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1、数据库系统概论数据库系统概论AnIntroductiontoDatabaseSystem第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术1数据库原理-10数据库恢复第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术10.1 事务的基本概念事务的基本概念10.2 数据库恢复概述数据库恢复概述10.3 故障的种类故障的种类10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术10.5 恢复策略恢复策略10.6 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术10.7 数据库镜像数据库镜像10.8 小结小结2数据库原理-10数据库恢复10.1 事务的基本概念事务的基本概念一、什么是事务一、什么是事务二、如何定义事务二、如何定义事务三、事
2、务的特性三、事务的特性3数据库原理-10数据库恢复一、什么是事务一、什么是事务n事务事务(Transaction)是用户定义的一个数据库操作是用户定义的一个数据库操作序列序列，这些操作要么全做，要么全不做，是一个，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。不可分割的工作单位。n事务和程序是两个概念事务和程序是两个概念在关系数据库中，一个事务可以是一条在关系数据库中，一个事务可以是一条SQL语语句，一组句，一组SQL语句或整个程序语句或整个程序一个应用程序通常包含多个事务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事务是恢复和并发控制的基本单位4数据库原理-10数据
3、库恢复二、如何定义事务二、如何定义事务n显式定义方式显式定义方式BEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSACTION SQL 语句语句1 SQL 语句语句1 SQL 语句语句2 SQL 语句语句2 。 。COMMIT ROLLBACKn隐式方式隐式方式当用户没有显式地定义事务时，当用户没有显式地定义事务时，DBMS按缺省规按缺省规定自动划分事务。定自动划分事务。5数据库原理-10数据库恢复事务结束事务结束nCOMMIT事务正常结束事务正常结束 提交提交事务的所有操作（事务的所有操作（读读+更新更新）事务中所有对数据库的更新事务中所有对数据库的更新永久永久生效生效nROLLBA
4、CK事务异常终止事务异常终止事务运行的过程中发生了故障，不能继续执行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回滚事务的所有更新更新操作操作事务回滚到事务回滚到开始开始时的状态时的状态6数据库原理-10数据库恢复三、事务的特性三、事务的特性(ACID特性特性)事务的事务的ACID特性：特性：n原子性（原子性（Atomicity）n一致性（一致性（Consistency）n隔离性（隔离性（Isolation）n持续性（持续性（Durability ）7数据库原理-10数据库恢复1. 原子性原子性n事务是数据库的事务是数据库的逻辑工作单位逻辑工作单位事务中包括的诸操作要么都做，要么都不
5、做事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做保证原子性是数据库系统本身的职责，由保证原子性是数据库系统本身的职责，由DBMS的事务管理子系统来实现。的事务管理子系统来实现。8数据库原理-10数据库恢复2. 一致性一致性n事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状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态变到另一个一致性状态n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数据库中只包含成功事务提交的结果n不一致状态：不一致状态：数据库中包含失败事务的结果数据库中包含失败事务的结果9数据库原理-10数据库恢复一致性与原子性一致性与原子性银行转帐：从帐号银行转帐：从帐号
6、A中取出一万元，存入帐号中取出一万元，存入帐号B。定义一个事务，该事务包括两个操作定义一个事务，该事务包括两个操作这两个操作要么全做，要么全不做这两个操作要么全做，要么全不做R全做或者全不做，数据库都处于全做或者全不做，数据库都处于一致性状态。一致性状态。R如果只做一个操作，数据库就处于不一致性状态。如果只做一个操作，数据库就处于不一致性状态。B=B+1A=A-1BA10数据库原理-10数据库恢复3. 隔离性隔离性对并发执行而言对并发执行而言n一个事务的执行不能被其他事务干扰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一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务
7、是隔离的务是隔离的n并发执行的各个事务之间不能互相干扰并发执行的各个事务之间不能互相干扰11数据库原理-10数据库恢复4. 持续性持续性n持续性也称永久性（持续性也称永久性（Permanence）一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其执行结果有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。任何影响。12数据库原理-10数据库恢复事务的特性事务的特性 n保证事务保证事务ACID特性是事务处理的任务特性是事务处理的任务n破坏事务破坏事务ACID特性的因素特性的因素多个事务并行运行时，
8、不同事务的操作交叉执多个事务并行运行时，不同事务的操作交叉执行（行（DBMS必须保证多个事务的交叉运行不影响必须保证多个事务的交叉运行不影响这些事务的隔离性）这些事务的隔离性）事务在运行过程中被强行停止（事务在运行过程中被强行停止（DBMS必须保证必须保证被强行终止的事务对数据库和其他事务没有任被强行终止的事务对数据库和其他事务没有任何影响）何影响）13数据库原理-10数据库恢复第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术10.1 事务的基本概念事务的基本概念10.2 数据库恢复概述数据库恢复概述10.3 故障的种类故障的种类10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术10.5 恢复策略恢复策略10.
