数据库系统PPT精选课件

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1、数据库恢复技术 1 第七章数据库恢复技术 7 1事务的基本概念7 2数据库恢复概述7 3故障的种类7 4恢复的实现技术7 5恢复策略7 6具有检查点的恢复技术7 7数据库镜像 2 第七章数据库恢复技术 7 1事务的基本概念7 2数据库恢复概述7 3故障的种类7 4恢复的实现技术7 5恢复策略7 6具有检查点的恢复技术7 7数据库镜像 3 7 1事务的基本概念 事务 Transaction 是用户定义的一个数据库操作序列 这些操作要么都做 要么都不做 是一个不可分割的工作单位恢复和并发控制的基本单位 4 7 1事务的基本概念 示例银行转帐 事务T从A帐户过户50 到B帐户T read A A A

2、 50 write A read B B B 50 write B read X 从数据库传送数据项X到事务的工作区中write X 从事务的工作区中将数据项X写回数据库 5 7 1事务的基本概念 事务和程序比较在关系数据库中 一个事务可以是一条或多条SQL语句 或整个程序 一个程序通常包含多个事务 6 7 1事务的基本概念 显式定义事务BEGINTRANSACTIONCOMMITROLLBACK事务以Begintransaction开始 以Commitwork或Rollbackwork结束Commitwork表示提交 事务正常结束Rollbackwork表示事务非正常结束 撤消事务已做的操作

3、 回滚到事务开始时的状态 7 7 1事务的基本概念 显式定义事务BEGINTRANSACTIONBEGINTRANSACTIONSQL语句1SQL语句1SQL语句2SQL语句2 COMMITROLLBACK 8 例如 银行转账事务 这个事务把一笔金额从一个账户甲转给另一个账户乙 BEGINTRANSACTION读账户甲的余额BALANCE BALANCE BALANCE AMOUNT AMOUNT为转账金额 写回BALANCE IF BALANCE 0 THEN 打印 金额不足 不能转账 ROLLBACK 撤销刚才的修改 恢复事务 ELSE 读账户乙的余额BALANCE1 BALANCE1 B

4、ALANCE1 AMOUNT 写回BALANCE1 COMMIT 9 7 1事务的基本概念 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 7 1事务的基本概念 AutoCommit事务是SQLServer默认事务方式 它指出每条SQL语句都构成事务 隐含事务的开始和结束控制点 例 updateaccountssetbal bal 100whereaccountno A updateaccountssetbal bal 100whereaccountno B 11 7 1事务的基本概念 例 采用显示事物的处理方式begintranupdateaccountssetba

5、l bal 100whereaccountno A updateaccountssetbal bal 100whereaccountno B endtran 12 7 1事务的基本概念 事务的ACID特性原子性 Atomicity 一致性 Consistency 隔离性 Isolation 持续性 Durability 13 7 1事务的基本概念 事务的ACID特性原子性 Atomicity 事务中包含的所有操作要么全做 要么全不做原子性由恢复机制实现 14 7 1事务的基本概念 事务的ACID特性一致性 Consistency 事务开始前 数据库处于一致性的状态 事务结束后 数据库必须仍处于

6、一致性状态 15 7 1事务的基本概念 事务的ACID特性隔离性 Isolation 系统必须保证事务不受其它并发执行事务的影响对任何一对事务T1 T2 在T1看来 T2要么在T1开始之前已经结束 要么在T1完成之后再开始执行隔离性通过并发控制机制实现 16 7 1事务的基本概念 事务的ACID特性持续性 Durability 一个事务一旦提交之后 它对数据库的影响必须是永久的系统发生故障不能改变事务的持久性持久性通过恢复机制实现 17 事务状态 活动状态 失败状态 部分提交状态 提交状态 中止状态 初始状态 事务无法继续正常执行 事务回滚 数据库恢复到事务开始前状态 最后一条语句被执行后 成

7、功完成 永久写入数据库 18 7 1事务的基本概念 事务ACID特性可能遭到破坏的因素 多个事务并行运行时 不同事务交叉执行事物在运行过程中被强行停止 19 第七章数据库恢复技术 7 1事务的基本概念7 2数据库恢复概述7 3故障的种类7 4恢复的实现技术7 5恢复策略7 6具有检查点的恢复技术7 7数据库镜像 20 7 2数据库恢复概述 故障是不可避免的系统故障 计算机软 硬件故障人为故障 操作员的失误 恶意的破坏等 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 21 第七章数据库恢复技术 7 1事务的基本概念7 2数据库恢复概述7 3故障的种类7 4恢复

8、的实现技术7 5恢复策略7 6具有检查点的恢复技术7 7数据库镜像 22 7 3故障的种类 事务内部的故障系统故障介质故障计算机病毒 23 7 3故障的种类 事务内部的故障 事物故障逻辑错误 事务由于某些内部条件而无法继续正常执行 系统错误 系统进入一种不良状态 如 死锁 使事务无法继续正常执行 有的是可以通过事务程序本身发现的 有的是非预期的 24 例如 银行转账事务 这个事务把一笔金额从一个账户甲转给另一个账户乙 BEGINTRANSACTION读账户甲的余额BALANCE BALANCE BALANCE AMOUNT AMOUNT为转账金额 写回BALANCE IF BALANCE 0

