華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復技術

1、 2011 by1華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 10.2 數(shù)據庫恢復概述數(shù)據庫恢復概述 10.3 故障的種類故障的種類 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 10.5 恢復策略恢復策略 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 10.7 數(shù)據庫鏡像數(shù)據庫鏡像 10.8 SQL Server的恢復技術的恢復技術 10.9 小結小結 第第10章章 數(shù)據庫恢復技術數(shù)據庫恢復技術 2011 by2華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 一、什么是事務一、什么是事務 事務事務(Transaction)是用戶定義的一個獨立邏輯是

2、用戶定義的一個獨立邏輯 工作單位的數(shù)據庫操作序列，這些操作要么工作單位的數(shù)據庫操作序列，這些操作要么 全做，要么全不做，是一個不可分割的工作全做，要么全不做，是一個不可分割的工作 單位單位 事務和程序是兩個概念事務和程序是兩個概念 在關系數(shù)據庫中，一個事務可以是一條在關系數(shù)據庫中，一個事務可以是一條SQL語句，語句， 一組一組SQL語句或整個程序語句或整個程序 一個應用程序通常包含多個事務一個應用程序通常包含多個事務 事務是恢復和并發(fā)控制的基本單位事務是恢復和并發(fā)控制的基本單位 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 2011 by3華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 二、如何定義

3、事務二、如何定義事務 顯式定義方式顯式定義方式 BEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSACTION SQL 語句語句1 SQL 語句語句1 SQL 語句語句2 SQL 語句語句2 COMMIT ROLLBACK 隱式方式隱式方式 當用戶沒有顯式地定義事務時，當用戶沒有顯式地定義事務時， DBMS按缺省規(guī)定自動劃分事務按缺省規(guī)定自動劃分事務 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 2011 by4華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 事務的結束事務的結束 COMMIT 事務正常結束事務正常結束 提交事務的所有操作（讀提交事務的所有操作（讀+更新）更新） 事務中所有對

4、數(shù)據庫的更新永久生效事務中所有對數(shù)據庫的更新永久生效 ROLLBACK 事務異常終止事務異常終止 事務運行的過程中發(fā)生了故障，不能繼續(xù)執(zhí)行事務運行的過程中發(fā)生了故障，不能繼續(xù)執(zhí)行 回滾事務的所有更新操作回滾事務的所有更新操作 事務滾回到開始時的狀態(tài)事務滾回到開始時的狀態(tài) 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 2011 by5華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 三、事務的特性三、事務的特性(ACID特性特性) 事務的事務的ACID特性：特性： 原子性（原子性（Atomicity） 一致性（一致性（Consistency） 隔離性（隔離性（Isolation） 持續(xù)性（持續(xù)性（Dur

5、ability ） 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 2011 by6華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 1. 原子性原子性 事務是不可分割的邏輯工作單位事務是不可分割的邏輯工作單位 事務中包括的諸操作要么都做，要么都不做事務中包括的諸操作要么都做，要么都不做 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 2011 by7華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 2. 一致性一致性 事務執(zhí)行的結果必須是使數(shù)據庫從一個一致性狀事務執(zhí)行的結果必須是使數(shù)據庫從一個一致性狀 態(tài)變到另一個一致性狀態(tài)態(tài)變到另一個一致性狀態(tài) 一致性狀態(tài)：一致性狀態(tài)： 數(shù)據庫中只包含成功事務提交的結果數(shù)據庫

6、中只包含成功事務提交的結果 不一致狀態(tài)：不一致狀態(tài)： 數(shù)據庫中包含失敗事務的結果數(shù)據庫中包含失敗事務的結果 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 2011 by8華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 例：銀行轉帳事務例：銀行轉帳事務 從帳戶從帳戶A取出取出X元，存入帳戶元，存入帳戶B 定義一個事務定義一個事務: Update 存款存款 set 金額金額 = 金額金額 X where 帳戶帳戶 = A Update 存款存款 set 金額金額 = 金額金額 + X where 帳戶帳戶= B 這兩個操作要么全做，要么全不做這兩個操作要么全做，要么全不做 全做或者全不做，數(shù)據庫都處于一

7、致性狀態(tài)全做或者全不做，數(shù)據庫都處于一致性狀態(tài) 如果只做一個操作，數(shù)據庫就處于不一致性狀如果只做一個操作，數(shù)據庫就處于不一致性狀 態(tài)態(tài) 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 2011 by9華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 3. 隔離性隔離性 對并發(fā)執(zhí)行而言一個事務的執(zhí)行不能被其他事務干擾對并發(fā)執(zhí)行而言一個事務的執(zhí)行不能被其他事務干擾 一個事務內部的操作及使用的數(shù)據對其他并發(fā)事務一個事務內部的操作及使用的數(shù)據對其他并發(fā)事務 是隔離的是隔離的 并發(fā)執(zhí)行的各個事務之間不能互相干擾并發(fā)執(zhí)行的各個事務之間不能互相干擾 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 2011 by10華中科技大