9、6 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术10.7 数据库镜像数据库镜像10.8 小结小结14数据库原理-10数据库恢复10.2 数据库恢复概述数据库恢复概述n故障是不可避免的故障是不可避免的计算机硬件故障计算机硬件故障系统软件和应用软件的错误系统软件和应用软件的错误操作员的失误操作员的失误恶意的破坏恶意的破坏n故障的影响故障的影响运行事务非正常中断运行事务非正常中断破坏数据库破坏数据库15数据库原理-10数据库恢复数据库恢复概述（续）数据库恢复概述（续）n数据库管理系统对故障的对策数据库管理系统对故障的对策DBMS提供恢复子系统提供恢复子系统保证故障发生后，能把数据库中的数据从错误保证故障
10、发生后，能把数据库中的数据从错误状态恢复到某一已知的正确状态状态恢复到某一已知的正确状态保证事务保证事务ACIDn恢复技术是衡量系统优劣的重要指标恢复技术是衡量系统优劣的重要指标16数据库原理-10数据库恢复第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术10.1 事务的基本概念事务的基本概念10.2 数据库恢复概述数据库恢复概述10.3 故障的种类故障的种类10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术10.5 恢复策略恢复策略10.6 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术10.7 数据库镜像数据库镜像10.8 小结小结17数据库原理-10数据库恢复10.3 故障的种类故障的种类n事务故障事务故障n系
11、统故障系统故障n介质故障介质故障n计算机病毒计算机病毒18数据库原理-10数据库恢复一、事务故障一、事务故障n什么是事务故障什么是事务故障某个事务在运行过程中由于种种原因未运行至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。正常终止点就夭折了。n事务故障的常见原因事务故障的常见原因输入数据有误输入数据有误运算溢出运算溢出违反了某些完整性限制违反了某些完整性限制某些应用程序出错某些应用程序出错并行事务发生死锁并行事务发生死锁19数据库原理-10数据库恢复事务故障的恢复事务故障的恢复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
12、磁盘部分修改写回磁盘n事务故障的恢复：事务故障的恢复：撤消事务（撤消事务（UNDO）n强行回滚（强行回滚（ROLLBACK）该事务）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根本没有启动过一样20数据库原理-10数据库恢复二、系统故障二、系统故障n什么是系统故障什么是系统故障(软故障软故障)整个系统的正常运行突然被破坏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内存中数据库缓冲区的信息全部丢失外部存储设备上的数据未受影响外部存储设备上的数据未受影响
13、21数据库原理-10数据库恢复系统故障的常见原因系统故障的常见原因n操作系统或操作系统或DBMS代码错误代码错误n操作员操作失误操作员操作失误n特定类型的硬件错误（如特定类型的硬件错误（如CPU故障）故障）n突然停电突然停电22数据库原理-10数据库恢复系统故障的恢复系统故障的恢复n 清除尚未完成的事务对数据库的所有修改清除尚未完成的事务对数据库的所有修改系统系统重新启动时重新启动时，恢复程序要强行撤消，恢复程序要强行撤消（UNDO）所有未完成事务）所有未完成事务n将缓冲区中已完成事务提交的结果写入数据库将缓冲区中已完成事务提交的结果写入数据库系统系统重新启动时重新启动时，恢复程序需要重做（，
14、恢复程序需要重做（REDO）所有已提交的事务所有已提交的事务23数据库原理-10数据库恢复三、介质故障三、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硬件故障使存储在外存中的数据部分丢失或全部丢失丢失n介质故障比前两类故障的可能性小得多，但破坏介质故障比前两类故障的可能性小得多，但破坏性大得多性大得多24数据库原理-10数据库恢复介质故障的常见原因介质故障的常见原因n硬件故障硬件故障磁盘损坏磁盘损坏磁头碰撞磁头碰撞瞬时强磁场干扰瞬时强磁场干扰25数据库原理-10数据库恢复四、计算机病毒四、计算机病毒n计算机病毒是一种人为的故障或破坏，是一些恶作计算机病毒是一种人为的故障或破坏，是一些恶
