《数据库的恢复》PPT课件

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,*,数据库的恢复,为什么要数据库恢复,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,操作员的失误,恶意的破坏,故障的影响,轻则造成运行事务非正常中断，影响数据库中数据的正确性,重则破坏数据库，使数据库中数据部分或全部丢失。例，银行转帐。,恢复的原理,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,系统故障,由于某种原因造成整个系统的正常运行突然停止，致使所有正在运行的事务都以非正常方式终止。,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,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,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,事务故障,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：,事务撤消（UNDO）,恢复程序要在不影响其它事务运行的情况下，强行回滚（ROLLBACK）该事务，即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,系统故障,系统故障的恢复,1.清除尚未完成的事务对数据库的所有修改,如果DBMS无法确定哪些事务已更新过数据库，则系统重新启动后，恢复程序要强行撤消（UNDO）所有未完成事务，使这些事务象没有运行过一样。,2.将缓冲区中已完成事务提交的结果写入数据库,如果DBMS无法确定哪些事务的提交结果尚未写入物理数据库，则系统重新启动后，恢复程序需要重做（REDO）所有已提交的事务。,介质故障常见原因,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,介质故障（续）,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（REDO）,故障的种类小结,数据库系统中各类故障对数据库的影响,数据库本身被破坏,（介质故障）,数据库处于不一致状态,数据库中包含了未完成事务对数据库的修改（事务故障、系统故障）,数据库中丢失了已提交事务对数据库的修改（系统故障）,不同类型的故障应采用不同的恢复操作,故障的种类小结（续）,恢复操作的基本原理：简单,任何恢复操作的原理都是一样的,原理：,利用,存储在系统其它地方的,冗余数据,来,重建,数据库中已经被破坏或已经不正确的那部分数据,恢复的实现技术：复杂,一般一个大型数据库产品，恢复子系统的代码要占全部代码的10%以上,恢复的实现技术,恢复技术的原理,利用存储在系统其它地方的冗余数据来修复或重建数据库中被破坏的或不正确的数据。,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,恢复机制涉及的关键问题,1.如何建立冗余数据,数据转储,登记日志文件,2.如何利用这些冗余数据实施数据库恢复,恢复的实现技术,数据转储,转储是指,DBA,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,登记日志文件,恢复策略,冗余数据-转储的用途,用途：供介质故障恢复时使用,一旦系统发生介质故障，数据库遭到破坏，可以将后备副本重新装入，把数据库恢复起来。,恢复的程度,重装后备副本只能将DB恢复到转储时的状态,要想恢复到故障发生时的状态，必须重新运行自转储以后的所有更新事务,冗余数据-转储方法,1静态转储与动态转储,静态转储是在系统中无运行事务时进行的转储操作,动态转储是指转储操作与用户事务并发进行，转储期间允许对数据库进行存取或修改,2海量转储与增量转储,3转储方法小结,利用静态转储副本进行恢复,故障发生点,静态,转储,运行事务,正常运行,Ta Tb,Tf,重装后备副本,恢复,利用动态转储副本进行恢复,Ta Tb,Tf,动态,转储,运行事务,故障发生点,正常运行,登记日志文件 登记新日志文件,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,恢复到一,致性状态,2海量转储与增量转储,海量转储,每次转储全部数据库,增量转储,只转储上次转储后更新过的数据,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恢复往往更方便,但如果数据库很大，事务处理又十分频繁，则增量转储方式更实用更有效,3转储方法小结,转储方法分类,转储状态,动态转储,静态转储,转储方式,海量转储,动态海量转储,静态海量转储,增量转储,动态增量转储,静态增量转储,冗余数据-日志文件,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。,2.日志文件的格式,以记录为单位的日志文件,以数据块为单位的日志文件,冗余数据-日志文件,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,每个事务开始的标记、每个事务的结束标记和每个更新操作均作为日志文件中的一个日志记录(log record),冗余数据-日志文件的用途,1用途,进行事务故障恢复,进行系统故障恢复,协助后备副本进行介质故障恢复,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,写数据库操作：把对数据的修改写到数据库中,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,登记日志文件的原则（续）,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,有可能在这两个操作之间发生故障，即这两个写操作只完成了一个,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,数据库的恢复策略,1.