8、學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 下列兩個并發(fā)執(zhí)行的事務下列兩個并發(fā)執(zhí)行的事務T1和和T2，如按表中所示順，如按表中所示順 序執(zhí)行，則事務序執(zhí)行，則事務T1的修改被的修改被T2覆蓋了，即覆蓋了，即T2干撓了干撓了 T1。違背了事務的隔離性，是錯誤的調度。違背了事務的隔離性，是錯誤的調度。 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 事務事務T1 (1) 讀讀A=16 (2) (3) A=A-1,寫回寫回A=15 (4) 事務事務T2 讀讀A=16 A=A-3,寫回寫回A=13 2011 by11華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 4. 持久性持久性 持續(xù)性也稱永久性（持續(xù)性也稱永久

9、性（Permanence） 一個事務一旦提交，它對數(shù)據庫中數(shù)據的改變就一個事務一旦提交，它對數(shù)據庫中數(shù)據的改變就 應該是永久性的。應該是永久性的。 接下來的其他操作或故障不應該對其執(zhí)行結果有接下來的其他操作或故障不應該對其執(zhí)行結果有 任何影響。任何影響。 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 2011 by12華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 保證事務保證事務ACID特性是事務處理的任務特性是事務處理的任務 破壞事務破壞事務ACID特性的因素特性的因素 事務在運行過程中被強行停止事務在運行過程中被強行停止 多個事務并行運行時，不同事務的操多個事務并行運行時，不同事務的操 作交叉

10、執(zhí)行作交叉執(zhí)行 DBMS的恢復機制和并發(fā)控制機制來保證的恢復機制和并發(fā)控制機制來保證 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 2011 by13華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 10.2 數(shù)據庫恢復概述數(shù)據庫恢復概述 10.3 故障的種類故障的種類 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 10.5 恢復策略恢復策略 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 10.7 數(shù)據庫鏡像數(shù)據庫鏡像 10.8 SQL Server的恢復技術的恢復技術 10.9 小結小結 第第10章章 數(shù)據庫恢復技術數(shù)據庫恢復技術 2011 by14華中科技大

11、學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 DB恢復：將因破壞或故障而導致的恢復：將因破壞或故障而導致的DB數(shù)據的錯數(shù)據的錯 誤狀態(tài)恢復到最近一個正確狀態(tài)的技術。誤狀態(tài)恢復到最近一個正確狀態(tài)的技術。 目標目標 1、保持事務原子性；、保持事務原子性； 2、保持事務持久性。、保持事務持久性。 實現(xiàn)實現(xiàn) 由由DBMS專門的恢復子系統(tǒng)完成。專門的恢復子系統(tǒng)完成。 10.2 數(shù)據庫恢復概述數(shù)據庫恢復概述 2011 by15華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 故障是不可避免的故障是不可避免的 計算機硬件故障計算機硬件故障 系統(tǒng)軟件和應用軟件的錯誤系統(tǒng)軟件和應用軟件的錯誤 操作員的失誤操作員的失誤 惡

12、意的破壞惡意的破壞 故障的影響故障的影響 運行事務非正常中斷運行事務非正常中斷 破壞數(shù)據庫破壞數(shù)據庫 10.2 數(shù)據庫恢復概述數(shù)據庫恢復概述 2011 by16華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 數(shù)據庫管理系統(tǒng)對故障的對策數(shù)據庫管理系統(tǒng)對故障的對策 DBMS提供恢復子系統(tǒng)提供恢復子系統(tǒng) 保證故障發(fā)生后，能把數(shù)據庫中的數(shù)據從錯保證故障發(fā)生后，能把數(shù)據庫中的數(shù)據從錯 誤狀態(tài)恢復到某種邏輯一致的狀態(tài)誤狀態(tài)恢復到某種邏輯一致的狀態(tài) 保證事務保證事務ACID 恢復技術是衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標恢復技術是衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標 10.2 數(shù)據庫恢復概述數(shù)據庫恢復概述 2011 by17華中科技大

13、學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 10.2 數(shù)據庫恢復概述數(shù)據庫恢復概述 10.3 故障的種類故障的種類 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 10.5 恢復策略恢復策略 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 10.7 數(shù)據庫鏡像數(shù)據庫鏡像 10.8 SQL Server的恢復技術的恢復技術 10.9 小結小結 第第10章章 數(shù)據庫恢復技術數(shù)據庫恢復技術 2011 by18華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 事務故障事務故障 系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障 介質故障介質故障 計算機病毒計算機病毒 10.3 故障的種類故障的種類 2011

14、 by19華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 一、事務故障一、事務故障 什么是事務故障什么是事務故障 某個事務在運行過程中由于種種原因未運行至正某個事務在運行過程中由于種種原因未運行至正 常終止點就夭折了常終止點就夭折了 事務故障的常見原因事務故障的常見原因 輸入數(shù)據有誤輸入數(shù)據有誤 運算溢出運算溢出 違反了某些完整性限制違反了某些完整性限制 某些應用程序出錯某些應用程序出錯 并行事務因發(fā)生死鎖而被選中并行事務因發(fā)生死鎖而被選中“犧牲犧牲” 10.3 故障的種類故障的種類 2011 by20華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 事務故障的恢復事務故障的恢復 發(fā)生事務故障時