15、作剧者研制的一种计算机程序。剧者研制的一种计算机程序。n繁殖和传播性强，危害极大。繁殖和传播性强，危害极大。事务故障、系统故障和介质故障影响事务的正常执事务故障、系统故障和介质故障影响事务的正常执行；介质故障和计算机病毒破坏数据库中的数据。行；介质故障和计算机病毒破坏数据库中的数据。26数据库原理-10数据库恢复恢复操作的基本原理恢复操作的基本原理n恢复操作的基本原理：恢复操作的基本原理：冗余冗余利用存储在系统其它地方的利用存储在系统其它地方的冗余数据冗余数据来来重建重建数数据库中已被破坏或不正确的那部分数据。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：复杂恢复的实现技术：复杂一个大
16、型数据库产品，恢复子系统的代码要占一个大型数据库产品，恢复子系统的代码要占全部代码的全部代码的10%以上。以上。27数据库原理-10数据库恢复第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术10.1 事务的基本概念事务的基本概念10.2 数据库恢复概述数据库恢复概述10.3 故障的种类故障的种类10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术10.5 恢复策略恢复策略10.6 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术10.7 数据库镜像数据库镜像10.8 小结小结28数据库原理-10数据库恢复10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术n恢复机制涉及的关键问题恢复机制涉及的关键问题1. 如何建立冗余数据如何建立冗余
17、数据R数据转储（数据转储（backup）R登录日志文件（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如何利用这些冗余数据实施数据库恢复29数据库原理-10数据库恢复10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术10.4.1 数据转储数据转储10.4.2 登记日志文件登记日志文件30数据库原理-10数据库恢复10.4.1 数据转储数据转储一、什么是转储一、什么是转储二、转储的用途二、转储的用途三、转储方法三、转储方法31数据库原理-10数据库恢复一、什么是转储一、什么是转储n转储是指转储是指DBA将整个数据库复制到磁带或另一个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。
18、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。这些备用的数据文本称为后备副本或后援副本。32数据库原理-10数据库恢复转储转储 故障发生点故障发生点 转储转储 运行事务运行事务 正常运行正常运行 Ta Ta Tb Tb Tf Tf 重装后备副本重装后备副本 重新运行事务重新运行事务恢复恢复 33数据库原理-10数据库恢复三、转储方法三、转储方法1静态转储与动态转储静态转储与动态转储2海量转储与增量转储海量转储与增量转储3转储方法小结转储方法小结34数据库原理-10数据库恢复1静态转储静态转储n在系统中无运行事务时进行转储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
19、性状态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：实现简单优点：实现简单n缺点：降低了数据库的可用性缺点：降低了数据库的可用性转储必须等用户事务结束转储必须等用户事务结束新的事务必须等转储结束新的事务必须等转储结束35数据库原理-10数据库恢复动态转储动态转储n转储操作与用户事务并发进行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转储期间允许对数据库进行存取或修改n优点优点不用等待正在运行的用户事务结束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不会影响新事务的运行n动态转储的缺点动态转储的
20、缺点不能保证副本中的数据正确有效不能保证副本中的数据正确有效36数据库原理-10数据库恢复动态转储动态转储n利用动态转储得到的副本进行故障恢复利用动态转储得到的副本进行故障恢复需要把动态转储期间各事务对数据库的修改活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一时刻的正确状态37数据库原理-10数据库恢复2海量转储与增量转储海量转储与增量转储n海量转储海量转储: 每次转储全部数据库每次转储全部数据库n增量转储增量转储: 只转储上次转储后更新过的数据只转储上
