數(shù)據(jù)庫原理課件-10數(shù)據(jù)庫恢復(fù)

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1、1 數(shù) 據(jù) 庫 系 統(tǒng) 概 論An Introduction to Database System第 十 章 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 技 術(shù) 2 第 十 章 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 技 術(shù)10.1 事 務(wù) 的 基 本 概 念10.2 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 概 述10.3 故 障 的 種 類10.4 恢 復(fù) 的 實 現(xiàn) 技 術(shù)10.5 恢 復(fù) 策 略10.6 具 有 檢 查 點 的 恢 復(fù) 技 術(shù)10.7 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像10.8 小 結(jié) 3 10.1 事 務(wù) 的 基 本 概 念一 、 什 么 是 事 務(wù)二 、 如 何 定 義 事 務(wù)三 、 事 務(wù) 的 特 性 4 一 、 什 么 是 事 務(wù)n 事 務(wù)

2、(Transaction)是 用 戶 定 義 的 一 個 數(shù) 據(jù) 庫 操 作序 列 ， 這 些 操 作 要 么 全 做 ， 要 么 全 不 做 ， 是 一 個不 可 分 割 的 工 作 單 位 。n 事 務(wù) 和 程 序 是 兩 個 概 念在 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫 中 ， 一 個 事 務(wù) 可 以 是 一 條 SQL語句 ， 一 組 SQL語 句 或 整 個 程 序一 個 應(yīng) 用 程 序 通 常 包 含 多 個 事 務(wù)n 事 務(wù) 是 恢 復(fù) 和 并 發(fā) 控 制 的 基 本 單 位 5 二 、 如 何 定 義 事 務(wù)n 顯 式 定 義 方 式BEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSA

3、CTION SQL 語 句 1 SQL 語 句 1 SQL 語 句 2 SQL 語 句 2 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。COMMIT ROLLBACKn 隱 式 方 式當(dāng) 用 戶 沒 有 顯 式 地 定 義 事 務(wù) 時 ， DBMS按 缺 省 規(guī)定 自 動 劃 分 事 務(wù) 。 6 事 務(wù) 結(jié) 束n COMMIT事 務(wù) 正 常 結(jié) 束 提 交 事 務(wù) 的 所 有 操 作 （ 讀 +更 新 ）事 務(wù) 中 所 有 對 數(shù) 據(jù) 庫 的 更 新 永 久 生 效n ROLLBACK事 務(wù) 異 常 終 止事 務(wù) 運 行 的 過 程 中 發(fā) 生 了 故 障 ， 不 能 繼 續(xù) 執(zhí) 行回 滾 事 務(wù)

4、的 所 有 更 新 操 作 事 務(wù) 回 滾 到 開 始 時 的 狀 態(tài) 7 三 、 事 務(wù) 的 特 性 (ACID特 性 )事 務(wù) 的 ACID特 性 ：n 原 子 性 （ Atomicity）n 一 致 性 （ Consistency）n 隔 離 性 （ Isolation）n 持 續(xù) 性 （ Durability ） 8 1. 原 子 性n 事 務(wù) 是 數(shù) 據(jù) 庫 的 邏 輯 工 作 單 位事 務(wù) 中 包 括 的 諸 操 作 要 么 都 做 ， 要 么 都 不 做保 證 原 子 性 是 數(shù) 據(jù) 庫 系 統(tǒng) 本 身 的 職 責(zé) ， 由DBMS的 事 務(wù) 管 理 子 系 統(tǒng) 來 實 現(xiàn) 。 9

5、 2. 一 致 性n 事 務(wù) 執(zhí) 行 的 結(jié) 果 必 須 是 使 數(shù) 據(jù) 庫 從 一 個 一 致 性狀 態(tài) 變 到 另 一 個 一 致 性 狀 態(tài)n 一 致 性 狀 態(tài) ：數(shù) 據(jù) 庫 中 只 包 含 成 功 事 務(wù) 提 交 的 結(jié) 果n 不 一 致 狀 態(tài) ：數(shù) 據(jù) 庫 中 包 含 失 敗 事 務(wù) 的 結(jié) 果 10 一 致 性 與 原 子 性銀 行 轉(zhuǎn) 帳 ： 從 帳 號 A中 取 出 一 萬 元 ， 存 入 帳 號 B。 定 義 一 個 事 務(wù) ， 該 事 務(wù) 包 括 兩 個 操 作 這 兩 個 操 作 要 么 全 做 ， 要 么 全 不 做R全 做 或 者 全 不 做 ， 數(shù) 據(jù) 庫 都

6、處 于一 致 性 狀 態(tài) 。R如 果 只 做 一 個 操 作 ， 數(shù) 據(jù) 庫 就 處 于 不 一 致 性 狀 態(tài) 。 。 B=B+1 A=A-1 BA 11 3. 隔 離 性對 并 發(fā) 執(zhí) 行 而 言n 一 個 事 務(wù) 的 執(zhí) 行 不 能 被 其 他 事 務(wù) 干 擾n 一 個 事 務(wù) 內(nèi) 部 的 操 作 及 使 用 的 數(shù) 據(jù) 對 其 他 并 發(fā) 事務(wù) 是 隔 離 的n 并 發(fā) 執(zhí) 行 的 各 個 事 務(wù) 之 間 不 能 互 相 干 擾 12 4. 持 續(xù) 性n 持 續(xù) 性 也 稱 永 久 性 （ Permanence）一 個 事 務(wù) 一 旦 提 交 ， 它 對 數(shù) 據(jù) 庫 中 數(shù) 據(jù) 的 改