15、，夭折的事務可能已把對數(shù)據庫發(fā)生事務故障時，夭折的事務可能已把對數(shù)據庫 的部分修改寫回磁盤的部分修改寫回磁盤 事務故障的恢復：撤消事務（事務故障的恢復：撤消事務（UNDO） 強行回滾（強行回滾（ROLLBACK）該事務）該事務 清除該事務對數(shù)據庫的所有修改，使得這個事務清除該事務對數(shù)據庫的所有修改，使得這個事務 象根本沒有啟動過一樣象根本沒有啟動過一樣 10.3 故障的種類故障的種類 2011 by21華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 二、系統(tǒng)故障二、系統(tǒng)故障 什么是系統(tǒng)故障什么是系統(tǒng)故障 整個系統(tǒng)的正常運行突然被破壞整個系統(tǒng)的正常運行突然被破壞 所有正在運行的事務都非正常終止所

16、有正在運行的事務都非正常終止 內存中數(shù)據庫緩沖區(qū)的信息全部丟失內存中數(shù)據庫緩沖區(qū)的信息全部丟失 外部存儲設備上的數(shù)據未受影響外部存儲設備上的數(shù)據未受影響 10.3 故障的種類故障的種類 2011 by22華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 系統(tǒng)故障的恢復系統(tǒng)故障的恢復 清除尚未完成的事務對數(shù)據庫的所有修改清除尚未完成的事務對數(shù)據庫的所有修改 系統(tǒng)重新啟動時，恢復程序要強行撤消（系統(tǒng)重新啟動時，恢復程序要強行撤消（UNDO） 所有未完成事務所有未完成事務 將緩沖區(qū)中已完成事務提交的結果寫入數(shù)據庫將緩沖區(qū)中已完成事務提交的結果寫入數(shù)據庫 系統(tǒng)重新啟動時，恢復程序需要重做（系統(tǒng)重新啟動時

17、，恢復程序需要重做（REDO） 所有已提交的事務所有已提交的事務 10.3 故障的種類故障的種類 2011 by23華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 三、介質故障三、介質故障 硬件故障使存儲在外存中的數(shù)據部分丟失硬件故障使存儲在外存中的數(shù)據部分丟失 或全部丟失或全部丟失 介質故障比前兩類故障的可能性小得多，介質故障比前兩類故障的可能性小得多， 但破壞性大得多但破壞性大得多 10.3 故障的種類故障的種類 2011 by24華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 介質故障的恢復介質故障的恢復 裝入數(shù)據庫發(fā)生介質故障前某個時刻的數(shù)據裝入數(shù)據庫發(fā)生介質故障前某個時刻的數(shù)據 副本

18、副本 重做自此時始的所有成功事務，將這些事務重做自此時始的所有成功事務，將這些事務 已提交的結果重新記入數(shù)據庫已提交的結果重新記入數(shù)據庫 10.3 故障的種類故障的種類 2011 by25華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 恢復操作的基本原理：冗余恢復操作的基本原理：冗余 利用存儲在系統(tǒng)其它地方的冗余數(shù)據來重利用存儲在系統(tǒng)其它地方的冗余數(shù)據來重 建數(shù)據庫中已被破壞或不正確的那部分數(shù)建數(shù)據庫中已被破壞或不正確的那部分數(shù) 據據 冗余的數(shù)據：備份、日志、鏡像冗余的數(shù)據：備份、日志、鏡像 恢復的實現(xiàn)技術：復雜恢復的實現(xiàn)技術：復雜 一個大型數(shù)據庫產品，恢復子系統(tǒng)的代碼一個大型數(shù)據庫產品，恢復

19、子系統(tǒng)的代碼 要占全部代碼的要占全部代碼的10%以上以上 10.3 故障的種類故障的種類 2011 by26華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 四、計算機病毒四、計算機病毒 可能表現(xiàn)為：可能表現(xiàn)為： 系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障(軟故障，僅系統(tǒng)崩潰軟故障，僅系統(tǒng)崩潰) 介質故障介質故障(硬故障，數(shù)據庫文件被刪硬故障，數(shù)據庫文件被刪) 10.3 故障的種類故障的種類 2011 by27華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 10.2 數(shù)據庫恢復概述數(shù)據庫恢復概述 10.3 故障的種類故障的種類 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 10.5 恢復

20、策略恢復策略 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 10.7 數(shù)據庫鏡像數(shù)據庫鏡像 10.8 SQL Server的恢復技術的恢復技術 10.9 小結小結 第第10章章 數(shù)據庫恢復技術數(shù)據庫恢復技術 2011 by28華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 恢復機制涉及的關鍵問題恢復機制涉及的關鍵問題 1. 如何建立冗余數(shù)據如何建立冗余數(shù)據 數(shù)據轉儲數(shù)據轉儲（backup）- -備份備份 登錄日志文件登錄日志文件（logging） 2. 如何利用這些冗余數(shù)據實施數(shù)據庫恢復如何利用這些冗余數(shù)據實施數(shù)據庫恢復 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by29華中科技