21、次转储后更新过的数据n海量转储与增量转储比较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增量转储方式更实用更有效38数据库原理-10数据库恢复3转储方法小结转储方法小结n转储方法分类转储方法分类转储状态转储状态动态转储动态转储静态转储静态转储转储转储方式方式海量转储海量转储动态海量转储动态海量转储静态海量转储静态海量转储增量转储增量转储动态增量转储动态增量转储静态增量转储静态增量转储39数据库原理-
22、10数据库恢复转储策略转储策略n应定期进行数据转储，制作后备副本。应定期进行数据转储，制作后备副本。n但转储又十分耗费时间和资源，不能频繁进行。但转储又十分耗费时间和资源，不能频繁进行。nDBA应该根据数据库使用情况确定适当的转储应该根据数据库使用情况确定适当的转储周期和转储方法。周期和转储方法。 例：例：每天晚上进行动态增量转储每天晚上进行动态增量转储每周进行一次动态海量转储每周进行一次动态海量转储每月进行一次静态海量转储每月进行一次静态海量转储40数据库原理-10数据库恢复10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术10.4.1 数据转储数据转储10.4.2 登记日志文件登记日志文件41数据库原
23、理-10数据库恢复10.4.2 登记日志文件登记日志文件一、日志文件的内容一、日志文件的内容二、日志文件的用途二、日志文件的用途三、登记日志文件的原则三、登记日志文件的原则42数据库原理-10数据库恢复一、日志文件的内容一、日志文件的内容1. 什么是日志文件什么是日志文件日志文件日志文件(log)是用来记录事务对数据库的更新是用来记录事务对数据库的更新操作的文件操作的文件2. 日志文件的格式日志文件的格式以记录为单位的日志文件以记录为单位的日志文件以数据块为单位的日志文件以数据块为单位的日志文件43数据库原理-10数据库恢复日志文件的内容（续）日志文件的内容（续）3. 日志文件内容日志文件内容
24、各个事务的开始标记各个事务的开始标记(BEGIN TRANSACTION)各个事务的结束标记各个事务的结束标记(COMMIT或或ROLLBACK)各个事务的所有更新操作各个事务的所有更新操作与事务有关的内部更新操作与事务有关的内部更新操作n日志文件中的一个日志记录日志文件中的一个日志记录 (log record)44数据库原理-10数据库恢复4. 基于记录的日志文件基于记录的日志文件n每条日志记录的内容每条日志记录的内容事务标识事务标识操作类型（插入、删除或修改）操作类型（插入、删除或修改）操作对象（记录操作对象（记录ID、Block NO.）更新前数据的旧值（对插入操作而言，此项为空值）更新
25、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（对删除操作而言更新后数据的新值（对删除操作而言, 此项为空值）此项为空值）45数据库原理-10数据库恢复5. 基于数据块的日志文件基于数据块的日志文件n每条日志记录的内容每条日志记录的内容事务标识（标明是那个事务）事务标识（标明是那个事务）操作对象（记录操作对象（记录ID、Block NO.）更新前数据所在的整个数据块的值（对插入操作更新前数据所在的整个数据块的值（对插入操作而言，此项为空值）而言，此项为空值）更新后整个数据块的值（对删除操作而言更新后整个数据块的值（对删除操作而言, 此项此项为空值）为空值）46数据库原理-10数据库
26、恢复二、日志文件的用途二、日志文件的用途1用途用途进行事务故障恢复进行事务故障恢复进行系统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协助后备副本进行介质故障恢复47数据库原理-10数据库恢复日志文件的用途（续）日志文件的用途（续）2与静态转储后备副本配合进行介质故障恢复与静态转储后备副本配合进行介质故障恢复静态转储的数据已是一致性的数据静态转储的数据已是一致性的数据如果静态转储完成后，仍能定期转储日志文件，如果静态转储完成后，仍能定期转储日志文件，则在出现介质故障重装数据副本后，可以利用这则在出现介质故障重装数据副本后，可以利用这些日志文件副本对已完成的事务进行重做处理。些日志文件副