7、 變 就應(yīng) 該 是 永 久 性 的 。接 下 來 的 其 他 操 作 或 故 障 不 應(yīng) 該 對 其 執(zhí) 行 結(jié) 果 有任 何 影 響 。 13 事 務(wù) 的 特 性 n 保 證 事 務(wù) ACID特 性 是 事 務(wù) 處 理 的 任 務(wù)n 破 壞 事 務(wù) ACID特 性 的 因 素多 個 事 務(wù) 并 行 運 行 時 ， 不 同 事 務(wù) 的 操 作 交 叉 執(zhí)行 （ DBMS必 須 保 證 多 個 事 務(wù) 的 交 叉 運 行 不 影響 這 些 事 務(wù) 的 隔 離 性 ）事 務(wù) 在 運 行 過 程 中 被 強 行 停 止 （ DBMS必 須 保證 被 強 行 終 止 的 事 務(wù) 對 數(shù) 據(jù) 庫 和 其

8、 他 事 務(wù) 沒 有任 何 影 響 ） 14 第 十 章 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 技 術(shù)10.1 事 務(wù) 的 基 本 概 念10.2 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 概 述10.3 故 障 的 種 類10.4 恢 復(fù) 的 實 現(xiàn) 技 術(shù)10.5 恢 復(fù) 策 略10.6 具 有 檢 查 點 的 恢 復(fù) 技 術(shù)10.7 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像10.8 小 結(jié) 15 10.2 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 概 述n 故 障 是 不 可 避 免 的計 算 機 硬 件 故 障系 統(tǒng) 軟 件 和 應(yīng) 用 軟 件 的 錯 誤操 作 員 的 失 誤惡 意 的 破 壞n 故 障 的 影 響運 行 事 務(wù) 非 正 常 中 斷 破 壞 數(shù) 據(jù)

9、庫 16 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 概 述 （ 續(xù) ）n 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 對 故 障 的 對 策DBMS提 供 恢 復(fù) 子 系 統(tǒng)保 證 故 障 發(fā) 生 后 ， 能 把 數(shù) 據(jù) 庫 中 的 數(shù) 據(jù) 從 錯 誤狀 態(tài) 恢 復(fù) 到 某 一 已 知 的 正 確 狀 態(tài)保 證 事 務(wù) ACIDn 恢 復(fù) 技 術(shù) 是 衡 量 系 統(tǒng) 優(yōu) 劣 的 重 要 指 標(biāo) 17 第 十 章 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 技 術(shù)10.1 事 務(wù) 的 基 本 概 念10.2 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 概 述10.3 故 障 的 種 類10.4 恢 復(fù) 的 實 現(xiàn) 技 術(shù)10.5 恢 復(fù) 策 略10.6 具 有 檢 查 點 的 恢

10、 復(fù) 技 術(shù)10.7 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像10.8 小 結(jié) 18 10.3 故 障 的 種 類n 事 務(wù) 故 障n 系 統(tǒng) 故 障n 介 質(zhì) 故 障n 計 算 機 病 毒 19 一 、 事 務(wù) 故 障n 什 么 是 事 務(wù) 故 障某 個 事 務(wù) 在 運 行 過 程 中 由 于 種 種 原 因 未 運 行 至正 常 終 止 點 就 夭 折 了 。n 事 務(wù) 故 障 的 常 見 原 因輸 入 數(shù) 據(jù) 有 誤運 算 溢 出違 反 了 某 些 完 整 性 限 制某 些 應(yīng) 用 程 序 出 錯并 行 事 務(wù) 發(fā) 生 死 鎖 20 事 務(wù) 故 障 的 恢 復(fù)n 發(fā) 生 事 務(wù) 故 障 時 ， 夭 折 的 事

11、 務(wù) 可 能 已 把 對 數(shù) 據(jù) 庫的 部 分 修 改 寫 回 磁 盤n 事 務(wù) 故 障 的 恢 復(fù) ： 撤 消 事 務(wù) （ UNDO）n 強 行 回 滾 （ ROLLBACK） 該 事 務(wù)n 清 除 該 事 務(wù) 對 數(shù) 據(jù) 庫 的 所 有 修 改 ， 使 得 這 個 事 務(wù)象 根 本 沒 有 啟 動 過 一 樣 21 二 、 系 統(tǒng) 故 障n 什 么 是 系 統(tǒng) 故 障 (軟 故 障 )整 個 系 統(tǒng) 的 正 常 運 行 突 然 被 破 壞所 有 正 在 運 行 的 事 務(wù) 都 非 正 常 終 止內(nèi) 存 中 數(shù) 據(jù) 庫 緩 沖 區(qū) 的 信 息 全 部 丟 失外 部 存 儲 設(shè) 備 上 的 數(shù)

12、 據(jù) 未 受 影 響 22 系 統(tǒng) 故 障 的 常 見 原 因n 操 作 系 統(tǒng) 或 DBMS代 碼 錯 誤n 操 作 員 操 作 失 誤n 特 定 類 型 的 硬 件 錯 誤 （ 如 CPU故 障 ）n 突 然 停 電 23 系 統(tǒng) 故 障 的 恢 復(fù)n 清 除 尚 未 完 成 的 事 務(wù) 對 數(shù) 據(jù) 庫 的 所 有 修 改系 統(tǒng) 重 新 啟 動 時 ， 恢 復(fù) 程 序 要 強 行 撤 消（ UNDO） 所 有 未 完 成 事 務(wù)n 將 緩 沖 區(qū) 中 已 完 成 事 務(wù) 提 交 的 結(jié) 果 寫 入 數(shù) 據(jù) 庫系 統(tǒng) 重 新 啟 動 時 ， 恢 復(fù) 程 序 需 要 重 做 （ REDO）所