21、大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.4.1 數(shù)據轉儲數(shù)據轉儲 10.4.2 登記日志文件登記日志文件 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by30華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 轉儲轉儲(備份備份)技術技術 1靜態(tài)轉儲與動態(tài)轉儲靜態(tài)轉儲與動態(tài)轉儲 2海量轉儲與增量轉儲海量轉儲與增量轉儲 3轉儲方法小結轉儲方法小結 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by31華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 靜態(tài)轉儲靜態(tài)轉儲 在系統(tǒng)中無運行事務時進行轉儲在系統(tǒng)中無運行事務時進行轉儲 轉儲開始時數(shù)據庫處于一致性狀態(tài)轉儲開始時數(shù)據庫處于一致性狀態(tài)

22、轉儲期間不允許對數(shù)據庫的任何存取、修改轉儲期間不允許對數(shù)據庫的任何存取、修改 活動活動 優(yōu)點：優(yōu)點：實現(xiàn)簡單實現(xiàn)簡單 缺點：缺點：降低了數(shù)據庫的可用性降低了數(shù)據庫的可用性 轉儲必須等用戶事務結束轉儲必須等用戶事務結束 新的事務必須等轉儲結束新的事務必須等轉儲結束 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by32華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 動態(tài)轉儲動態(tài)轉儲 轉儲操作與用戶事務并發(fā)進行轉儲操作與用戶事務并發(fā)進行 轉儲期間允許對數(shù)據庫進行存取或修改轉儲期間允許對數(shù)據庫進行存取或修改 優(yōu)點優(yōu)點 不用等待正在運行的用戶事務結束不用等待正在運行的用戶事務結束 不會影響新事務的

23、運行不會影響新事務的運行 動態(tài)轉儲的缺點動態(tài)轉儲的缺點 不能保證副本中的數(shù)據正確有效不能保證副本中的數(shù)據正確有效 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by33華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 利用動態(tài)轉儲得到的副本進行故障恢復需利用動態(tài)轉儲得到的副本進行故障恢復需 要把動態(tài)轉儲期間各事務對數(shù)據庫的修改要把動態(tài)轉儲期間各事務對數(shù)據庫的修改 活動登記下來，建立日志文件活動登記下來，建立日志文件 后備副本加上日志文件才能把數(shù)據庫恢復后備副本加上日志文件才能把數(shù)據庫恢復 到某一時刻的正確狀態(tài)到某一時刻的正確狀態(tài) 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by34華中

24、科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 海量轉儲與增量轉儲海量轉儲與增量轉儲 海量轉儲海量轉儲: 每次轉儲全部數(shù)據庫每次轉儲全部數(shù)據庫 增量轉儲增量轉儲: 只轉儲上次轉儲后更新過的數(shù)據只轉儲上次轉儲后更新過的數(shù)據 海量轉儲與增量轉儲比較海量轉儲與增量轉儲比較 從恢復角度看，使用海量轉儲得到的后備副本進從恢復角度看，使用海量轉儲得到的后備副本進 行恢復往往更方便行恢復往往更方便 但如果數(shù)據庫很大，事務處理又十分頻繁，則增但如果數(shù)據庫很大，事務處理又十分頻繁，則增 量轉儲方式更實用更有效量轉儲方式更實用更有效 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by35華中科技大學數(shù)據庫課件第1

25、0章數(shù)據庫恢復 技術 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 轉儲狀態(tài)轉儲狀態(tài) 動態(tài)轉儲動態(tài)轉儲靜態(tài)轉儲靜態(tài)轉儲 轉儲轉儲 方式方式 海量轉儲海量轉儲 動態(tài)海量轉儲動態(tài)海量轉儲靜態(tài)海量轉儲靜態(tài)海量轉儲 增量轉儲增量轉儲 動態(tài)增量轉儲動態(tài)增量轉儲靜態(tài)增量轉儲靜態(tài)增量轉儲 2011 by36華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.4.1 數(shù)據轉儲數(shù)據轉儲 10.4.2 登記日志文件登記日志文件 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by37華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 日志文件日志文件 1日志文件的內容日志文件的內容 2日志文件的用途日志文件的用途 3登

26、記日志文件的原則登記日志文件的原則 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by38華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 一、日志文件的內容一、日志文件的內容 1. 什么是日志文件什么是日志文件 日志文件日志文件(log)是用來記錄事務對數(shù)據庫的更是用來記錄事務對數(shù)據庫的更 新操作的文件新操作的文件 2. 日志文件的格式日志文件的格式 以記錄為單位的日志文件以記錄為單位的日志文件 以數(shù)據塊為單位的日志文件以數(shù)據塊為單位的日志文件 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by39華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 3. 日志文件的內容日志文件的內容 各個

27、事務的開始標記各個事務的開始標記(BEGIN TRANSACTION) 各個事務的結束標記各個事務的結束標記(COMMIT或或ROLLBACK) 各個事務的所有更新操作各個事務的所有更新操作 與事務有關的內部更新操作與事務有關的內部更新操作 作為日志文件中的一個日志記錄作為日志文件中的一個日志記錄 (log record) 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by40華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 4. 基于記錄的日志文件基于記錄的日志文件 每條日志記錄的內容每條日志記錄的內容 事務標識事務標識 操作類型（插入、刪除或修改）操作類型（插入、刪除或修改） 操作對象（