27、本对已完成的事务进行重做处理。这样不必重新运行那些已完成的事务程序就可把这样不必重新运行那些已完成的事务程序就可把数据库恢复到故障前某一时刻的正确状态。数据库恢复到故障前某一时刻的正确状态。48数据库原理-10数据库恢复日志文件的用途（续）日志文件的用途（续） 故障发生点故障发生点 静态转储静态转储 运行事务运行事务 正常运行正常运行 Ta Ta Tb TfTb Tf 登记日志文件登记日志文件 重装后备副本重装后备副本 利用日志文件恢复事务利用日志文件恢复事务 继续运行继续运行介质故障恢复介质故障恢复 登记日志文件登记日志文件 49数据库原理-10数据库恢复日志文件的用途（续）日志文件的用途（
28、续）3介质故障恢复：介质故障恢复：LOG FILE + 动态转储后备副本动态转储后备副本动态转储数据库：同时转储同一时点的日志文件动态转储数据库：同时转储同一时点的日志文件后备副本与该日志文件结合起来才能将数据库恢后备副本与该日志文件结合起来才能将数据库恢复到一致性状态。复到一致性状态。利用这些日志文件副本进一步恢复事务，避免重利用这些日志文件副本进一步恢复事务，避免重新运行事务程序。新运行事务程序。50数据库原理-10数据库恢复三、登记日志文件的原则三、登记日志文件的原则n为保证数据库是可恢复的，登记日志文件时必须遵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循两条原则登记的次序严
29、格按并行事务执行的时间次序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，后写数据库必须先写日志文件，后写数据库R写日志文件操作：把表示这个修改的日志记录写日志文件操作：把表示这个修改的日志记录 写到日志文件写到日志文件R写数据库操作：把对数据的修改写到数据库中写数据库操作：把对数据的修改写到数据库中51数据库原理-10数据库恢复登记日志文件的原则（续）登记日志文件的原则（续）n为什么要先写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
30、记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复时只不过是多执行一次不必要的UNDO操作，并操作，并不会影响数据库的正确性不会影响数据库的正确性52数据库原理-10数据库恢复第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术10.1 事务的基本概念事务的基本概念10.2 数据库恢复概述数据库恢复概述10.3 故障的种类故障的种类10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术10.5 恢复策略恢复策略10.6 具有检查点
31、的恢复技术具有检查点的恢复技术10.7 数据库镜像数据库镜像10.8 小结小结53数据库原理-10数据库恢复10.5 恢复策略恢复策略10.5.1 事务故障的恢复事务故障的恢复10.5.2 系统故障的恢复系统故障的恢复10.5.3 介质故障的恢复介质故障的恢复54数据库原理-10数据库恢复10.5.1 事务故障的恢复事务故障的恢复n事务故障：事务在运行至正常终止点前被中止事务故障：事务在运行至正常终止点前被中止n恢复方法恢复方法由恢复子系统应利用日志文件由恢复子系统应利用日志文件撤消（撤消（UNDO）此事此事务已对数据库进行的修改务已对数据库进行的修改n事务故障的恢复事务故障的恢复由系统自动完
32、成，不需要用户干预由系统自动完成，不需要用户干预55数据库原理-10数据库恢复事务故障的恢复步骤事务故障的恢复步骤1. 反向扫描文件日志反向扫描文件日志（即从最后向前扫描日志文件），查（即从最后向前扫描日志文件），查找该事务的更新操作。找该事务的更新操作。2. 对该事务的更新操作执行对该事务的更新操作执行逆操作逆操作。即将日志记录中。即将日志记录中“更更新前的值新前的值”（Befor Image, BI）写入数据库。）写入数据库。插入操作，插入操作， “更新前的值更新前的值”为空，则相当于做删除操为空，则相当于做删除操作作删除操作，删除操作，“更新后的值更新后的值”为空，则相当于做插入操为空，
33、则相当于做插入操作作若是修改操作，则用若是修改操作，则用BI 代替代替 AI（After Image）56数据库原理-10数据库恢复事务故障的恢复步骤事务故障的恢复步骤3. 继续反向扫描日志文件，查找该事务的其他更新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。操作，并做同样处理。4. 如此处理下去，如此处理下去，直至读到此事务的开始标记直至读到此事务的开始标记，事，事务故障恢复就完成了。务故障恢复就完成了。57数据库原理-10数据库恢复10.5.2 系统故障的恢复系统故障的恢复n系统故障造成数据库不一致状态的原因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