13、有 已 提 交 的 事 務(wù) 24 三 、 介 質(zhì) 故 障n 硬 件 故 障 使 存 儲 在 外 存 中 的 數(shù) 據(jù) 部 分 丟 失 或 全 部丟 失n 介 質(zhì) 故 障 比 前 兩 類 故 障 的 可 能 性 小 得 多 ， 但 破 壞性 大 得 多 25 介 質(zhì) 故 障 的 常 見 原 因n 硬 件 故 障磁 盤 損 壞磁 頭 碰 撞瞬 時 強 磁 場 干 擾 26 四 、 計 算 機 病 毒n 計 算 機 病 毒 是 一 種 人 為 的 故 障 或 破 壞 ， 是 一 些 惡作 劇 者 研 制 的 一 種 計 算 機 程 序 。n 繁 殖 和 傳 播 性 強 ， 危 害 極 大 。事 務(wù) 故

14、 障 、 系 統(tǒng) 故 障 和 介 質(zhì) 故 障 影 響 事 務(wù) 的 正 常 執(zhí)行 ； 介 質(zhì) 故 障 和 計 算 機 病 毒 破 壞 數(shù) 據(jù) 庫 中 的 數(shù) 據(jù) 。 27 恢 復(fù) 操 作 的 基 本 原 理n 恢 復(fù) 操 作 的 基 本 原 理 ： 冗 余利 用 存 儲 在 系 統(tǒng) 其 它 地 方 的 冗 余 數(shù) 據(jù) 來 重 建 數(shù)據(jù) 庫 中 已 被 破 壞 或 不 正 確 的 那 部 分 數(shù) 據(jù) 。n 恢 復(fù) 的 實 現(xiàn) 技 術(shù) ： 復(fù) 雜一 個 大 型 數(shù) 據(jù) 庫 產(chǎn) 品 ， 恢 復(fù) 子 系 統(tǒng) 的 代 碼 要 占全 部 代 碼 的 10%以 上 。 28 第 十 章 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 技

15、 術(shù)10.1 事 務(wù) 的 基 本 概 念10.2 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 概 述10.3 故 障 的 種 類10.4 恢 復(fù) 的 實 現(xiàn) 技 術(shù)10.5 恢 復(fù) 策 略10.6 具 有 檢 查 點 的 恢 復(fù) 技 術(shù)10.7 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像10.8 小 結(jié) 29 10.4 恢 復(fù) 的 實 現(xiàn) 技 術(shù)n 恢 復(fù) 機 制 涉 及 的 關(guān) 鍵 問 題1. 如 何 建 立 冗 余 數(shù) 據(jù)R數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 儲 （ backup）R登 錄 日 志 文 件 （ logging）2. 如 何 利 用 這 些 冗 余 數(shù) 據(jù) 實 施 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 30 10.4 恢 復(fù) 的 實 現(xiàn) 技 術(shù)10.4.1 數(shù) 據(jù)

16、 轉(zhuǎn) 儲10.4.2 登 記 日 志 文 件 31 10.4.1 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 儲一 、 什 么 是 轉(zhuǎn) 儲二 、 轉(zhuǎn) 儲 的 用 途三 、 轉(zhuǎn) 儲 方 法 32 一 、 什 么 是 轉(zhuǎn) 儲n 轉(zhuǎn) 儲 是 指 DBA將 整 個 數(shù) 據(jù) 庫 復(fù) 制 到 磁 帶 或 另 一 個磁 盤 上 保 存 起 來 的 過 程 。n 這 些 備 用 的 數(shù) 據(jù) 文 本 稱 為 后 備 副 本 或 后 援 副 本 。 33 轉(zhuǎn) 儲 故 障 發(fā) 生 點 轉(zhuǎn) 儲 運 行 事 務(wù) 正 常 運 行 Ta Tb Tf 重 裝 后 備 副 本 重 新 運 行 事 務(wù)恢 復(fù) 34 三 、 轉(zhuǎn) 儲 方 法1 靜 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 與

17、動 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲2 海 量 轉(zhuǎn) 儲 與 增 量 轉(zhuǎn) 儲3 轉(zhuǎn) 儲 方 法 小 結(jié) 35 1 靜 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲n 在 系 統(tǒng) 中 無 運 行 事 務(wù) 時 進 行 轉(zhuǎn) 儲n 轉(zhuǎn) 儲 開 始 時 數(shù) 據(jù) 庫 處 于 一 致 性 狀 態(tài)n 轉(zhuǎn) 儲 期 間 不 允 許 對 數(shù) 據(jù) 庫 的 任 何 存 取 、 修 改 活 動n 優(yōu) 點 ： 實 現(xiàn) 簡 單n 缺 點 ： 降 低 了 數(shù) 據(jù) 庫 的 可 用 性轉(zhuǎn) 儲 必 須 等 用 戶 事 務(wù) 結(jié) 束新 的 事 務(wù) 必 須 等 轉(zhuǎn) 儲 結(jié) 束 36 動 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲n 轉(zhuǎn) 儲 操 作 與 用 戶 事 務(wù) 并 發(fā) 進 行n 轉(zhuǎn) 儲 期 間 允 許 對 數(shù) 據(jù) 庫 進