28、記錄操作對象（記錄ID、Block NO.） 更新前數(shù)據的舊值（對插入操作而言更新前數(shù)據的舊值（對插入操作而言,此項為空值）此項為空值） 更新后數(shù)據的新值（對刪除操作而言更新后數(shù)據的新值（對刪除操作而言, 此項為空值）此項為空值） 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by41華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 5. 基于數(shù)據塊的日志文件基于數(shù)據塊的日志文件 每條日志記錄的內容每條日志記錄的內容 事務標識（標明是那個事務）事務標識（標明是那個事務） 操作對象（記錄操作對象（記錄ID、Block NO.） 更新前數(shù)據所在的整個數(shù)據塊的值（對插入操作更新前數(shù)據所在的整個數(shù)據

29、塊的值（對插入操作 而言，此項為空值）而言，此項為空值） 更新后整個數(shù)據塊的值（對刪除操作而言更新后整個數(shù)據塊的值（對刪除操作而言, 此項為此項為 空值）空值） 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by42華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 二、日志文件的作用二、日志文件的作用 1. 用途用途 進行事務故障恢復進行事務故障恢復 進行系統(tǒng)故障恢復進行系統(tǒng)故障恢復 協(xié)助后備副本進行介質故障恢復協(xié)助后備副本進行介質故障恢復 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by43華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 2. 與靜態(tài)轉儲后備副本配合進行介質故障恢復與

30、靜態(tài)轉儲后備副本配合進行介質故障恢復 靜態(tài)轉儲的數(shù)據已是一致性的數(shù)據靜態(tài)轉儲的數(shù)據已是一致性的數(shù)據 如果靜態(tài)轉儲完成后，仍能定期轉儲日志文件，如果靜態(tài)轉儲完成后，仍能定期轉儲日志文件， 則在出現(xiàn)介質故障重裝數(shù)據副本后，可以利用這則在出現(xiàn)介質故障重裝數(shù)據副本后，可以利用這 些日志文件副本對已完成的事務進行重做處理些日志文件副本對已完成的事務進行重做處理 這樣不必重新運行那些已完成的事務程序就可把這樣不必重新運行那些已完成的事務程序就可把 數(shù)據庫恢復到故障前某一時刻的正確狀態(tài)數(shù)據庫恢復到故障前某一時刻的正確狀態(tài) 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by44華中科技大學數(shù)據庫課件第10

31、章數(shù)據庫恢復 技術 3.介質故障恢復：介質故障恢復：LOG FILE + 動態(tài)轉儲后備副本動態(tài)轉儲后備副本 動態(tài)轉儲數(shù)據庫：同時轉儲同一時點的日志文件動態(tài)轉儲數(shù)據庫：同時轉儲同一時點的日志文件 后備副本與該日志文件結合起來才能將數(shù)據庫恢后備副本與該日志文件結合起來才能將數(shù)據庫恢 復到一致性狀態(tài)。復到一致性狀態(tài)。 利用這些日志文件副本進一步恢復事務，避免重利用這些日志文件副本進一步恢復事務，避免重 新運行事務程序。新運行事務程序。 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by45華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 三、登錄日志文件的原則三、登錄日志文件的原則 登記的次序嚴格

32、按并行事務執(zhí)行的時間次序登記的次序嚴格按并行事務執(zhí)行的時間次序 必須先寫日志文件，后寫數(shù)據庫必須先寫日志文件，后寫數(shù)據庫 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 2011 by46華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 10.2 數(shù)據庫恢復概述數(shù)據庫恢復概述 10.3 故障的種類故障的種類 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 10.5 恢復策略恢復策略 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 10.7 數(shù)據庫鏡像數(shù)據庫鏡像 10.8 SQL Server的恢復技術的恢復技術 10.9 小結小結 第第10章章 數(shù)據庫恢復技術數(shù)據庫恢

33、復技術 2011 by47華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.5.1 事務故障的恢復事務故障的恢復 10.5.2 系統(tǒng)故障的恢復系統(tǒng)故障的恢復 10.5.3 介質故障的恢復介質故障的恢復 10.5 恢復的策略恢復的策略 2011 by48華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.5.1 事務故障的恢復事務故障的恢復 事務故障：事務在運行至正常終止點前被中止事務故障：事務在運行至正常終止點前被中止 恢復方法恢復方法 由恢復子系統(tǒng)應利用日志文件撤消（由恢復子系統(tǒng)應利用日志文件撤消（UNDO）此）此 事務已對數(shù)據庫進行的修改事務已對數(shù)據庫進行的修改 事務故障的恢復由系統(tǒng)

34、自動完成，不需要用戶干預事務故障的恢復由系統(tǒng)自動完成，不需要用戶干預 10.5 恢復的策略恢復的策略 2011 by49華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 事務故障的恢復步驟事務故障的恢復步驟 1. 反向掃描文件日志（即從最后向前掃描日志文件），反向掃描文件日志（即從最后向前掃描日志文件）， 查找該事務的更新操作。查找該事務的更新操作。 2. 對該事務的更新操作執(zhí)行逆操作。即將日志記錄中對該事務的更新操作執(zhí)行逆操作。即將日志記錄中 “更新前的值更新前的值”（Befor Image, BI）寫入數(shù)據庫。）寫入數(shù)據庫。 插入操作，插入操作， “更新前的值更新前的值”為空，則相當于做刪除

