数据库恢复技术 (2).ppt

第十章第十章数据库恢复技术数据库恢复技术授课内容授课内容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10.1事务的基本概念事务的基本概念事务的基本概念事务的基本概念什么是事务什么是事务事事务务(Transaction)是是用用户户定定义义的的一一个个数数据据库库操操作作序序列列，这这些些操操作作要要么么全全做做，要要么么全全不不做做，是一个不可分割的工作单位。是一个不可分割的工作单位。事务和程序是两个概念事务和程序是两个概念在在关关系系数数据据库库中中，一一个个事事务务可可以以是是一一条条SQL语句，一组语句，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。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。事务的基本概念事务的基本概念如何定义事务如何定义事务显式定义方式显式定义方式BEGINTRANSACTIONSQL语句语句1SQL语句语句2ROLLBACKBEGINTRANSACTIONSQL语句语句1SQL语句语句2COMMIT事务的基本概念事务的基本概念DB主存缓冲区主存缓冲区事务事务写写写写begincommitbeginrollback事务的基本概念事务的基本概念如何定义事务如何定义事务隐式定义方式隐式定义方式当当用用户户没没有有显显式式地地定定义义事事务务时时，DBMS按缺省规定自动划分事务按缺省规定自动划分事务事务的基本概念事务的基本概念createtablecount(namevarchar(10),balanceint,);insertintocountvalues(甲甲,1900);insertintocountvalues(乙乙,100);把一笔资金从账户甲转给账户乙，资金数目把一笔资金从账户甲转给账户乙，资金数目1000BEGINTRANSACTIONupdatecountsetBALANCE=BALANCE-1000wherename=甲甲declarecintselectc=BALANCEfromcountwherename=甲甲if(c2)事务内部的故障事务内部的故障begintranINSERTINTOt1VALUES(1,5)INSERTINTOt1VALUES(2,0)committranSETXACT_ABORT当当SET XACT_ABORT为为OFF时时，只只回回滚滚产产生生错错误误的的SQL语语句句，而而事事务务将将继继续续进行处理（默认为进行处理（默认为OFF）。）。当当SETXACT_ABORT为为ON时时，如如果果SQL语语句句产产生生运运行行时时错错误误，整整个个事事务务将将终止并回滚。终止并回滚。系统故障系统故障什么是系统故障什么是系统故障软软故故障障（SoftCrash）：指指造造成成系系统统停停止止运运转转的任何事件，使得系统要重新启动。的任何事件，使得系统要重新启动。系统故障的常见原因系统故障的常见原因操作系统或操作系统或DBMS代码错误。代码错误。操作员操作失误。操作员操作失误。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）。突然停电。突然停电。系统故障系统故障系统故障的危害系统故障的危害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一一些些已已经经显显示示提提交交的的事事务务，可可能能有有一一部部分分数数据据或或全全部部数数据据留留在在缓缓冲冲区区，尚尚未未写写入入物物理理数数据据库库中。中。一一些些没没有有完完成成的的事事务务的的结结果果可可能能已已经经送送入入物物理理数据库数据库恢复策略：恢复策略：强行撤消强行撤消(UNDO)所有未完成事务所有未完成事务重做重做(REDO)所有已提交的事务所有已提交的事务AB回顾回顾事务事务事事务务(Transaction)是是用用户户定定义义的的一一个个数数据据库库操操作作序序列列，这这些些操操作作要要么么全全做做，要要么全不做，是一个不可分割的工作单位。么全不做，是一个不可分割的工作单位。如何定义事务如何定义事务事物的特性事物的特性原子性（原子性（Atomicity）一致性（一致性（Consistency）隔离性（隔离性（Isolation）持续性（持续性（Durability）回顾回顾事务故障事务故障某某个个事事务务在在运运行行过过程程中中由由于于种种种种原原因因未未运行至正常终止点就夭折了运行至正常终止点就夭折了事务故障的危害事务故障的危害发发生生事事务务故故障障时时，夭夭折折的的事事务务可可能能已已把把对数据库的部分修改写回磁盘。对数据库的部分修改写回磁盘。事务故障的恢复：事务撤消（事务故障的恢复：事务撤消（UNDO）清清除除该该事事务务对对数数据据库库的的所所有有修修改改，使使得得这个事务象根本没有启动过一样。这个事务象根本没有启动过一样。