1、第十章第十章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)一、事務(wù)一、事務(wù)二、故障的種類二、故障的種類三、恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)三、恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)四、恢復(fù)策略四、恢復(fù)策略五、檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)五、檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)六、數(shù)據(jù)庫鏡像六、數(shù)據(jù)庫鏡像什么是事務(wù)什么是事務(wù)定義事務(wù)定義事務(wù)事務(wù)的特性事務(wù)的特性1. 什么是事務(wù)什么是事務(wù)事務(wù)是用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫操作序列，這些事務(wù)是用戶定義的一個(gè)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(gè)不可分割的操作要么全做，要么全不做，是一個(gè)不可分割的工作單位。工作單位。 事務(wù)是事務(wù)是恢復(fù)恢復(fù)和和并發(fā)控制并發(fā)控制的基本單位的基本單位2. 定義事務(wù)定義事務(wù)顯式定義顯式定義BEGIN TRAN

2、SACTION SQL 語句語句1 SQL 語句語句2 COMMITBEGIN TRANSACTION SQL 語句語句1 SQL 語句語句2 ROLLBACKu正常結(jié)束正常結(jié)束 u提交所有操作提交所有操作u更新永久生效更新永久生效u異常終止異常終止u回滾所有回滾所有更新更新操作操作u滾回滾回開始開始狀態(tài)狀態(tài)隱式默認(rèn)：隱式默認(rèn)：DBMS自動(dòng)劃分自動(dòng)劃分原子性原子性銀行轉(zhuǎn)帳（從帳號銀行轉(zhuǎn)帳（從帳號A中取出一萬元，存入帳號中取出一萬元，存入帳號B）l定義一個(gè)事務(wù)，該事務(wù)包括兩個(gè)操作定義一個(gè)事務(wù)，該事務(wù)包括兩個(gè)操作l這兩個(gè)操作要么全做，要么全不做這兩個(gè)操作要么全做，要么全不做ABA=A-10000B

3、=B+100003. 事務(wù)的特性事務(wù)的特性持續(xù)性持續(xù)性T1T2 讀讀A=16 AA-1、寫回、寫回A=15 讀讀A=16 AA-3、寫回、寫回A=13ACID特性特性原子性（原子性（Atomicity）一致性（一致性（Consistency）從一致到一致從一致到一致隔離性（隔離性（Isolation）不受干擾不受干擾持續(xù)性（持續(xù)性（Durability ）破壞破壞ACID的因素：的因素：多事務(wù)并行時(shí)的交叉操作多事務(wù)并行時(shí)的交叉操作事務(wù)運(yùn)行中被強(qiáng)行停止事務(wù)運(yùn)行中被強(qiáng)行停止一、事務(wù)一、事務(wù)二、故障的種類二、故障的種類三、恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)三、恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)四、恢復(fù)策略四、恢復(fù)策略五、檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)五

4、、檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)六、數(shù)據(jù)庫鏡像六、數(shù)據(jù)庫鏡像事務(wù)故障事務(wù)故障系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障介質(zhì)故障介質(zhì)故障1. 事務(wù)故障事務(wù)故障什么是事務(wù)故障？什么是事務(wù)故障？事務(wù)在運(yùn)行過程中由事務(wù)在運(yùn)行過程中由于某種原因未運(yùn)行到正常于某種原因未運(yùn)行到正常終止點(diǎn)就被迫中斷。終止點(diǎn)就被迫中斷。常見原因常見原因u 輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤u 運(yùn)算溢出運(yùn)算溢出u 違反完整性限制違反完整性限制u 應(yīng)用程序出錯(cuò)應(yīng)用程序出錯(cuò)u 并行事務(wù)發(fā)生死鎖并行事務(wù)發(fā)生死鎖恢復(fù)方法和步驟恢復(fù)方法和步驟撤消事務(wù)（撤消事務(wù)（UNDO）強(qiáng)行回滾（強(qiáng)行回滾（ROLLBACK）清除該事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的所有修改，就像這個(gè)清除該事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的所有修改，就像這個(gè)事務(wù)

5、沒有啟動(dòng)過一樣。事務(wù)沒有啟動(dòng)過一樣。2. 系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障什么是系統(tǒng)故障？什么是系統(tǒng)故障？l系統(tǒng)運(yùn)行突然被破壞系統(tǒng)運(yùn)行突然被破壞l運(yùn)行的事務(wù)都非正常終止運(yùn)行的事務(wù)都非正常終止l內(nèi)存中緩沖區(qū)信息全部丟失內(nèi)存中緩沖區(qū)信息全部丟失l外存上的數(shù)據(jù)未受影響外存上的數(shù)據(jù)未受影響常見原因常見原因l 操作系統(tǒng)錯(cuò)誤操作系統(tǒng)錯(cuò)誤l DBMS代碼錯(cuò)誤代碼錯(cuò)誤l 操作失誤操作失誤l 特定的硬件錯(cuò)誤特定的硬件錯(cuò)誤（CPU故障）故障）l 突然停電突然停電 恢復(fù)方法恢復(fù)方法 清除尚未完成的事務(wù)清除尚未完成的事務(wù)系統(tǒng)重啟時(shí)，強(qiáng)行系統(tǒng)重啟時(shí)，強(qiáng)行UNDO寫入已提交的事務(wù)寫入已提交的事務(wù)系統(tǒng)重啟時(shí)，系統(tǒng)重啟時(shí)，REDO3. 介質(zhì)