35、操作為空，則相當于做刪除操作 刪除操作，刪除操作，“更新后的值更新后的值”為空，則相當于做插入操作為空，則相當于做插入操作 若是修改操作，則用若是修改操作，則用BI 代替代替 AI（After Image） 3. 繼續(xù)反掃描，對下一個更新操作作同樣處理。繼續(xù)反掃描，對下一個更新操作作同樣處理。 4. 只到讀到此事務的開始標記。只到讀到此事務的開始標記。 10.5 恢復的策略恢復的策略 2011 by50華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.5.2 系統(tǒng)故障的恢復系統(tǒng)故障的恢復 系統(tǒng)故障造成數(shù)據庫不一致狀態(tài)的原因系統(tǒng)故障造成數(shù)據庫不一致狀態(tài)的原因 一些未完成事務對數(shù)據庫的更新已寫

36、入數(shù)據庫一些未完成事務對數(shù)據庫的更新已寫入數(shù)據庫 一些已提交事務對數(shù)據庫的更新還留在緩沖區(qū)沒一些已提交事務對數(shù)據庫的更新還留在緩沖區(qū)沒 來得及寫入數(shù)據庫來得及寫入數(shù)據庫 恢復方法恢復方法 1. Undo 故障發(fā)生時未完成的事務故障發(fā)生時未完成的事務 2. Redo 已完成的事務已完成的事務 系統(tǒng)故障的恢復由系統(tǒng)在系統(tǒng)故障的恢復由系統(tǒng)在重新啟動時重新啟動時自動完成，不自動完成，不 需要用戶干預需要用戶干預 10.5 恢復的策略恢復的策略 2011 by51華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 系統(tǒng)故障的恢復步驟系統(tǒng)故障的恢復步驟 1. 正向掃描日志文件（即從頭掃描日志文件）正向掃描日志

37、文件（即從頭掃描日志文件） Redo隊列隊列: 在故障發(fā)生前已經提交的事務在故障發(fā)生前已經提交的事務 Undo隊列隊列:故障發(fā)生時尚未完成的事務故障發(fā)生時尚未完成的事務 2. 對對Undo隊列事務進行隊列事務進行UNDO處理處理 反向掃描日志文件，對每個反向掃描日志文件，對每個UNDO事務的更新操作事務的更新操作 執(zhí)行逆操作執(zhí)行逆操作 3. 對對Redo隊列事務進行隊列事務進行REDO處理處理 正向掃描日志文件，對每個正向掃描日志文件，對每個REDO事務重新執(zhí)行登記事務重新執(zhí)行登記 的操作的操作 10.5 恢復的策略恢復的策略 2011 by52華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術

38、10.5.3 介質故障的恢復介質故障的恢復 1. 重裝數(shù)據庫，使數(shù)據庫恢復到一致性狀態(tài)重裝數(shù)據庫，使數(shù)據庫恢復到一致性狀態(tài) 2. 重做已完成的事務重做已完成的事務 10.5 恢復的策略恢復的策略 2011 by53華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 介質故障的恢復步驟介質故障的恢復步驟 1. 裝入最新的后備數(shù)據庫副本，使數(shù)據庫恢復到最近裝入最新的后備數(shù)據庫副本，使數(shù)據庫恢復到最近 一次轉儲時的一致性狀態(tài)。一次轉儲時的一致性狀態(tài)。 對于靜態(tài)轉儲的數(shù)據庫副本，裝入后數(shù)據庫即處對于靜態(tài)轉儲的數(shù)據庫副本，裝入后數(shù)據庫即處 于一致性狀態(tài)于一致性狀態(tài) 對于動態(tài)轉儲的數(shù)據庫副本，還須同時裝入轉儲

39、對于動態(tài)轉儲的數(shù)據庫副本，還須同時裝入轉儲 時刻的日志文件副本，利用與恢復系統(tǒng)故障相同時刻的日志文件副本，利用與恢復系統(tǒng)故障相同 的方法（即的方法（即REDO+UNDO），才能將數(shù)據庫恢復），才能將數(shù)據庫恢復 到一致性狀態(tài)。到一致性狀態(tài)。 10.5 恢復的策略恢復的策略 2011 by54華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 介質故障的恢復步驟介質故障的恢復步驟(續(xù)續(xù)) 2. 裝入有關的日志文件副本，重做已完成的事務。裝入有關的日志文件副本，重做已完成的事務。 首先掃描日志文件，找出故障發(fā)生時已提交的事首先掃描日志文件，找出故障發(fā)生時已提交的事 務的標識，將其記入重做務的標識，將其記