事务故障的恢复由事务故障的恢复由DBMS自动完成。自动完成。回顾回顾系统故障系统故障软软故故障障（SoftCrash）：指指造造成成系系统统停停止止运运转转的的任任何何事件，使得系统要重新启动。事件，使得系统要重新启动。系统故障的危害系统故障的危害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。一一些些已已经经显显示示提提交交的的事事务务，可可能能有有一一部部分分数数据据或或全全部部数据留在缓冲区，尚未写入物理数据库中。数据留在缓冲区，尚未写入物理数据库中。一些没有完成的事务的结果可能已经送入物理数据库一些没有完成的事务的结果可能已经送入物理数据库恢复策略：恢复策略：强行撤消强行撤消(UNDO)所有未完成事务所有未完成事务重做重做(REDO)所有已提交的事务所有已提交的事务介质故障介质故障什么是介质故障什么是介质故障硬故障：指外存故障硬故障：指外存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介介质质故故障障使使存存储储在在外外存存中中的的数数据据部部分分丢丢失或全部丢失。失或全部丢失。介介质质故故障障比比前前两两类类故故障障的的可可能能性性小小得得多多，但破坏性大得多。但破坏性大得多。介质故障介质故障恢复策略恢复策略装装入入数数据据库库发发生生介介质质故故障障前前某某个个时时刻刻的的数据副本数据副本重重做做自自此此时时开开始始的的所所有有成成功功事事务务，将将这这些事务已提交的结果重新记入数据库。些事务已提交的结果重新记入数据库。故障的种类故障的种类各类故障，对数据库的影响有两种可能性各类故障，对数据库的影响有两种可能性一是数据库本身被破坏。一是数据库本身被破坏。二二是是数数据据库库没没有有被被破破坏坏，但但数数据据可可能能不不正正确确，这这是是由由于于事事务务的的运运行行被被非非正正常常终终止造成的。止造成的。10.4恢复的实现技术恢复的实现技术恢复的实现技术恢复的实现技术数据库恢复的基本原理：冗余数据库恢复的基本原理：冗余利利用用存存储储在在系系统统其其它它地地方方的的冗冗余余数数据据来来重重建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数据库恢复的技术问题：数据库恢复的技术问题：1.如何建立冗余数据。如何建立冗余数据。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。如何建立冗余数据如何建立冗余数据数据转储（数据转储（backup）登录日志文件（登录日志文件（logging)数据转储数据转储数据转储数据转储DBA定定期期地地将将整整个个数数据据库库复复制制到到磁磁带带或或另另一一个个磁磁盘盘上上保保存存起起来来的的过过程程。这这些些备备用的数据文本称为用的数据文本称为后备副本或后援副本后备副本或后援副本。一般分为两类：一般分为两类：静态转储静态转储动态转储动态转储数据转储数据转储静态转储静态转储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。优点：简单优点：简单缺点：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所有事务结束。转储必须等所有事务结束。新的事务必须等转储结束。新的事务必须等转储结束。数据转储数据转储动态转储动态转储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。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。动动态态转转储储的的缺缺点点：不不能能保保证证副副本本中中的的数数据正确有效。据正确有效。数据转储数据转储需需要要把把动动态态转转储储期期间间各各事事务务对对数数据据库库的修改活动登记下来，建立日志文件。的修改活动登记下来，建立日志文件。后后备备副副本本加加上上日日志志文文件件才才能能把把数数据据库库恢复到某一时刻的正确状态。恢复到某一时刻的正确状态。动态动态转储转储 转储完毕转储完毕TaTbTcTdA=100写写入副本入副本一事务一事务把把A改为改为200登记日志文件登记日志文件什么是日志文件什么是日志文件日日志志文文件件(log)是是用用来来记记录录事事务务对对数数据据库库的更新操作的文件。的更新操作的文件。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登记日志文件登记日志文件以记录为单位的日志文件以记录为单位的日志文件日志文件内容：日志文件内容：各个事务的开始标记，（形成一条记录）各个事务的开始标记，（形成一条记录）各各个个事事务务的的所所有有更更新新操操作作，（形形成成一一条条记录）记录）各个事务的结束标记，（形成一条记录）各个事务的结束标记，（形成一条记录）登记日志文件登记日志文件begintraninsertintosalesvalues(A0002,0,10);updatesalessetb=b-3whereid=A0001committran以记录为单位的日志文件以记录为单位的日志文件登记日志文件登记日志文件日志文件登记原则。