6、故障介質(zhì)故障可能性小，破壞性大可能性小，破壞性大常見的硬件故障常見的硬件故障u磁盤損壞、磁頭碰撞磁盤損壞、磁頭碰撞u操作系統(tǒng)錯(cuò)誤操作系統(tǒng)錯(cuò)誤u瞬時(shí)強(qiáng)磁場干擾瞬時(shí)強(qiáng)磁場干擾恢復(fù)方法和步驟恢復(fù)方法和步驟裝入故障前某個(gè)時(shí)刻的裝入故障前某個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)副本數(shù)據(jù)副本 重做自此時(shí)始的所有成重做自此時(shí)始的所有成功事務(wù)功事務(wù)小結(jié)小結(jié)恢復(fù)的基本原理：恢復(fù)的基本原理：冗余冗余恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)：恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)：復(fù)雜復(fù)雜恢復(fù)子系統(tǒng)的代碼要占全部代碼的恢復(fù)子系統(tǒng)的代碼要占全部代碼的10%以上以上一、事務(wù)一、事務(wù)二、故障的種類二、故障的種類三、恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)三、恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)四、恢復(fù)策略四、恢復(fù)策略五、檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)五、檢

7、查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)六、數(shù)據(jù)庫鏡像六、數(shù)據(jù)庫鏡像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)策略轉(zhuǎn)儲(chǔ)策略日志文件日志文件1. 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)u 靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)u 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)u 海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)u 增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)狀態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)狀態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式（1）靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)）靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單實(shí)現(xiàn)簡單缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：降低了數(shù)據(jù)庫降低了數(shù)據(jù)庫的可用性的可用性無事務(wù)運(yùn)行無事務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫處于一致狀態(tài)數(shù)據(jù)庫處于一致狀態(tài)不允許使用數(shù)據(jù)庫不允許使用數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ)條件轉(zhuǎn)儲(chǔ)條件正常運(yùn)行正常運(yùn)行 靜態(tài)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)行事務(wù)運(yùn)行事務(wù)故障發(fā)生點(diǎn)故障發(fā)生點(diǎn)TaTaTb Tb TfTf恢恢 復(fù)復(fù) 重裝后備副本重裝后備副本 運(yùn)行更新事務(wù)運(yùn)行更新事務(wù)（2 2

8、）動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)）動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)：轉(zhuǎn)儲(chǔ)：并發(fā)進(jìn)行，可以使用數(shù)據(jù)庫并發(fā)進(jìn)行，可以使用數(shù)據(jù)庫優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不影響事務(wù)的運(yùn)行不影響事務(wù)的運(yùn)行缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：正確性不能保證、需輔助日志正確性不能保證、需輔助日志正常運(yùn)行正常運(yùn)行 運(yùn)行事務(wù)運(yùn)行事務(wù)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)行事務(wù)運(yùn)行事務(wù)故障發(fā)生點(diǎn)故障發(fā)生點(diǎn)TaTaTb Tb TfTf恢恢 復(fù)復(fù) 重裝后備副本重裝后備副本 利用日志文件恢復(fù)利用日志文件恢復(fù)（3 3）海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)）海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ): : 轉(zhuǎn)儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)庫增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ): : 只轉(zhuǎn)儲(chǔ)上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)后變更數(shù)據(jù)只轉(zhuǎn)儲(chǔ)上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)后變更數(shù)據(jù)比較：比較：u海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)：恢復(fù)方便海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)：恢復(fù)方便u增量