34、写入数据库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来得及写入数据库n恢复方法恢复方法1. Undo 故障发生时未完成的事务故障发生时未完成的事务2. Redo 已完成的事务已完成的事务n系统故障的恢复由系统故障的恢复由系统在重新启动时自动完成系统在重新启动时自动完成，不，不需要用户干预需要用户干预58数据库原理-10数据库恢复系统故障的恢复步骤系统故障的恢复步骤1.正向扫描日志文件（即从头扫描日志文件）正向扫描日志文件（即从头扫描日志文件）Redo队列队列: 在故障发生前已经提交的事务在故障发生
35、前已经提交的事务 T1, T3, T8.Undo队列队列:故障发生时尚未完成的事务故障发生时尚未完成的事务 T2, T4, T5, T6, T7, T9 .59数据库原理-10数据库恢复系统故障的恢复步骤系统故障的恢复步骤2. 对对Undo队列事务进行队列事务进行UNDO处理处理反向扫描日志文件，对每个反向扫描日志文件，对每个UNDO事务的更新操作事务的更新操作执行逆操作执行逆操作 T2, T4, T5, T6, T7, T9 3. 对对Redo队列事务进行队列事务进行REDO处理处理正向扫描日志文件，对每个正向扫描日志文件，对每个REDO事务重新执行登事务重新执行登记的操作记的操作 T1,
36、T3, T8.60数据库原理-10数据库恢复10.5.3 介质故障的恢复介质故障的恢复1. 重装数据库，使数据库恢复到一致性状态重装数据库，使数据库恢复到一致性状态2. 重做已完成的事务重做已完成的事务61数据库原理-10数据库恢复10.5.3 介质故障的恢复介质故障的恢复n恢复步骤恢复步骤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。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对于动态转储的
37、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刻的日志文件副本，利用与恢复系统故障相同的方法（即法（即REDO+UNDO），才能将数据库恢复到一），才能将数据库恢复到一致性状态。致性状态。62数据库原理-10数据库恢复利用静态转储副本将数据库恢复到一致性状态利用静态转储副本将数据库恢复到一致性状态 故障发生点故障发生点静态静态转储转储 运行事务运行事务 正常运行正常运行 Ta Ta Tb Tb Tf Tf 登记日志文件登记日志文件 重装后备副本重装后备副本 恢复恢复 63数据库原理-10数据库恢复利用动态转储副本将数据库恢复到一致性状态利用动态转储副本将数据库恢复到
38、一致性状态 Ta Ta Tb Tb Tf Tf动态动态转储转储 运行事务运行事务 故障发生点故障发生点正常运行正常运行 登记日志文件登记日志文件 登记新日志文件登记新日志文件 转储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重装后备副本，然后利用转储的日志文件恢复恢复到一恢复到一 致性状态致性状态64数据库原理-10数据库恢复介质故障的恢复（续）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。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。事务的标识，将
39、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。即将日志记录中事务进行重做处理。即将日志记录中“更新后更新后的值的值”写入数据库。写入数据库。65数据库原理-10数据库恢复介质故障的恢复（续）介质故障的恢复（续）介质故障的恢复需要介质故障的恢复需要DBA介入介入nDBA的工作的工作重装最近转储的数据库副本和有关的各日志文件重装最近转储的数据库副本和有关的各日志文件副本副本执行系统提供的恢复命令执行系统提供的恢复命令n具体的恢复操作仍由具体的恢复操作仍由DBMS完成完成66数据库原理-10数据库恢复第十章第十章 数据库恢复技术数据
