的操作要么全做要么全不做。,保证原子性是由,DBMS,的事务管理子系统来实现,一致性（,Consistency,）,事务的执行应保证数据的一致性。,保证一致性是事务编写人员的职责，但由,DBMS,的完整性子系统进行测试,10.1.3,事务的特性,事务的,ACID,特性：,隔离性（,Isolation,）,事务之间不能相互干扰，主要体现在一个事务正在访问的数据其他事务不能访问。,保证隔离性由,DBMS,的并发控制子系统来实现。,持续性（,Durability,）,事务一旦提交，它对数据库的改变是有效的，即使发生故障改变也不会改变。,持续性由,DBMS,的数据恢复子系统实现。,10.2,数据库恢复概述,故障是不可避免的,故障的种类：事务故障，系统故障（非正常重启），介质故障，病毒,数据库的恢复,把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态,(,亦称为一致状态或完整状态,),恢复数据库的技术保证：,1.,适时做好数据库的转储。,2.,登记日志文件,10.3.1,日志文件的格式和内容,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,日志文件中存储的一条条日志记录，每个记录包含以下内容：,事务标识（标明是哪个事务）,事务的开始、结束标志,操作类型（插入、删除或修改）,操作对象（记录内部标识）,更新前数据的旧值（对插入操作而言，此项为空值）,更新后数据的新值（对删除操作而言,此项为空值）,10.3.2,登记日志文件的原则,登记的次序严格按照并行事务执行的时间次序,必须先写日志文件，后写数据库,写日志文件操作：把表示这个修改的日志记录,写到日志文件,写数据库操作：把对数据的修改写到数据库中,10.3.2,登记日志文件的原则,为什么要先写日志文件,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,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,UNDO,操作，并不会影响数据库的正确性,10.4.1,事务故障的恢复策略,事务故障：事务在运行至正常终止点前被终止,恢复方法,由恢复子系统利用日志文件撤消（,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，对用户是透明的，不需要用户干预,10.4.2,系统故障的恢复策略,系统故障造成数据库不一致状态的原因,未完成事务对数据库的更新已写入数据库,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,10.4.3,介质故障的恢复策略,装入最新的后备数据库副本,2.,装入有关的日志文件副本,(,转储结束时刻的日志文件副本,),，重做已完成的事务。,转储,运行事务 故障,正常运行,|,Ta,停止所有事务,Tb,Tf,重装后备副本,利用日志文件恢复 继续运行,恢复, ,第十章 数据库恢复技术,10.1,事务的基本概念,10.2,数据库恢复概述,10.3,故障的种类,10.4,恢复的实现技术,10.5,恢复策略,10.6,具有检查点的恢复技术,10.7,数据库镜像,10.8,小结,10.5.1,具有检查点的恢复技术,一、问题的提出,一旦发生故障，那些事务,REDO,那些事务,UNDO?,二、检查点技术,在,DBS,运行时，,DBMS,定时设置检查点，只有在检查点时刻才真正把对数据库的修改写到磁盘，并在日志文件中写入一条检查点记录。当恢复数据库时，只有那些在最近的检查点没有完成写 操作的事务需要处理。,10.5.2,利用检查点的恢复策略,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,T1,：不用管,T2,：,REDU,T3,：,UNDO,T4:,：,REDO,T5,：,UNDO,10.5.2,利用检查点的恢复策略,T1,：在检查点之前提交,T2,：在检查点之前开始执行，在检查点之后故障点之前提交,T3,：在检查点之前开始执行，在故障点时还未完成,T4,：在检查点之后开始执行，在故障点之前提交,T5,：在检查点之后开始执行，在故障点时还未完成,恢复策略：,T3,和,T5,在故障发生时还未完成，所以予以撤销,T2,和,T4,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,REDO,T1,在检查点之前已提交，所以不必执行,REDO,操作,10.6,数据库镜像,介质故障是对系统影响最为严重的一种故障，严重影响数据库的可用性,介质故障恢复比较费时,为预防介质故障，,DBA,必须周期性地转储数据库,提高数据库可用性的解决方案,数据库镜像（,Mirror,）,10.6,数据库镜像（续）,数据库镜像,DBMS,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,DBMS,自动保证镜像数据与主数据库的一致性,每当主数据库更新时，,DBMS,自动把更新后的数据复制过去（如下图所示）,数据库镜像（续）,数据库镜像的用途,出现介质故障时,可由镜像磁盘继续提供使用,同时,DBMS,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,(,如下图所示,),数据库镜像（续）,没有出现故障时,可用于并发操作,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，而不必等待该用户释放锁,10.7,小结,如果数据库只包含成功事务提交的结果，就说数据库处于一致性状态。保证数据一致性是对数据库的最基本的要求。,事务是数据库的逻辑工作单位,DBMS,保证系统中一切事务的原子性、一致性、隔离性和持续性,小结（续）,DBMS,必须对事务故障、系统故障和介质故障进行恢复,恢复中最经常使用的技术：数据库转储和登记日志文件,恢复的基本原理：利用存储在后备副本、日志文件和数据库镜像中的冗余数据来重建数据库,小结（续）,常用恢复技术,事务故障的恢复,UNDO,系统故障的恢复,UNDO + REDO,介质故障的恢复,重装备份并恢复到一致性状态,+ REDO,小结（续）,提高恢复效率的技术,检查点技术,可以提高系统故障的恢复效率,可以在一定程度上提高利用动态转储备份进行介质故障恢复的效率,镜像技术,镜像,技术可以改善介质故障的恢复效率,