9、轉(zhuǎn)儲(chǔ)：數(shù)據(jù)庫很大時(shí)，事務(wù)處理頻繁，更有效增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)：數(shù)據(jù)庫很大時(shí)，事務(wù)處理頻繁，更有效轉(zhuǎn)儲(chǔ)狀態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)狀態(tài)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式方式海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)動(dòng)態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)動(dòng)態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)動(dòng)態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)動(dòng)態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)2.2.轉(zhuǎn)儲(chǔ)策略轉(zhuǎn)儲(chǔ)策略u定期轉(zhuǎn)儲(chǔ)定期轉(zhuǎn)儲(chǔ)u不能頻繁進(jìn)行（時(shí)間、資源）不能頻繁進(jìn)行（時(shí)間、資源）u確定轉(zhuǎn)儲(chǔ)周期和轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法確定轉(zhuǎn)儲(chǔ)周期和轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法l 每天晚上進(jìn)行動(dòng)態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)每天晚上進(jìn)行動(dòng)態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)l 每周進(jìn)行一次動(dòng)態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)每周進(jìn)行一次動(dòng)態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)l 每月進(jìn)行一次靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)每月進(jìn)行一次靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)（1 1）內(nèi)容）內(nèi)容用來記

10、錄事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件用來記錄事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件日志文件的格式日志文件的格式u以記錄為單位以記錄為單位u以數(shù)據(jù)塊為單位以數(shù)據(jù)塊為單位日志文件內(nèi)容日志文件內(nèi)容u 事務(wù)的開始標(biāo)記事務(wù)的開始標(biāo)記u 事務(wù)的結(jié)束標(biāo)記事務(wù)的結(jié)束標(biāo)記u 事務(wù)的更新操作事務(wù)的更新操作3. 日志文件日志文件（2 2）用途）用途u事務(wù)故障恢復(fù)事務(wù)故障恢復(fù)u系統(tǒng)故障恢復(fù)系統(tǒng)故障恢復(fù)u協(xié)助副本恢復(fù)介質(zhì)故障協(xié)助副本恢復(fù)介質(zhì)故障DBMS靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本+ +日志文件日志文件動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本+ +日志文件日志文件（3 3）登記原則）登記原則必須遵循兩條原則必須遵循兩條原則嚴(yán)格按照事務(wù)執(zhí)行的時(shí)間順序嚴(yán)格按照

11、事務(wù)執(zhí)行的時(shí)間順序 先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫 ？一、事務(wù)一、事務(wù)二、故障的種類二、故障的種類三、恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)三、恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)四、恢復(fù)策略四、恢復(fù)策略五、檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)五、檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)六、數(shù)據(jù)庫鏡像六、數(shù)據(jù)庫鏡像事務(wù)故障恢復(fù)事務(wù)故障恢復(fù)系統(tǒng)故障恢復(fù)系統(tǒng)故障恢復(fù)介質(zhì)故障恢復(fù)介質(zhì)故障恢復(fù)1. 事務(wù)故障的恢復(fù)事務(wù)故障的恢復(fù)由系統(tǒng)自動(dòng)完成由系統(tǒng)自動(dòng)完成恢復(fù)步驟恢復(fù)步驟反向掃描日志文件反向掃描日志文件執(zhí)行更新操作的逆操作執(zhí)行更新操作的逆操作直至事務(wù)的開始標(biāo)記直至事務(wù)的開始標(biāo)記2. 系統(tǒng)故障的恢復(fù)系統(tǒng)故障的恢復(fù)在系統(tǒng)重啟時(shí)自動(dòng)完成在系統(tǒng)重啟時(shí)自動(dòng)完成正向掃描日志文件：正向掃

12、描日志文件：Redo隊(duì)列、隊(duì)列、Undo隊(duì)列隊(duì)列Undo隊(duì)列隊(duì)列UNDO處理處理Redo隊(duì)列隊(duì)列REDO處理處理恢復(fù)步驟恢復(fù)步驟3. 介質(zhì)故障的恢復(fù)介質(zhì)故障的恢復(fù)需要需要DBA介入介入u裝入數(shù)據(jù)副本和日志副本裝入數(shù)據(jù)副本和日志副本 執(zhí)行恢復(fù)命令執(zhí)行恢復(fù)命令u具體的恢復(fù)操作仍由具體的恢復(fù)操作仍由DBMS完成完成一、事務(wù)一、事務(wù)二、故障的種類二、故障的種類三、恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)三、恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)四、恢復(fù)策略四、恢復(fù)策略五、檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)五、檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)六、數(shù)據(jù)庫鏡像六、數(shù)據(jù)庫鏡像兩個(gè)問題兩個(gè)問題u搜索日志耗費(fèi)時(shí)間搜索日志耗費(fèi)時(shí)間uREDO處理：浪費(fèi)時(shí)間處理：浪費(fèi)時(shí)間解決方案解決方案u在日志中增加檢查點(diǎn)在日志中增加檢查點(diǎn)u增加重新開始文件增加重新開始文件u動(dòng)態(tài)維護(hù)日志文件動(dòng)態(tài)維護(hù)日志文件Tc (檢查點(diǎn)檢查點(diǎn))Tf(系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障) REDOUNDOUNDO REDOT2T3T4T5不不REDOT1一、事務(wù)一、事務(wù)二、故障的種類二、故障的種類三、恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)三