18、 行 存 取 或 修 改n 優(yōu) 點不 用 等 待 正 在 運 行 的 用 戶 事 務(wù) 結(jié) 束不 會 影 響 新 事 務(wù) 的 運 行n 動 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 的 缺 點不 能 保 證 副 本 中 的 數(shù) 據(jù) 正 確 有 效 37 動 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲n 利 用 動 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 得 到 的 副 本 進 行 故 障 恢 復(fù)需 要 把 動 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 期 間 各 事 務(wù) 對 數(shù) 據(jù) 庫 的 修 改 活動 登 記 下 來 ， 建 立 日 志 文 件后 備 副 本 加 上 日 志 文 件 才 能 把 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 到 某一 時 刻 的 正 確 狀 態(tài) 38 2 海 量 轉(zhuǎn) 儲 與 增 量 轉(zhuǎn) 儲n 海 量 轉(zhuǎn)

19、儲 : 每 次 轉(zhuǎn) 儲 全 部 數(shù) 據(jù) 庫n 增 量 轉(zhuǎn) 儲 : 只 轉(zhuǎn) 儲 上 次 轉(zhuǎn) 儲 后 更 新 過 的 數(shù) 據(jù)n 海 量 轉(zhuǎn) 儲 與 增 量 轉(zhuǎn) 儲 比 較從 恢 復(fù) 角 度 看 ， 使 用 海 量 轉(zhuǎn) 儲 得 到 的 后 備 副 本進 行 恢 復(fù) 往 往 更 方 便但 如 果 數(shù) 據(jù) 庫 很 大 ， 事 務(wù) 處 理 又 十 分 頻 繁 ， 則增 量 轉(zhuǎn) 儲 方 式 更 實 用 更 有 效 39 3 轉(zhuǎn) 儲 方 法 小 結(jié)n 轉(zhuǎn) 儲 方 法 分 類 轉(zhuǎn) 儲 狀 態(tài)動 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 靜 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲轉(zhuǎn) 儲方 式 海 量 轉(zhuǎn) 儲 動 態(tài) 海 量 轉(zhuǎn) 儲 靜 態(tài) 海 量 轉(zhuǎn) 儲增 量 轉(zhuǎn) 儲

20、動 態(tài) 增 量 轉(zhuǎn) 儲 靜 態(tài) 增 量 轉(zhuǎn) 儲 40 轉(zhuǎn) 儲 策 略n 應(yīng) 定 期 進 行 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 儲 ， 制 作 后 備 副 本 。n 但 轉(zhuǎn) 儲 又 十 分 耗 費 時 間 和 資 源 ， 不 能 頻 繁 進 行 。n DBA應(yīng) 該 根 據(jù) 數(shù) 據(jù) 庫 使 用 情 況 確 定 適 當(dāng) 的 轉(zhuǎn) 儲周 期 和 轉(zhuǎn) 儲 方 法 。 例 ：每 天 晚 上 進 行 動 態(tài) 增 量 轉(zhuǎn) 儲每 周 進 行 一 次 動 態(tài) 海 量 轉(zhuǎn) 儲每 月 進 行 一 次 靜 態(tài) 海 量 轉(zhuǎn) 儲 41 10.4 恢 復(fù) 的 實 現(xiàn) 技 術(shù)10.4.1 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 儲10.4.2 登 記 日 志 文 件 42 10

21、.4.2 登 記 日 志 文 件一 、 日 志 文 件 的 內(nèi) 容二 、 日 志 文 件 的 用 途三 、 登 記 日 志 文 件 的 原 則 43 一 、 日 志 文 件 的 內(nèi) 容1. 什 么 是 日 志 文 件日 志 文 件 (log)是 用 來 記 錄 事 務(wù) 對 數(shù) 據(jù) 庫 的 更 新操 作 的 文 件2. 日 志 文 件 的 格 式以 記 錄 為 單 位 的 日 志 文 件以 數(shù) 據(jù) 塊 為 單 位 的 日 志 文 件 44 日 志 文 件 的 內(nèi) 容 （ 續(xù) ）3. 日 志 文 件 內(nèi) 容各 個 事 務(wù) 的 開 始 標(biāo) 記 (BEGIN TRANSACTION)各 個 事 務(wù) 的

22、 結(jié) 束 標(biāo) 記 (COMMIT或 ROLLBACK)各 個 事 務(wù) 的 所 有 更 新 操 作與 事 務(wù) 有 關(guān) 的 內(nèi) 部 更 新 操 作n 日 志 文 件 中 的 一 個 日 志 記 錄 (log record) 45 4. 基 于 記 錄 的 日 志 文 件n 每 條 日 志 記 錄 的 內(nèi) 容事 務(wù) 標(biāo) 識操 作 類 型 （ 插 入 、 刪 除 或 修 改 ）操 作 對 象 （ 記 錄 ID、 Block NO.）更 新 前 數(shù) 據(jù) 的 舊 值 （ 對 插 入 操 作 而 言 ， 此 項 為 空 值 ）更 新 后 數(shù) 據(jù) 的 新 值 （ 對 刪 除 操 作 而 言 , 此 項 為 空

23、 值 ） 46 5. 基 于 數(shù) 據(jù) 塊 的 日 志 文 件n 每 條 日 志 記 錄 的 內(nèi) 容事 務(wù) 標(biāo) 識 （ 標(biāo) 明 是 那 個 事 務(wù) ）操 作 對 象 （ 記 錄 ID、 Block NO.）更 新 前 數(shù) 據(jù) 所 在 的 整 個 數(shù) 據(jù) 塊 的 值 （ 對 插 入 操 作而 言 ， 此 項 為 空 值 ）更 新 后 整 個 數(shù) 據(jù) 塊 的 值 （ 對 刪 除 操 作 而 言 , 此 項為 空 值 ） 47 二 、 日 志 文 件 的 用 途1 用 途進 行 事 務(wù) 故 障 恢 復(fù)進 行 系 統(tǒng) 故 障 恢 復(fù)協(xié) 助 后 備 副 本 進 行 介 質(zhì) 故 障 恢 復(fù) 48 日 志 文