40、库恢复技术10.1 事务的基本概念事务的基本概念10.2 数据库恢复概述数据库恢复概述10.3 故障的种类故障的种类10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术10.5 恢复策略恢复策略10.6 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术10.7 数据库镜像数据库镜像10.8 小结小结67数据库原理-10数据库恢复10.6 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术一、问题的提出一、问题的提出二、检查点技术二、检查点技术三、利用检查点的恢复策略三、利用检查点的恢复策略68数据库原理-10数据库恢复一、问题的提出一、问题的提出n两个问题两个问题搜索整个日志将耗费大量的时间搜索整个日志将耗费大量的时间RED
41、O处理：重新执行，浪费了大量时间处理：重新执行，浪费了大量时间69数据库原理-10数据库恢复解决方案解决方案n具有检查点（具有检查点（checkpoint）的恢复技术）的恢复技术在日志文件中增加检查点记录（在日志文件中增加检查点记录（checkpoint）增加重新开始文件增加重新开始文件恢复子系统在登录日志文件期间动态地维护日志恢复子系统在登录日志文件期间动态地维护日志70数据库原理-10数据库恢复二、检查点技术二、检查点技术n检查点记录的内容检查点记录的内容1. 建立检查点时刻所有正在执行的事务清单建立检查点时刻所有正在执行的事务清单2. 这些事务最近一个日志记录的地址这些事务最近一个日志记
42、录的地址n重新开始文件的内容重新开始文件的内容记录各个检查点记录在日志文件中的地址记录各个检查点记录在日志文件中的地址71数据库原理-10数据库恢复72数据库原理-10数据库恢复在检查点维护日志文件在检查点维护日志文件1.将当前将当前日志日志缓冲区中的所有日志记录写入磁盘的缓冲区中的所有日志记录写入磁盘的日志文件上。日志文件上。2.在日志文件中写入一个检查点记录。在日志文件中写入一个检查点记录。3. 将当前将当前数据数据缓冲区的所有数据记录写入磁盘的数缓冲区的所有数据记录写入磁盘的数据库中。据库中。4. 把检查点记录在日志文件中的地址写入一个重新把检查点记录在日志文件中的地址写入一个重新开始文
43、件。开始文件。73数据库原理-10数据库恢复建立检查点建立检查点n定期定期按照预定的一个时间间隔按照预定的一个时间间隔n不定期不定期按照某种规则，如日志文件已写满一半建立一按照某种规则，如日志文件已写满一半建立一个检查点个检查点74数据库原理-10数据库恢复三、利用检查点的恢复策略三、利用检查点的恢复策略n当事务当事务T在一个检查点之前提交在一个检查点之前提交T对数据库所做的修改已写入数据库对数据库所做的修改已写入数据库n在进行恢复处理时，没有必要对事务在进行恢复处理时，没有必要对事务T执行执行REDO操作操作75数据库原理-10数据库恢复利用检查点的恢复策略（续）利用检查点的恢复策略（续）T
44、c (检查点检查点)Tf(系系统统故故障障) REDOUNDOUNDO REDOT2T3T4T5不要不要REDOT176数据库原理-10数据库恢复利用检查点的恢复步骤利用检查点的恢复步骤1. 从重新开始文件中找到最后一个检查点记录在日从重新开始文件中找到最后一个检查点记录在日志文件中的地址志文件中的地址2. 由该地址在日志文件中找到最后一个检查点记录由该地址在日志文件中找到最后一个检查点记录77数据库原理-10数据库恢复利用检查点的恢复策略（续）利用检查点的恢复策略（续）2.由该检查点记录得到检查点建立时刻所有正在执行由该检查点记录得到检查点建立时刻所有正在执行的事务清单的事务清单ACTIVE
45、-LIST建立两个事务队列建立两个事务队列RUNDO-LIST RREDO-LIST 把把ACTIVE-LIST暂时放入暂时放入UNDO-LIST队列，队列，REDO队列暂为空。队列暂为空。78数据库原理-10数据库恢复利用检查点的恢复策略（续）利用检查点的恢复策略（续）3.从检查点开始正向扫描日志文件，直到日志文件结束从检查点开始正向扫描日志文件，直到日志文件结束如有新开始的事务如有新开始的事务Ti，把，把Ti暂时放入暂时放入UNDO-LIST队队列列如有提交的事务如有提交的事务Tj，把，把Tj从从UNDO-LIST队列移到队列移到REDO-LIST队列队列4.对对UNDO-LIST中的每个
