七章数据库恢复技术.ppt
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1、第七章 数据库恢复技术,本章主要教学内容:,事务的概念及性质 故障的种类 恢复的实现技术及策略,7.1 事务的基本概念,一、事务,1. 定义: 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作单位,2. 事务和程序的区别: 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 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。,二、定义事务的方法,1. 显示定义方法:,BEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSACTION SQL 语句1 SQL 语句1 SQL 语句2 SQL 语句2
2、 COMMIT ROLLBACK,说明:,COMMIT 事务正常结束 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 事务运行的过程中发生了故障,不能继续执行 撤消事务中对数据库的所有更新操作 事务滚回到开始时的状态,2. 隐式定义方式,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。,三、事务的特性,事务的ACID特性: 原子性(Atomicity) 一致性(Consistency) 隔离性(Isolation) 持续性(Durability ),1. 原子性:,事务是数据库的逻辑工作单位,事务中包括的诸操作要么都做,要么都不做。
3、,2. 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。,例:银行转帐:从帐号A中取出一万元,存入帐号B。,3. 隔离性,一个事务的执行不能被其他事务干扰。,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 并发执行的各个事务之间不能互相干扰,举例:,T1的修改被T2覆盖,4. 持续性,持续性也称永久性(Permanence)。,一个一个事务一旦提交,它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。 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。,保证事务ACID特性是事务处
4、理的任务 破坏事务ACID特性的因素 多个事务并行运行时,不同事务的操作交叉执行 事务在运行过程中被强行停止,事务是恢复和并发控制的基本单位。,7.2 数据库恢复概述,故障是不可避免的 计算机硬件故障 系统软件和应用软件的错误 操作员的失误 恶意的破坏,故障的影响 运行事务非正常中断 破坏数据库,数据库管理系统必须具有把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能,这就是数据库的恢复。,数据库管理系统对故障的对策 DBMS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状态恢复到某种逻辑一致的状态 保证事务ACID,恢复技术是衡量系统优劣的重要指标。,7.3 故障的种类,一、事务内部
5、的故障,某个事务在运行过程中由于种种原因未运行至正常终止事务故障。(数据库可能处于不一致状态),事务故障的常见原因(非预期的): 输入数据有误 运算溢出 违反了某些完整性限制 某些应用程序出错 并行事务发生死锁 ,发生事务故障时,该事务可能已把对数据库的部分修改写回磁盘。,事务故障的恢复:撤消事务(UNDO)。,强行回滚(ROLLBACK)该事务 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,二、系统故障,1. 系统故障是指造成系统停止运转的任何事件,使得系统要重新启动。,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 内存中数据库缓冲区的信息全部丢失,2. 系
6、统故障的常见原因:,操作系统或DBMS代码错误 操作员操作失误 特定类型的硬件错误(如CPU故障) 突然停电,3. 系统故障的恢复:,清除尚未完成的事务对数据库的所有修改 系统重新启动时,恢复程序要强行撤消(UNDO)所有未完成事务。 将缓冲区中已完成事务提交的结果写入数据库 系统重新启动时,恢复程序需要重做(REDO)所有已提交的事务。,三、介质故障,1. 介质故障称为硬故障。硬件故障使存储在外存中的数据部分丢失或全部丢失。,介质故障比前两类故障的可能性小得多,但破坏性大得多。,2. 介质故障的常见原因:,磁盘损坏 磁头碰撞 操作系统的某种潜在错误 瞬时强磁场干扰,3. 介质故障的恢复,装入
7、数据库发生介质故障前某个时刻的数据副本 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,7.4 恢复的实现技术,恢复的基本原理十分简单冗余,恢复机制涉及的关键问题:,1. 如何建立冗余数据 数据转储(backup) 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,7.4.1 数据转储,转储是指DBA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。,这些备用的数据文本称为后备副本或后援副本。,说明: 当数据库遭到破坏后可以将后备副本重新装入,但重装后备副本只能将数据库恢复到转储时的状态,要想恢复到故障发生时的状态,必须重新运行自转储以后的所有更新事
8、务。,1. 静态转储,定义:静态转储是指在系统中无运行事务时进行转储。,说明: 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、修改活动,优点:实现简单,缺点:降低了数据库的可用性,转储必须等用户事务结束 新的事务必须等转储结束,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 ,利用静态复本进行数据库恢复,2. 动态转储,定义:动态转储是指转储期间允许数据库进行存取或修改。,说明: 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 转储结束时后援副本上的数据并不能保证正确有效,优点: 不用等待正在运行的用户事务结束 不会影响新事务
9、的运行,缺点:不能保证副本中的数据正确有效,Ta Tb Tf 动态转储 运行事务 故障发生点 正常运行 登记日志文件 登记新日志文件 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 恢复到一 致性状态,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,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,3. 海量转储与增量转储,海量转储: 每次转储全部数据库 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,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,则增量
10、转储方式更实用更有效,7.4.2 登记日志文件(Logging),1. 定义: 日志文件(log)是用来记录事务对数据库的更新操作的文件。,2. 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,一、日志文件的格式和内容,3. 日志文件内容 各个事务的开始标记(BEGIN TRANSACTION) 各个事务的结束标记(COMMIT或ROLLBACK) 各个事务的所有更新操作,注:每个事务开始的标记、每个事务的结束标记和每个更新操作均作为日志文件中的一个记录(log record),4. 每条日志记录的内容 事务标识 操作类型(插入、删除或修改) 操作对象(记录ID、Block
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