24、 件 的 用 途 （ 續(xù) ）2 與 靜 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 后 備 副 本 配 合 進 行 介 質(zhì) 故 障 恢 復(fù)靜 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 的 數(shù) 據(jù) 已 是 一 致 性 的 數(shù) 據(jù)如 果 靜 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 完 成 后 ， 仍 能 定 期 轉(zhuǎn) 儲 日 志 文 件 ，則 在 出 現(xiàn) 介 質(zhì) 故 障 重 裝 數(shù) 據(jù) 副 本 后 ， 可 以 利 用 這些 日 志 文 件 副 本 對 已 完 成 的 事 務(wù) 進 行 重 做 處 理 。這 樣 不 必 重 新 運 行 那 些 已 完 成 的 事 務(wù) 程 序 就 可 把數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 到 故 障 前 某 一 時 刻 的 正 確 狀 態(tài) 。 49 日 志 文 件 的 用 途

25、 （ 續(xù) ） 故 障 發(fā) 生 點 靜 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 運 行 事 務(wù) 正 常 運 行 Ta Tb Tf 登 記 日 志 文 件 重 裝 后 備 副 本 利 用 日 志 文 件 恢 復(fù) 事 務(wù) 繼 續(xù) 運 行介 質(zhì) 故 障 恢 復(fù) 登 記 日 志 文 件 50 日 志 文 件 的 用 途 （ 續(xù) ）3 介 質(zhì) 故 障 恢 復(fù) ： LOG FILE + 動 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 后 備 副 本動 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 數(shù) 據(jù) 庫 ： 同 時 轉(zhuǎn) 儲 同 一 時 點 的 日 志 文 件后 備 副 本 與 該 日 志 文 件 結(jié) 合 起 來 才 能 將 數(shù) 據(jù) 庫 恢復(fù) 到 一 致 性 狀 態(tài) 。利 用 這 些 日 志 文

26、件 副 本 進 一 步 恢 復(fù) 事 務(wù) ， 避 免 重新 運 行 事 務(wù) 程 序 。 51 三 、 登 記 日 志 文 件 的 原 則n 為 保 證 數(shù) 據(jù) 庫 是 可 恢 復(fù) 的 ， 登 記 日 志 文 件 時 必 須 遵循 兩 條 原 則登 記 的 次 序 嚴(yán) 格 按 并 行 事 務(wù) 執(zhí) 行 的 時 間 次 序必 須 先 寫 日 志 文 件 ， 后 寫 數(shù) 據(jù) 庫R寫 日 志 文 件 操 作 ： 把 表 示 這 個 修 改 的 日 志 記 錄 寫 到 日 志 文 件R寫 數(shù) 據(jù) 庫 操 作 ： 把 對 數(shù) 據(jù) 的 修 改 寫 到 數(shù) 據(jù) 庫 中 52 登 記 日 志 文 件 的 原 則 （

27、 續(xù) ）n 為 什 么 要 先 寫 日 志 文 件 寫 數(shù) 據(jù) 庫 和 寫 日 志 文 件 是 兩 個 不 同 的 操 作 在 這 兩 個 操 作 之 間 可 能 發(fā) 生 故 障 如 果 先 寫 了 數(shù) 據(jù) 庫 修 改 ， 而 在 日 志 文 件 中 沒 有 登記 下 這 個 修 改 ， 則 以 后 就 無 法 恢 復(fù) 這 個 修 改 了 如 果 先 寫 日 志 ， 但 沒 有 修 改 數(shù) 據(jù) 庫 ， 按 日 志 文 件恢 復(fù) 時 只 不 過 是 多 執(zhí) 行 一 次 不 必 要 的 UNDO操 作 ，并 不 會 影 響 數(shù) 據(jù) 庫 的 正 確 性 53 第 十 章 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 技 術(shù)1

28、0.1 事 務(wù) 的 基 本 概 念10.2 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 概 述10.3 故 障 的 種 類10.4 恢 復(fù) 的 實 現(xiàn) 技 術(shù)10.5 恢 復(fù) 策 略10.6 具 有 檢 查 點 的 恢 復(fù) 技 術(shù)10.7 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像10.8 小 結(jié) 54 10.5 恢 復(fù) 策 略10.5.1 事 務(wù) 故 障 的 恢 復(fù)10.5.2 系 統(tǒng) 故 障 的 恢 復(fù)10.5.3 介 質(zhì) 故 障 的 恢 復(fù) 55 10.5.1 事 務(wù) 故 障 的 恢 復(fù)n 事 務(wù) 故 障 ： 事 務(wù) 在 運 行 至 正 常 終 止 點 前 被 中 止n 恢 復(fù) 方 法由 恢 復(fù) 子 系 統(tǒng) 應(yīng) 利 用 日 志 文 件

29、 撤 消 （ UNDO） 此事 務(wù) 已 對 數(shù) 據(jù) 庫 進 行 的 修 改n 事 務(wù) 故 障 的 恢 復(fù) 由 系 統(tǒng) 自 動 完 成 ， 不 需 要 用 戶 干 預(yù) 56 事 務(wù) 故 障 的 恢 復(fù) 步 驟1. 反 向 掃 描 文 件 日 志 （ 即 從 最 后 向 前 掃 描 日 志 文 件 ） ， 查找 該 事 務(wù) 的 更 新 操 作 。2. 對 該 事 務(wù) 的 更 新 操 作 執(zhí) 行 逆 操 作 。 即 將 日 志 記 錄 中 “ 更新 前 的 值 ” （ Befor Image, BI） 寫 入 數(shù) 據(jù) 庫 。 插 入 操 作 ， “ 更 新 前 的 值 ” 為 空 ， 則 相 當(dāng) 于