40、入重做(REDO)隊列。隊列。 然后正向掃描日志文件，對重做隊列中的所有事然后正向掃描日志文件，對重做隊列中的所有事 務進行重做處理。即將日志記錄中務進行重做處理。即將日志記錄中“更新后的值更新后的值” 寫入數(shù)據庫。寫入數(shù)據庫。 介質故障的恢復需要介質故障的恢復需要DBA介入介入 10.5 恢復的策略恢復的策略 2011 by55華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 10.2 數(shù)據庫恢復概述數(shù)據庫恢復概述 10.3 故障的種類故障的種類 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 10.5 恢復策略恢復策略 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點

41、的恢復技術 10.7 數(shù)據庫鏡像數(shù)據庫鏡像 10.8 SQL Server的恢復技術的恢復技術 10.9 小結小結 第第10章章 數(shù)據庫恢復技術數(shù)據庫恢復技術 2011 by56華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 一、問題的提出一、問題的提出 二、檢查點技術二、檢查點技術 三、利用檢查點的恢復策略三、利用檢查點的恢復策略 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 2011 by57華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 一、問題的提出一、問題的提出 兩個問題兩個問題 搜索整個日志將耗費大量的時間搜索整個日志將耗費大量的時間 REDO處理：重新執(zhí)行，浪費了大量時間處

42、理：重新執(zhí)行，浪費了大量時間 具有檢查點（具有檢查點（checkpoint）的恢復技術）的恢復技術 在日志文件中增加檢查點記錄在日志文件中增加檢查點記錄（checkpoint） 增加重新開始文件增加重新開始文件 恢復子系統(tǒng)在登錄日志文件期間動態(tài)地維護日志恢復子系統(tǒng)在登錄日志文件期間動態(tài)地維護日志 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 2011 by58華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 2011 by59華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 二、檢查點技術二、檢查點技術 檢查點記錄的內容檢查點記錄的內容 1

43、. 建立檢查點時刻所有正在執(zhí)行的事務清單建立檢查點時刻所有正在執(zhí)行的事務清單 2. 這些事務最近一個日志記錄的地址這些事務最近一個日志記錄的地址 重新開始文件的內容重新開始文件的內容 記錄各個檢查點記錄在日志文件中的地址記錄各個檢查點記錄在日志文件中的地址 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 2011 by60華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 在檢查點如何維護日志文件在檢查點如何維護日志文件 1. 將當前日志緩沖區(qū)中的所有日志記錄寫入磁盤的日將當前日志緩沖區(qū)中的所有日志記錄寫入磁盤的日 志文件上。志文件上。 2. 在日志文件中寫入一個檢查點記錄。在日志文件中寫入一

44、個檢查點記錄。 3. 將當前數(shù)據緩沖區(qū)的所有數(shù)據記錄寫入磁盤的數(shù)據將當前數(shù)據緩沖區(qū)的所有數(shù)據記錄寫入磁盤的數(shù)據 庫中。庫中。 4. 把檢查點記錄在日志文件中的地址寫入一個重新開把檢查點記錄在日志文件中的地址寫入一個重新開 始文件。始文件。 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 2011 by61華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 三、利用檢查點的恢復技術三、利用檢查點的恢復技術 當事務當事務T在一個檢查點之前提交在一個檢查點之前提交 T對數(shù)據庫所做的修改已寫入數(shù)據庫對數(shù)據庫所做的修改已寫入數(shù)據庫 在進行恢復處理時，沒有必要對事務在進行恢復處理時，沒有必要對事務T執(zhí)行執(zhí)

45、行 REDO操作操作 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 2011 by62華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 Tc (檢查點檢查點)Tf(系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障) REDO UNDO UNDO REDO T2 T3 T4 T5 不要不要REDOT1 2011 by63華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 利用檢查點的恢復步驟利用檢查點的恢復步驟 1. 從重新開始文件中找到最后一個檢查點記錄在日志從重新開始文件中找到最后一個檢查點記錄在日志 文件中的地址，由該地址在日志文件中找到最后一文件中的地址，由該地址在日

46、志文件中找到最后一 個檢查點記錄個檢查點記錄 2.由該檢查點記錄得到檢查點建立時刻所有正在執(zhí)行由該檢查點記錄得到檢查點建立時刻所有正在執(zhí)行 的事務清單的事務清單ACTIVE-LIST 建立兩個事務隊列建立兩個事務隊列 UNDO-LIST REDO-LIST 把把ACTIVE-LIST暫時放入暫時放入UNDO-LIST隊列，隊列， REDO隊列暫為空。隊列暫為空。 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 2011 by64華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 利用檢查點的恢復步驟利用檢查點的恢復步驟(續(xù)續(xù)) 3. 從檢查點開始正向掃描日志文件，直到日志從檢查點開始正向掃描日

47、志文件，直到日志 文件結束文件結束 如有新開始的事務如有新開始的事務Ti，把，把Ti暫時放入暫時放入 UNDO-LIST隊列隊列 如有提交的事務如有提交的事務Tj，把，把Tj從從UNDO-LIST隊隊 列移到列移到REDO-LIST隊列隊列 4. 對對UNDO-LIST中的每個事務執(zhí)行中的每個事務執(zhí)行UNDO操操 作作, 對對REDO-LIST中的每個事務執(zhí)行中的每個事務執(zhí)行REDO 操作操作 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 2011 by65華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 10.2 數(shù)據庫恢復概述數(shù)據庫恢復概述 10

