chp7数据库原理及应用-电子教案

7.2 数据库恢复 7.2.1 故障的种类 7.2.2 数据库恢复技术 7.2.3 恢复策略
7.2.2 数据库恢复技术
恢复操作的基本原理： 恢复操作的基本原理：冗余 使用存储在另一个系统中的“冗余” 使用存储在另一个系统中的“冗余”数据以及事先建立起来 的日志文件，重新构建数据库中已经被损坏的数据， 的日志文件，重新构建数据库中已经被损坏的数据，或者修 复已经不正确的数据。 复已经不正确的数据。 恢复机制涉及的关键问题 1. 如何建立冗余数据 数据转储 登记日志文件 2. 如何利用这些冗余数据实施数据库恢复
7.2 数据库恢复 7.2.1 故障的种类 7.2.2 数据库恢复技术 7.2.3 恢复策略
7.2.1 故障的种类
1. 事务内部的故障 2. 系统故障 3. 介质故障
1. 事务内部故障
事务内部的故障 有的是预期的，在程序中可以预先估计到的， 有的是预期的，在程序中可以预先估计到的， 由事务程序加入判断和ROLLBACK语句进行 语句进行 由事务程序加入判断和 处理。 处理。 有的是非预期的
事务内部的故障（ 事务内部的故障（续）
事务内部更多的故障是非预期的， 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 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（ 事务故障的恢复：撤消事务（UNDO） ）
第七章 数据库系统的恢复和并发控制技术
7.1 事务的基本概念和特性 7.2 数据库恢复 7.3 并发控制 7.4 基于封锁的并发控制技术 7.5 死锁 本章小结
7.1 事务的基本概念和特性 7.1.1 事务的基本概念
7.1.2 事务的ACID特性 特性 事务的
7.1.1 事务的基本概念
事务定义
2. 系统故障
系统故障是指引起系统停止运转随之要求重新启动 的任何事件。 的任何事件。 原因：硬件故障（ 故障）、软件故障（ 原因：硬件故障（如CPU故障）、软件故障（如 故障）、软件故障 操作系统故障）、突然断电等。 ）、突然断电等 操作系统故障）、突然断电等。 特点： 特点： 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 不破坏数据库 内存中数据库缓冲区的信息全部丢失
日志文件的格式和内容（ 日志文件的格式和内容（续） 以数据块为单位的日志文件， 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） 事务标识（标明是那个事务） 被更新的数据块
日志文件的作用
（1）当数据库发生的是事务故障和系统故障时， ）当数据库发生的是事务故障和系统故障时， 直接根据日志文件对相应的数据库操作进行 UNDO和REDO操作即可； 和 操作即可； 操作即可 （2）当发生介质故障时， ）当发生介质故障时， 如果采用的是动态转储方式， 如果采用的是动态转储方式，则将后备副本和 日志文件结合起来才能有效恢复数据库； 日志文件结合起来才能有效恢复数据库； 如果采用的是静态转储方式， 如果采用的是静态转储方式，也可建立日志文 二者结合完成数据库的恢复。 件，二者结合完成数据库的恢复。
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 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
动态转储
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 动登记下来， 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
数据库原理及应用
第七章 数据库系统的恢复 和并发控制技术
An Introduction to Database System
第七章 数据库系统的恢复和并发控制技术 本章学习目的
把所学的知识和第六章所学习的知识联系起来， 把所学的知识和第六章所学习的知识联系起来 ， 在实际的应用中， 在实际的应用中 ， 提升对这些技术的理解和掌 握 ， 保证数据的完整性 、 安全性和一致性 ， 保 保证数据的完整性、 安全性和一致性， 证数据库系统24小时正确运行 ， 证数据库系统 小时正确运行， 保证数据库系 小时正确运行 统在遇到故障时能及时恢复正常运行， 提高抗 统在遇到故障时能及时恢复正常运行 ， 故障抗灾难的能力。 故障抗灾难的能力。
3. 介质故障
介质故障
称为硬故障， 称为硬故障，指外存故障
磁盘损坏 磁头碰撞 瞬时强磁场干扰 计算机病毒
介质故障的恢复
（1）重装转储的备份副本到新的磁盘，使数 ）重装转储的备份副本到新的磁盘， 据库恢复到转储时的一致状态； 据库恢复到转储时的一致状态； （2）在日志中找出转储后所有已提交的事务； ）在日志中找出转储后所有已提交的事务； （3）对这些已提交的事务进行 处理， ）对这些已提交的事务进行REDO处理，即 处理 子系统撤消所有未完成事务， 子系统撤消所有未完成事务，对所有已提交的 事务进行重做。 事务进行重做。
转储方法分类