30、 做 刪 除 操作 刪 除 操 作 ， “ 更 新 后 的 值 ” 為 空 ， 則 相 當(dāng) 于 做 插 入 操作 若 是 修 改 操 作 ， 則 用 BI 代 替 AI（ After Image） 57 事 務(wù) 故 障 的 恢 復(fù) 步 驟3. 繼 續(xù) 反 向 掃 描 日 志 文 件 ， 查 找 該 事 務(wù) 的 其 他 更 新操 作 ， 并 做 同 樣 處 理 。4. 如 此 處 理 下 去 ， 直 至 讀 到 此 事 務(wù) 的 開 始 標(biāo) 記 ， 事務(wù) 故 障 恢 復(fù) 就 完 成 了 。 58 10.5.2 系 統(tǒng) 故 障 的 恢 復(fù)n 系 統(tǒng) 故 障 造 成 數(shù) 據(jù) 庫 不 一 致 狀 態(tài) 的

31、 原 因一 些 未 完 成 事 務(wù) 對 數(shù) 據(jù) 庫 的 更 新 已 寫 入 數(shù) 據(jù) 庫一 些 已 提 交 事 務(wù) 對 數(shù) 據(jù) 庫 的 更 新 還 留 在 緩 沖 區(qū) 沒來 得 及 寫 入 數(shù) 據(jù) 庫n 恢 復(fù) 方 法1. Undo 故 障 發(fā) 生 時 未 完 成 的 事 務(wù)2. Redo 已 完 成 的 事 務(wù)n 系 統(tǒng) 故 障 的 恢 復(fù) 由 系 統(tǒng) 在 重 新 啟 動 時 自 動 完 成 ， 不需 要 用 戶 干 預(yù) 59 系 統(tǒng) 故 障 的 恢 復(fù) 步 驟1.正 向 掃 描 日 志 文 件 （ 即 從 頭 掃 描 日 志 文 件 ）Redo隊 列 : 在 故 障 發(fā) 生 前 已 經(jīng) 提

32、交 的 事 務(wù) T1, T3, T8.Undo隊 列 :故 障 發(fā) 生 時 尚 未 完 成 的 事 務(wù) T2, T4, T5, T6, T7, T9 . 60 系 統(tǒng) 故 障 的 恢 復(fù) 步 驟2. 對 Undo隊 列 事 務(wù) 進 行 UNDO處 理反 向 掃 描 日 志 文 件 ， 對 每 個 UNDO事 務(wù) 的 更 新 操作 執(zhí) 行 逆 操 作 T2, T4, T5, T6, T7, T9 3. 對 Redo隊 列 事 務(wù) 進 行 REDO處 理正 向 掃 描 日 志 文 件 ， 對 每 個 REDO事 務(wù) 重 新 執(zhí) 行 登記 的 操 作 T1, T3, T8. 61 10.5.3 介

33、質(zhì) 故 障 的 恢 復(fù)1. 重 裝 數(shù) 據(jù) 庫 ， 使 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 到 一 致 性 狀 態(tài)2. 重 做 已 完 成 的 事 務(wù) 62 10.5.3 介 質(zhì) 故 障 的 恢 復(fù)n 恢 復(fù) 步 驟1. 裝 入 最 新 的 后 備 數(shù) 據(jù) 庫 副 本 ， 使 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 到 最 近 一次 轉(zhuǎn) 儲 時 的 一 致 性 狀 態(tài) 。 對 于 靜 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 的 數(shù) 據(jù) 庫 副 本 ， 裝 入 后 數(shù) 據(jù) 庫 即 處 于一 致 性 狀 態(tài) 對 于 動 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 的 數(shù) 據(jù) 庫 副 本 ， 還 須 同 時 裝 入 轉(zhuǎn) 儲 時刻 的 日 志 文 件 副 本 ， 利 用 與 恢 復(fù) 系 統(tǒng) 故

34、障 相 同 的 方法 （ 即 REDO+UNDO） ， 才 能 將 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 到 一致 性 狀 態(tài) 。 63 利 用 靜 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 副 本 將 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 到 一 致 性 狀 態(tài) 故 障 發(fā) 生 點 靜 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 運 行 事 務(wù) 正 常 運 行 Ta Tb Tf 登 記 日 志 文 件 重 裝 后 備 副 本 恢 復(fù) 64 利 用 動 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 副 本 將 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 到 一 致 性 狀 態(tài) Ta Tb Tf 動 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 運 行 事 務(wù) 故 障 發(fā) 生 點正 常 運 行 登 記 日 志 文 件 登 記 新 日 志 文 件 轉(zhuǎn) 儲 日 志 文 件 重 裝 后

35、備 副 本 ， 然 后 利 用 轉(zhuǎn) 儲 的 日 志 文 件 恢 復(fù)恢 復(fù) 到 一 致 性 狀 態(tài) 65 介 質(zhì) 故 障 的 恢 復(fù) （ 續(xù) ）2. 裝 入 有 關(guān) 的 日 志 文 件 副 本 ， 重 做 已 完 成 的 事 務(wù) 。首 先 掃 描 日 志 文 件 ， 找 出 故 障 發(fā) 生 時 已 提 交 的事 務(wù) 的 標(biāo) 識 ， 將 其 記 入 重 做 隊 列 。然 后 正 向 掃 描 日 志 文 件 ， 對 重 做 隊 列 中 的 所 有事 務(wù) 進 行 重 做 處 理 。 即 將 日 志 記 錄 中 “ 更 新 后的 值 ” 寫 入 數(shù) 據(jù) 庫 。 66 介 質(zhì) 故 障 的 恢 復(fù) （ 續(xù)