46、事务执行中的每个事务执行UNDO操作操作, 对对REDO-LIST中的每个事务执行中的每个事务执行REDO操作操作79数据库原理-10数据库恢复第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术10.1 事务的基本概念事务的基本概念10.2 数据库恢复概述数据库恢复概述10.3 故障的种类故障的种类10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术10.5 恢复策略恢复策略10.6 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术10.7 数据库镜像数据库镜像10.8 小结小结80数据库原理-10数据库恢复10.7 数据库镜像数据库镜像n介质故障是对系统影响最为严重的一种故障，严重介质故障是对系统影响最为严重的一种故障，
47、严重影响数据库的可用性影响数据库的可用性介质故障恢复比较费时介质故障恢复比较费时为预防介质故障，为预防介质故障，DBA必须周期性地转储数据库必须周期性地转储数据库n提高数据库可用性的解决方案提高数据库可用性的解决方案数据库镜像（数据库镜像（Mirror）81数据库原理-10数据库恢复数据库镜像（续）数据库镜像（续）n数据库镜像数据库镜像DBMS自动把整个数据库或其中的关键数据复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制到另一个磁盘上DBMS自动保证镜像数据与主数据的一致性自动保证镜像数据与主数据的一致性(图图10.5a)82数据库原理-10数据库恢复数据库镜像的用途数据库镜像的用途n
48、出现介质故障时出现介质故障时DBMS自动利用镜像磁盘数据进行数据库的恢复，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不需要关闭系统和重装数据库副本(图图10.5b)n没有出现故障时没有出现故障时可用于并发操作可用于并发操作(图图10.5a)一个用户对数据加排他锁修改数据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其他用户可以读镜像数据库上的数据83数据库原理-10数据库恢复数据库镜像（续）数据库镜像（续）84数据库原理-10数据库恢复第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术10.1 事务的基本概念事务的基本概念10.2 数据库恢复概述数据库恢复概述
49、10.3 故障的种类故障的种类10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术10.5 恢复策略恢复策略10.6 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术10.7 数据库镜像数据库镜像10.8 小结小结85数据库原理-10数据库恢复10.8 小结小结n如果数据库只包含成功事务提交的结果，就说数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。库的最基本的要求。n事务是数据库的逻辑工作单位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、保证系统中一切事务的原子性、一致性、隔离性和持续性隔离性
50、和持续性86数据库原理-10数据库恢复小结（续）小结（续）nDBMS必须对事务故障、系统故障和介质故障进必须对事务故障、系统故障和介质故障进行恢复行恢复n恢复中最经常使用的技术：数据库转储和登记日恢复中最经常使用的技术：数据库转储和登记日志文件志文件n恢复的基本原理：利用存储在后备副本、日志文恢复的基本原理：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件和数据库镜像中的冗余数据来重建数据库87数据库原理-10数据库恢复小结（续）小结（续）n常用恢复技术常用恢复技术事务故障的恢复事务故障的恢复RUNDO系统故障的恢复系统故障的恢复RUNDO + REDO介质故障的恢复介质故障的恢复R重装备份并恢复到一致性状态重装备份并恢复到一致性状态 + REDO88数据库原理-10数据库恢复小结（续）小结（续） n提高恢复效率的技术提高恢复效率的技术检查点技术检查点技术R可以提高系统故障的恢复效率可以提高系统故障的恢复效率R可以在一定程度上提高利用动态转储备份进行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介质故障恢复的效率镜像技术镜像技术R镜像技术可以改善介质故障的恢复效率镜像技术可以改善介质故障的恢复效率89数据库原理-10数据库恢复 下课了。下课了。休息一会儿。休息一会儿。90数据库原理-10数据库恢复
