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1、浙江中医学院 计算机系数据库系统概论 An Introduction to Database System第七章 数据库恢复技术An Introduction to Database System第三篇 系统篇 n数据库系统中的数据是由DBMS统一管理 和控制的，为了适应数据共享的环境， DBMS必须提供数据保护能力，以保证数据 库中数据的安全可靠和正确有效。n数据保护n安全性n完整性n并发控制n数据库恢复 An Introduction to Database System第三篇 系统篇 第七章 数据库恢复技术第八章 并发控制第九章 数据库安全性第十章 数据库完整性An Introducti
2、on to Database System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 7.8 Oracle的恢复技术 7.9 小结An Introduction to Database System7.1 事务的基本概念一、什么是事务二、如何定义事务三、事务的特性An Introduction to Database System一、什么是事务n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
3、作单位n事务和程序是两个概念n在关系数据库中，一个事务可以是一条 SQL语句，一组SQL语句或整个程序n一个应用程序通常包含多个事务n事务是恢复和并发控制的基本单位An Introduction to Database System二、如何定义事务n显式定义方式BEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSACTIONSQL 语句1 SQL 语 句1SQL 语句2 SQL 语 句2。 。 。COMMIT ROLLBACKn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
4、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n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n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：n原子性（Atomicity）n一致性（Consistency）n隔离性（Isolation）n持续性（Durability ）An Introduction to Database System1. 原子性n事务是数据库的逻辑工作单位n事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做An Intro
5、duction to Database System2. 一致性事务执行的结果必须是使数据库从一 个一致性状态变到另一个一致性状态一致性状态：数据库中只包含成功事务提交的结果不一致状态：数据库中包含失败事务的结果An Introduction to Database System一致性与原子性银行转帐：从帐号A中取出一万元，存入 帐号B。n定义一个事务，该事务包括两个操 作n这两个操作要么全做，要么全不做n全做或者全不做，数据库都处于 一致性状态。n如果只做一个操作，数据库就处 于不一致性状态。B=B+1A=A-1BAAn Introduction to Database System3. 隔
6、离性对并发执行而言一个事务的执行不能被其他事务干扰n一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务是隔离的n并发执行的各个事务之间不能互相干扰An Introduction to Database SystemT1的修改被T2覆盖了！读A=16AA-3 写回A=13 读A=16 AA-1写回A=15T2T1An Introduction to Database System4. 持续性n持续性也称永久性（Permanence）n一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。n接下来的其他操作或故障不应该对其执行结果有任何影响。An Introduction to Database S
7、ystem事务的特性 n保证事务ACID特性是事务处理的任务n破坏事务ACID特性的因素n多个事务并行运行时，不同事务的操作 交叉执行n事务在运行过程中被强行停止An Introduction to Database System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 7.8 Oracle的恢复技术 7.9 小结An Introduction to Database System7.2 数据库恢复概述n故障是不可避免的n计算机硬件故障n系统软件和应用软件
8、的错误n操作员的失误n恶意的破坏n故障的影响n运行事务非正常中断n破坏数据库An Introduction to Database System数据库恢复概述（续）n数据库管理系统对故障的对策nDBMS提供恢复子系统n保证故障发生后，能把数据库中的 数据从错误状态恢复到某种逻辑一致的 状态n保证事务ACIDn恢复技术是衡量系统优劣的重要指标An Introduction to Database System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 7.8
9、Oracle的恢复技术 7.9 小结An Introduction to Database System一、事务故障n什么是事务故障n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n事务故障的常见原因n输入数据有误n运算溢出n违反了某些完整性限制n某些应用程序出错n并行事务发生死锁n。An Introduction to Database System事务故障的恢复n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n事务故障的恢复：撤消事务（UNDO ）n强行回滚（ROLLBACK）该事务n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 Int
10、roduction to Database System二、系统故障n什么是系统故障n整个系统的正常运行突然被破坏n所有正在运行的事务都非正常终止n内存中数据库缓冲区的信息全部丢 失n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n操作系统或DBMS代码错误n操作员操作失误n特定类型的硬件错误（如CPU故障）n突然停电An Introduction to Database System系统故障的恢复n 清除尚未完成的事务对数据库的所有修改n系统重新启动时，恢复程序要强行 撤消（UNDO）所有未完成事务n将缓冲区中已完成事务提交
11、的结果写入数 据库n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 System7.3 故障的种类n事务故障n系统故障n介质故障An Introduction to Database System三、介质故障n硬件故障使存储在外存中的数据部分 丢失或全部丢失n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n硬件故障n磁盘损坏n磁头碰撞n操作系统的某种潜在错误n瞬时强磁场干扰An Introduction to Database Sys
12、tem介质故障的恢复n装入数据库发生介质故障前某个时刻 的数据副本n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n恢复操作的基本原理：冗余n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n恢复的实现技术：复杂n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An Introduction to Database System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
13、 恢复策略 7.6 具有检查点的恢复技术 7.7 数据库镜像 7.8 Oracle的恢复技术 7.9 小结An Introduction to Database System7.4 恢复的实现技术恢复机制涉及的关键问题 1. 如何建立冗余数据n数据转储（backup）n登录日志文件（logging） 2. 如何利用这些冗余数据实施数据 库恢复An Introduction to Database System7.4.1 数据转储一、什么是转储二、转储的用途三、转储方法An Introduction to Database System一、什么是转储n转储是指DBA将整个数据库复制到磁带或 另一
14、个磁盘上保存起来的过程。n这些备用的数据文本称为后备副本或后援 副本。An Introduction to Database System转储故障发生点转储 运行事务 正常运行 Ta Tb Tf重装后备副本 重新运行事务恢复 An Introduction to Database System三、转储方法1静态转储与动态转储2海量转储与增量转储3转储方法小结An Introduction to Database System1静态转储n在系统中无运行事务时进行转储n转储开始时数据库处于一致性状 态n转储期间不允许对数据库的任何 存取、修改活动n优点：实现简单n缺点：降低了数据库的可用性n转储必
15、须等用户事务结束n新的事务必须等转储结束An Introduction to Database System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 An Introduction to Database System动态转储n转储操作与用户事务并发进行n转储期间允许对数据库进行存取或修 改n优点n不用等待正在运行的用户事务 结束n不会影响新事务的运行n动态转储的缺点n不能保证副本中的数据正确有 效An Introduction to Database System动态转储n利用动态转储得到的副本进行故障恢 复n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n后备