36、）介 質(zhì) 故 障 的 恢 復(fù) 需 要 DBA介 入n DBA的 工 作重 裝 最 近 轉(zhuǎn) 儲 的 數(shù) 據(jù) 庫 副 本 和 有 關(guān) 的 各 日 志 文 件副 本執(zhí) 行 系 統(tǒng) 提 供 的 恢 復(fù) 命 令n 具 體 的 恢 復(fù) 操 作 仍 由 DBMS完 成 67 第 十 章 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 技 術(shù)10.1 事 務(wù) 的 基 本 概 念10.2 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 概 述10.3 故 障 的 種 類10.4 恢 復(fù) 的 實 現(xiàn) 技 術(shù)10.5 恢 復(fù) 策 略10.6 具 有 檢 查 點 的 恢 復(fù) 技 術(shù)10.7 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像10.8 小 結(jié) 68 10.6 具 有 檢 查 點 的 恢 復(fù)

37、 技 術(shù)一 、 問 題 的 提 出二 、 檢 查 點 技 術(shù)三 、 利 用 檢 查 點 的 恢 復(fù) 策 略 69 一 、 問 題 的 提 出n 兩 個 問 題搜 索 整 個 日 志 將 耗 費 大 量 的 時 間REDO處 理 ： 重 新 執(zhí) 行 ， 浪 費 了 大 量 時 間 70 解 決 方 案n 具 有 檢 查 點 （ checkpoint） 的 恢 復(fù) 技 術(shù)在 日 志 文 件 中 增 加 檢 查 點 記 錄 （ checkpoint）增 加 重 新 開 始 文 件恢 復(fù) 子 系 統(tǒng) 在 登 錄 日 志 文 件 期 間 動 態(tài) 地 維 護 日 志 71 二 、 檢 查 點 技 術(shù)n 檢

38、 查 點 記 錄 的 內(nèi) 容1. 建 立 檢 查 點 時 刻 所 有 正 在 執(zhí) 行 的 事 務(wù) 清 單2. 這 些 事 務(wù) 最 近 一 個 日 志 記 錄 的 地 址n 重 新 開 始 文 件 的 內(nèi) 容記 錄 各 個 檢 查 點 記 錄 在 日 志 文 件 中 的 地 址 72 73 在 檢 查 點 維 護 日 志 文 件1.將 當(dāng) 前 日 志 緩 沖 區(qū) 中 的 所 有 日 志 記 錄 寫 入 磁 盤 的日 志 文 件 上 。2.在 日 志 文 件 中 寫 入 一 個 檢 查 點 記 錄 。3. 將 當(dāng) 前 數(shù) 據(jù) 緩 沖 區(qū) 的 所 有 數(shù) 據(jù) 記 錄 寫 入 磁 盤 的數(shù) 據(jù) 庫 中

39、 。4. 把 檢 查 點 記 錄 在 日 志 文 件 中 的 地 址 寫 入 一 個 重新 開 始 文 件 。 74 建 立 檢 查 點n 定 期按 照 預(yù) 定 的 一 個 時 間 間 隔n 不 定 期按 照 某 種 規(guī) 則 ， 如 日 志 文 件 已 寫 滿 一 半 建 立 一個 檢 查 點 75 三 、 利 用 檢 查 點 的 恢 復(fù) 策 略n 當(dāng) 事 務(wù) T在 一 個 檢 查 點 之 前 提 交T對 數(shù) 據(jù) 庫 所 做 的 修 改 已 寫 入 數(shù) 據(jù) 庫n 在 進 行 恢 復(fù) 處 理 時 ， 沒 有 必 要 對 事 務(wù) T執(zhí) 行 REDO操 作 76 利 用 檢 查 點 的 恢 復(fù) 策

40、略 （ 續(xù) ）Tc (檢 查 點 ) Tf(系 統(tǒng) 故 障 ) REDO UNDOUNDO REDOT2 T 3 T4 T5不 要 REDOT1 77 利 用 檢 查 點 的 恢 復(fù) 步 驟1. 從 重 新 開 始 文 件 中 找 到 最 后 一 個 檢 查 點 記 錄 在 日志 文 件 中 的 地 址2. 由 該 地 址 在 日 志 文 件 中 找 到 最 后 一 個 檢 查 點 記 錄 78 利 用 檢 查 點 的 恢 復(fù) 策 略 （ 續(xù) ）2.由 該 檢 查 點 記 錄 得 到 檢 查 點 建 立 時 刻 所 有 正 在 執(zhí) 行的 事 務(wù) 清 單 ACTIVE-LIST建 立 兩 個 事

41、 務(wù) 隊 列RUNDO-LIST RREDO-LIST 把 ACTIVE-LIST暫 時 放 入 UNDO-LIST隊 列 ，REDO隊 列 暫 為 空 。 79 利 用 檢 查 點 的 恢 復(fù) 策 略 （ 續(xù) ）3.從 檢 查 點 開 始 正 向 掃 描 日 志 文 件 ， 直 到 日 志 文 件 結(jié) 束如 有 新 開 始 的 事 務(wù) Ti， 把 Ti暫 時 放 入 UNDO-LIST隊列如 有 提 交 的 事 務(wù) Tj， 把 Tj從 UNDO-LIST隊 列 移 到REDO-LIST隊 列4.對 UNDO-LIST中 的 每 個 事 務(wù) 執(zhí) 行 UNDO操 作 , 對REDO-LIST中