48、.3 故障的種類故障的種類 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 10.5 恢復策略恢復策略 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 10.7 數(shù)據庫鏡像數(shù)據庫鏡像 10.8 SQL Server的恢復技術的恢復技術 10.9 小結小結 第第10章章 數(shù)據庫恢復技術數(shù)據庫恢復技術 2011 by66華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.7 數(shù)據庫鏡像數(shù)據庫鏡像 介質故障是對系統(tǒng)影響最為嚴重的一種故障，介質故障是對系統(tǒng)影響最為嚴重的一種故障， 嚴重影響數(shù)據庫的可用性嚴重影響數(shù)據庫的可用性 介質故障恢復比較費時介質故障恢復比較費時 為預防介質故障，為預防介質故障，DB

49、A必須周期性地轉儲數(shù)據庫必須周期性地轉儲數(shù)據庫 提高數(shù)據庫可用性的解決方案提高數(shù)據庫可用性的解決方案 數(shù)據庫鏡像（數(shù)據庫鏡像（Mirror） 數(shù)據庫鏡像數(shù)據庫鏡像 DBMS自動把整個數(shù)據庫或其中的關鍵數(shù)據復制自動把整個數(shù)據庫或其中的關鍵數(shù)據復制 到另一個磁盤上到另一個磁盤上 DBMS自動保證鏡像數(shù)據與主數(shù)據的一致性自動保證鏡像數(shù)據與主數(shù)據的一致性 2011 by67華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.7 數(shù)據庫鏡像數(shù)據庫鏡像 鏡像的作用鏡像的作用 出現(xiàn)介質故障時出現(xiàn)介質故障時 DBMS自動利用鏡像磁盤數(shù)據進行數(shù)據庫的恢復，自動利用鏡像磁盤數(shù)據進行數(shù)據庫的恢復， 不需要關閉系統(tǒng)

50、和重裝數(shù)據庫副本不需要關閉系統(tǒng)和重裝數(shù)據庫副本(圖圖7.5b) 沒有出現(xiàn)故障時沒有出現(xiàn)故障時 可用于并發(fā)操作可用于并發(fā)操作(圖圖7.5a)；一個用戶對數(shù)據加排他一個用戶對數(shù)據加排他 鎖修改數(shù)據，其他用戶可以讀鏡像數(shù)據庫上的數(shù)鎖修改數(shù)據，其他用戶可以讀鏡像數(shù)據庫上的數(shù) 據據 2011 by68華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.1 事務的基本概念事務的基本概念 10.2 數(shù)據庫恢復概述數(shù)據庫恢復概述 10.3 故障的種類故障的種類 10.4 恢復的實現(xiàn)技術恢復的實現(xiàn)技術 10.5 恢復策略恢復策略 10.6 具有檢查點的恢復技術具有檢查點的恢復技術 10.7 數(shù)據庫鏡像數(shù)據庫鏡

51、像 10.8 SQL Server的恢復技術的恢復技術 10.9 小結小結 第第10章章 數(shù)據庫恢復技術數(shù)據庫恢復技術 2011 by69華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.8 SQL Server的恢復技術的恢復技術 恢復模式恢復模式 簡單恢復簡單恢復(Simple Recovery) 完全恢復完全恢復(Full Recovery) 批量恢復批量恢復(Bulk-Logged Recovery) 備份機制備份機制 數(shù)據庫備份數(shù)據庫備份 日志備份日志備份 差異備份差異備份 文件及文件組備份文件及文件組備份 2011 by70華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.

52、8 SQL Server的恢復技術的恢復技術 演示演示SQL Server的恢復技術的恢復技術 1. 創(chuàng)建數(shù)據庫、創(chuàng)建表、創(chuàng)建備份設備創(chuàng)建數(shù)據庫、創(chuàng)建表、創(chuàng)建備份設備 2. 在表中加入行在表中加入行(執(zhí)行事務操作執(zhí)行事務操作) 3. 備份數(shù)據庫備份數(shù)據庫 4. 向該表追加若干行向該表追加若干行 5. 備份事務日志備份事務日志 6. 再向該表中加入若干行再向該表中加入若干行 7. 人為制造故障人為制造故障(Stop服務器后，刪除數(shù)據庫文服務器后，刪除數(shù)據庫文 件，再件，再Restart) 8. 恢復到故障點恢復到故障點 2011 by71華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.8

53、SQL Server的恢復技術的恢復技術 1. 建表、備份設備建表、備份設備 create table t(no int not null primary key, moment datetime) EXEC sp_addumpdevice disk, mydiskdump, c:demodump1.bak EXEC sp_addumpdevice disk, mylogdump, c:demodump2.bak 2. 在表中加入行在表中加入行(執(zhí)行事務操作執(zhí)行事務操作) declare i int select i = 1 while i = 3 begin insert into t values (i, cast(getdate() as char(20) select i = i + 1 end 2011 by72華中科技大學數(shù)據庫課件第10章數(shù)據庫恢復 技術 10.8 SQL Server的恢復技術的恢復技術 3. 備份數(shù)據庫備份數(shù)據庫 backup database examp