事务故障的恢复,2.系统故障的恢复,3.介质故障的恢复,1.事务故障的恢复,事务故障是指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,事务故障的恢复（续）,恢复步骤,1.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。,如果记录中是插入操作，则相当于做删除操作,若记录中是删除操作，则相当于做插入操作,若是修改操作，则相当于用修改前值代替修改后值,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,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.撤消故障发生时未完成的事务,2.重做已完成的事务,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,系统故障的恢复（续）,恢复步骤,1.正向扫描日志文件（即从头扫描日志文件）,找出在故障发生前已经提交的事务,将事务标识记入重做队列,同时找出故障发生时尚未完成的事务,将事务标识记入撤消队列,系统故障的恢复（续）,2.对撤消队列中的各个事务进行撤消(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，即将日志记录中“更新前的值”写入数据库,3.对重做队列中的各个事务进行重做(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。即将日志记录中“更新后的值”写入数据库,3.介质故障的恢复,发生介质故障后，磁盘上的物理数据和日志文件被破坏，这是最严重的一种故障,恢复方法,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,介质故障的恢复（续）,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。,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。,SQL Server的数据库备份,SQL Server 2000对所要备份内容的选项设置，提供了四种不同的方式,：,（1）完全数据库备份,（2）差异备份或称增量备份,（3）事务日志备份,（4）数据库文件和文件组备份,SQL Server-,备份设备,在进行备份以前首先必须创建或指定备份设备。备份设备是用来存储数据库、事务日志或文件和文件组备份的存储介质，可以是硬盘、磁带或管道。备份设备在硬盘中是以文件的方式存储的。,完全备份,SQL Server在数据库完整备份过程中取特定的步骤以确保数据的一致性,锁定数据库,阻断所有的事务,在事务日志中放置一个标志,释放数据库锁定;,复制所有的数据页;,锁定数据库,阻断所有的事务,在事务日志中放置一个标志,释放数据库锁定;,提取两个日志标记之间的事务添加到备份中.,完全备份,格式,Backup database to,Disk=filename with init,with init 是通知SQL Server清除备份设备上的所有的数据,例:,Backup database student to disk d:bakstudent.bak with init,差异备份,备份最后一次完全备份后所有已经变化的数据.,Backup database to,Disk=filename with differential,Eg:,insert into s(sno,sname)values(001,zxx),insert into s(sno,sname)values(002,Daisy),backup database student to disk=d:bakstudentdifferential.bak with differential,事务日志备份,只有在数据的还原模式为完整模式或大容量日志模式才能事务日志备份,格式,backup log to disk=finename with init,Eg:,backup log student to disk=d:bakstudentlog.bak with init,SQL Server-,备份设备,可以为 Microsoft SQL Server 2000 中的每个数据库选择三种恢复模型中的一种，以确定如何备份数据以及能承受何种程度的数据丢失。下面是可以选择的三种恢复模型：,简单恢复,完全恢复,大容量日志记录恢复,简单恢复,简单恢复允许将数据库恢复到最新的备份。使用简单恢复模型可以将数据库恢复到上次备份的即时点。不过，无法将数据库还原到故障点或特定的即时点。若要还原到这些点，请选择完全恢复或大容量日志记录恢复。,简单恢复的备份策略包括：,数据库备份。,差异备份（可选）。,在媒体发生故障时进行恢复,还原最新的完整数据库备份。,如果有差异备份，则还原最新的那个备份。,上次的数据库备份或差异备份后的更改将丢失。,完全恢复,完全恢复允许将数据库恢复到故障点状态。完全恢复模型使用数据库备份和事务日志备份提供对媒体故障的完全防范。如果一个或多个数据文件损坏，则媒体恢复可以还原所有已提交的事务。正在进行的事务将回滚。,完全恢复的备份策略包括：,数据库备份。,差异备份（可选）。,事务日志备份。,完全恢复和大容量日志记录恢复很相似，而且很多使用完全恢复模型的用户有时将使用大容量日志记录模型。有关更多信息，请参见,大容量日志记录恢复,。,媒体发生故障时进行,完全恢复,完全恢复允许将数据库恢复到故障点状态。完全恢复模型使用数据库备份和事务日志备份提供对媒如果数据库的当前事务日志文件可用而且没有损坏，则