42、的 每 個 事 務(wù) 執(zhí) 行 REDO操 作 80 第 十 章 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 技 術(shù)10.1 事 務(wù) 的 基 本 概 念10.2 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 概 述10.3 故 障 的 種 類10.4 恢 復(fù) 的 實 現(xiàn) 技 術(shù)10.5 恢 復(fù) 策 略10.6 具 有 檢 查 點 的 恢 復(fù) 技 術(shù)10.7 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像10.8 小 結(jié) 81 10.7 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像n 介 質(zhì) 故 障 是 對 系 統(tǒng) 影 響 最 為 嚴(yán) 重 的 一 種 故 障 ， 嚴(yán) 重影 響 數(shù) 據(jù) 庫 的 可 用 性介 質(zhì) 故 障 恢 復(fù) 比 較 費 時為 預(yù) 防 介 質(zhì) 故 障 ， DBA必 須 周 期 性 地

43、轉(zhuǎn) 儲 數(shù) 據(jù) 庫n 提 高 數(shù) 據(jù) 庫 可 用 性 的 解 決 方 案數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像 （ Mirror） 82 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像 （ 續(xù) ）n 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像DBMS自 動 把 整 個 數(shù) 據(jù) 庫 或 其 中 的 關(guān) 鍵 數(shù) 據(jù) 復(fù)制 到 另 一 個 磁 盤 上DBMS自 動 保 證 鏡 像 數(shù) 據(jù) 與 主 數(shù) 據(jù) 的 一 致 性 (圖10.5a) 83 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像 的 用 途n 出 現(xiàn) 介 質(zhì) 故 障 時DBMS自 動 利 用 鏡 像 磁 盤 數(shù) 據(jù) 進 行 數(shù) 據(jù) 庫 的 恢 復(fù) ，不 需 要 關(guān) 閉 系 統(tǒng) 和 重 裝 數(shù) 據(jù) 庫 副 本 (圖 10.5b)n 沒 有

44、 出 現(xiàn) 故 障 時可 用 于 并 發(fā) 操 作 (圖 10.5a)一 個 用 戶 對 數(shù) 據(jù) 加 排 他 鎖 修 改 數(shù) 據(jù)其 他 用 戶 可 以 讀 鏡 像 數(shù) 據(jù) 庫 上 的 數(shù) 據(jù) 84 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像 （ 續(xù) ） 85 第 十 章 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 技 術(shù)10.1 事 務(wù) 的 基 本 概 念10.2 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) 概 述10.3 故 障 的 種 類10.4 恢 復(fù) 的 實 現(xiàn) 技 術(shù)10.5 恢 復(fù) 策 略10.6 具 有 檢 查 點 的 恢 復(fù) 技 術(shù)10.7 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像10.8 小 結(jié) 86 10.8 小 結(jié)n 如 果 數(shù) 據(jù) 庫 只 包 含 成 功 事 務(wù) 提

45、 交 的 結(jié) 果 ， 就 說 數(shù)據(jù) 庫 處 于 一 致 性 狀 態(tài) 。 保 證 數(shù) 據(jù) 一 致 性 是 對 數(shù) 據(jù)庫 的 最 基 本 的 要 求 。n 事 務(wù) 是 數(shù) 據(jù) 庫 的 邏 輯 工 作 單 位DBMS保 證 系 統(tǒng) 中 一 切 事 務(wù) 的 原 子 性 、 一 致 性 、隔 離 性 和 持 續(xù) 性 87 小 結(jié) （ 續(xù) ）n DBMS必 須 對 事 務(wù) 故 障 、 系 統(tǒng) 故 障 和 介 質(zhì) 故 障 進行 恢 復(fù)n 恢 復(fù) 中 最 經(jīng) 常 使 用 的 技 術(shù) ： 數(shù) 據(jù) 庫 轉(zhuǎn) 儲 和 登 記 日志 文 件n 恢 復(fù) 的 基 本 原 理 ： 利 用 存 儲 在 后 備 副 本 、 日

46、志 文件 和 數(shù) 據(jù) 庫 鏡 像 中 的 冗 余 數(shù) 據(jù) 來 重 建 數(shù) 據(jù) 庫 88 小 結(jié) （ 續(xù) ）n 常 用 恢 復(fù) 技 術(shù)事 務(wù) 故 障 的 恢 復(fù)RUNDO系 統(tǒng) 故 障 的 恢 復(fù)RUNDO + REDO介 質(zhì) 故 障 的 恢 復(fù)R重 裝 備 份 并 恢 復(fù) 到 一 致 性 狀 態(tài) + REDO 89 小 結(jié) （ 續(xù) ） n 提 高 恢 復(fù) 效 率 的 技 術(shù)檢 查 點 技 術(shù)R可 以 提 高 系 統(tǒng) 故 障 的 恢 復(fù) 效 率R可 以 在 一 定 程 度 上 提 高 利 用 動 態(tài) 轉(zhuǎn) 儲 備 份 進 行介 質(zhì) 故 障 恢 復(fù) 的 效 率鏡 像 技 術(shù)R鏡 像 技 術(shù) 可 以 改 善 介 質(zhì) 故 障 的 恢 復(fù) 效 率 90 下 課 了 。 。 。休 息 一 會 兒 。 。 。