日志文件登记原则。（1）登登记记的的次次序序严严格格按按并并发发事事务务执执行行的的时间次序。时间次序。（2）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。10.5恢复的策略恢复的策略事务故障的恢复事务故障的恢复begintraninsertintosalesvalues(A0002,0,10);updatesalessetb=b-3whereid=A0001updatesalesseta=a-3whereid=A0001committran日志文件的内容日志文件的内容故障故障发生发生事务事务终止终止事务故障的恢复事务故障的恢复恢复方法恢复方法由由恢恢复复子子系系统统应应利利用用日日志志文文件件撤撤消消（UNDO）此此事务已对数据库进行的修改。事务已对数据库进行的修改。事务故障的恢复步骤：事务故障的恢复步骤：1.反反向向扫扫描描日日志志文文件件（后后前前），查查找找该该事事务务的更新操作。的更新操作。2.将日志记录中将日志记录中“更新前的值更新前的值”写入数据库。写入数据库。3.继续继续12操作。操作。4.如如此此下下去去，直直至至读读到到此此事事务务的的开开始始标标记记，事事务故障恢复就完成了。务故障恢复就完成了。事事务务故故障障的的恢恢复复由由系系统统自自动动完完成成，不不需需要要用用户户干干预。预。系统故障的恢复系统故障的恢复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。一一些些已已提提交交事事务务对对数数据据库库的的更更新新还还留留在在缓缓冲冲区区没来得及写入数据库。没来得及写入数据库。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系系统统故故障障的的恢恢复复由由系系统统在在重重新新启启动动时时自自动动完完成成，不需要用户干预不需要用户干预t1系统故障的恢复系统故障的恢复日志文件的内容日志文件的内容ABCDt2t3t4t5t6 t7系统故障的恢复系统故障的恢复(1)正正向向扫扫描描日日志志文文件件，找找出出故故障障发发生生前前已已提提交交的的事事务务，将将其其事事务务标标识识记记入入重重做做(REDO)队队列列(A、B)。同同时时找找出出故故障障发发生生时时未未完完成成的的事事务务，将将其其事事务标识记入撤销务标识记入撤销(UNDO)队列队列(C，D)。(2)对撤消队列中的各个事务进行撤消处理。对撤消队列中的各个事务进行撤消处理。反反向向扫扫描描日日志志文文件件，对对每每个个UNDO事事务务的的更更新新操操作作，将将日日志志记记录录中中“更更新新前前的的值值”写写入入数数据据库库。(3)对对重重做做队队列列中中的的各各个个事事务务进进行行重重做做(REDO)处处理。理。正正向向扫扫描描日日志志文文件件，对对每每个个REDO事事务务更更新新操操作作，将将日日志志记记录录中中“更更新新后后的的值值”写写入入数数据据库库。介质故障的恢复介质故障的恢复介质故障的恢复：介质故障的恢复：(1)装装入入最最新新的的数数据据库库后后备备副副本本（离离故故障障发发生生时时刻刻最最近近的的转转储储副副本本），使使数数据据库库恢恢复复到到最最近近一次转储时的一致性状态。一次转储时的一致性状态。静态转储：只需数据库副本静态转储：只需数据库副本动动态态转转储储：数数据据库库副副本本+转转储储开开始始到到转转储储结结束时的日志文件副本束时的日志文件副本介质故障的恢复介质故障的恢复介质故障的恢复：介质故障的恢复：(2)装装入入相相应应的的日日志志文文件件副副本本，重重做做已已完完成成的的事务。事务。首首先先扫扫描描日日志志文文件件，找找出出故故障障发发生生时时已已提提交交的事务的标识，将其记入重做队列。的事务的标识，将其记入重做队列。然然后后正正向向扫扫描描日日志志文文件件，对对重重做做队队列列中中的的所所有有事事务务进进行行重重做做处处理理。即即将将日日志志记记录录中中“更更新后的值新后的值”写入数据库。写入数据库。介质故障的恢复介质故障的恢复介质故障的恢复需要介质故障的恢复需要DBA介入介入重重装装最最近近转转储储的的数数据据库库副副本本和和有有关关的的各各日志文件副本。日志文件副本。执行系统提供的恢复命令执行系统提供的恢复命令具体的恢复操作仍由具体的恢复操作仍由DBMS完成完成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介质故障的恢复介质故障的恢复 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 TfTf 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