转储状态 动态转储 转储 方式 海量转储 增量转储 动态海量转储 动态增量转储 静态转储 静态海量转储 静态增量转储
7.2.2 数据库恢复技术 1．数据转储技术 2．登记日志文件 3．使用多副本的恢复技术
2. 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 是用来记录事务对数据库的更新操 日志文件 作的文件 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
7.2 数据库恢复
故障是不可避免的 系统故障：计算机软、 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。 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 亦称为一致状态或完整状态) 亦称为一致状态或完整状态
转储方法
（1）静态转储与动态转储 ）
（2）海量转储与增量转储 ）
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、 转储期间不允许对数据库的任何存取、修改操作 得到的一定是一个数据一致性的副本 优点：实现简单， 优点：实现简单，可保证副本与数据库的一致性 缺点：降低了数据库的可用性， 缺点：降低了数据库的可用性，效率较低 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
第七章 数据库系统的恢复和并发控制技术
本章要点 事务的基本概念 事务的ACID属性 事务的 属性 数据库恢复技术，针对不同的故障类型， 数据库恢复技术，针对不同的故障类型，掌握 恢复数据库的策略和方法 并发操作产生的数据不一致性 并发调度的可串行性概念 封锁协议与数据一致性的关系 死锁的预防和诊断 饥饿的概念及预防
7.2.2 数据库恢复技术 1．数据转储技术 2．登记日志文件 3．使用多副本的恢复技术
3．使用多副本的恢复技术
如果系统中有多个数据库副本， 如果系统中有多个数据库副本，并且各个副本不会因故障 而同时失效，则称这些副本具有独立的失效模式。 而同时失效，则称这些副本具有独立的失效模式。 优点：用户可以利用这些独立副本互为备份， 优点：用户可以利用这些独立副本互为备份，很方便地恢 复数据库 缺点：硬件和系统的代价比较高 缺点：
系统故障的恢复
发生系统故障时， 发生系统故障时，事务未提交
恢复策略：强行撤消（ 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， 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。 息尚未完全写回到磁盘上。
恢复策略：重做（ 恢复策略：重做（REDO）所有已提交的事 ） 务
7.1.2 事务的 事务的ACID特性 特性 事务的ACID特性：
原子性（Atomicity） 一致性（Consistency） 隔离性（Isolation） Isolation 持续性（Durability ）
第七章 数据库系统的恢复和并发控制技术
7.1 事务的基本概念和特性 7.2 数据库恢复 7.3 并发控制 7.4 基于封锁的并发控制技术 7.5 死锁 本章小结
使用后备副本和日志文件恢复数据库
登记日志文件
基本原则 （1）登记的次序必须严格按照并发事务执 ） 行的时间次序； 行的时间次序； （2）必须先写日志文件，后写数据库，并 ）必须先写日志文件，后写数据库， 且日志文件不能和数据库放在同一磁盘上， 且日志文件不能和数据库放在同一磁盘上， 要经常把它复制到磁带上。 要经常把它复制到磁带上。
日志文件的格式和内容（ 日志文件的格式和内容（续）
以记录为单位的日志文件内容
各个事务的开始标记(BEGIN TRANSACTION) 各个事务的开始标记 各个事务的结束标记(COMMIT或ROLLBACK) 或 各个事务的结束标记 各个事务的所有更新操作
具体来说，每个日志记录的格式为： 具体来说，每个日志记录的格式为： （事务标识，操作类型，操作对象，前像，后像） 事务标识，操作类型，操作对象，前像数据转储技术 2．登记日志文件 3．使用多副本的恢复技术
1. 数据转储技术
所谓数据转储，是指由 所谓数据转储，是指由DBA（数据库管理员）定期的将 （数据库管理员） 整个数据库中的内容复制到另一个存储设备或另一个磁盘 上去，这些转储的副本称为后备副本或后援副本。 上去，这些转储的副本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将后备副本重新装入 重装后备副本只能将数据库恢复到最近转储时的状态
（2）海量转储与增量转储 ）
海量转储: 海量转储 每次转储全部数据库 增量转储: 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， 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， 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、 转储方式更实用、更有效