9、THEN 打印 金额不足 不能转账 ROLLBACK 撤销刚才的修改 恢复事务 ELSE 读账户乙的余额BALANCE1 BALANCE1 BALANCE1 AMOUNT 写回BALANCE1 COMMIT 25 7 3故障的种类 事务内部的故障 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 运算溢出并发事务发生死锁而被选中撤销该事务违反了某些完整性限制等以后 事务故障仅指这类非预期的故障事务故障的恢复 撤消事务 UNDO 26 日志文件数据库A 950B 2050 27 7 3故障的种类 系统故障 系统故障称为软故障 是指造成系统停止运转的任何事件 使得系统要重新启动特定类型的硬件错

10、误 如CPU故障 操作系统故障DBMS代码错误系统断电 28 7 3故障的种类 系统故障 系统故障称为软故障 是指造成系统停止运转的任何事件 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事务都非正常终止内存中数据库缓冲区的信息全部丢失不破坏数据库 29 事务执行相关的地址空间 30 日志文件数据库A 950B 2050 31 7 3故障的种类 系统故障 发生系统故障时 事务未提交恢复策略 强行撤消 UNDO 所有未完成事务发生系统故障时 事务已提交 但缓冲区中的信息尚未完全写回到磁盘上 恢复策略 重做 REDO 所有已提交的事务 32 7 3故障的种类 介质故障 介质故障称为硬

11、故障 指外存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破坏数据库或部分数据库 并影响正在存取这部分数据的所有事务 33 7 3故障的种类 介质故障 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 34 7 3故障的种类 计算机病毒 计算机病毒一种人为的故障或破坏 是一些恶作剧者研制的一种计算机程序可以繁殖和传播危害破坏 盗窃系统中的数据破坏系统文件 35 7 3故障的种类 各类故障 对数据库的影响有两种可能性一是数据库本身被破坏二是数据库没有被破坏 但数据可能不正确 这是由于事务的运行被非正常终止造成的 36 第七章数据

12、库恢复技术 7 1事务的基本概念7 2数据库恢复概述7 3故障的种类7 4恢复的实现技术7 5恢复策略7 6具有检查点的恢复技术7 7数据库镜像 37 7 4恢复的实现技术 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 38 7 4恢复的实现技术 恢复机制涉及的关键问题如何建立冗余数据数据转储 backup 登录日志文件 logging 如何利用这些冗余数据实施数据库恢复 39 7 4恢复的实现技术 数据转储 转储是指DBA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 备用的数据称为后备副本或后援副本如何使用数据库遭到破坏后可以

13、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 40 7 4恢复的实现技术 数据转储 转储种类静态转储与动态转储海量转储与增量转储 41 7 4恢复的实现技术 数据转储 什么是静态转储在系统中无运行事务时进行的转储操作转储开始时数据库处于一致性状态转储期间不允许对数据库的任何存取 修改活动得到的一定是一个数据一致性的副本 42 7 4恢复的实现技术 数据转储 静态转储优点 实现简单缺点 降低了数据库的可用性转储必须等待正运行的用户事务结束新的事务必须等转储结束 43 7 4恢复的实现技术 数据转储 什么是动态转储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 44

14、7 4恢复的实现技术 数据转储 动态转储优点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动态转储的缺点不能保证副本中的数据正确有效 45 7 4恢复的实现技术 数据转储 动态转储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 46 7 4恢复的实现技术 数据转储 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 47 7 4恢复的实现技术 数据转储 转储方

15、法分类 48 7 4恢复的实现技术 登记日志文件 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 由系统自动记录 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 49 7 4恢复的实现技术 登记日志文件 以记录为单位的日志文件内容各个事务的开始标记 BEGINTRANSACTION 各个事务的结束标记 COMMIT或ROLLBACK 各个事务的所有更新操作以上均作为日志文件中的一个日志记录 logrecord 50 7 4恢复的实现技术 登记日志文件 以记录为单位的日志文件 每条日志记录的内容事务标识 标明是哪个事务 操作类型 插入 删除或修改 操作对象

16、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 51 7 4恢复的实现技术 登记日志文件 以数据块为单位的日志文件 每条日志记录的内容事务标识 标明是那个事务 被更新的数据块 52 7 4恢复的实现技术 登记日志文件 日志文件的作用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 53 7 4恢复的实现技术 登记日志文件 利用静态转储副本和日志文件进行恢复 静态转储运行事务正常运行 TaTbTf 重装后备副本利用日志文件恢复继续运行恢复 登记日志文件 54 7 4恢复的实现技术 登记日志文件 登记日志文件基本原则登记的次序严格按并发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 55 7 4恢复的实现技术 登记日志文件 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