數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)

數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.1事務(wù)的基本概念一、事務(wù)(Transaction)

所謂事務(wù)是用戶定義的一個(gè)操作序列，這些操作要么全做要么全不做,是一個(gè)不可分割的工作單位。事務(wù)的開始與結(jié)束可以由用戶顯式控制。如果用戶沒有顯式地定義事務(wù)，則由DBMS按缺省規(guī)定自動(dòng)劃分事務(wù)。在SQL語言中，定義事務(wù)的語句有三條：

BEGINTRANSACTION‘事務(wù)開始標(biāo)記；

COMMIT‘提交事務(wù)的所有操作；

ROLLBACK‘回滾說明：提交事務(wù)就是將事務(wù)中所有對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新寫回到磁盤上的物理數(shù)據(jù)庫中去，事務(wù)正常結(jié)束?；貪L表示在事務(wù)運(yùn)行的過程中發(fā)生了某種故障，事務(wù)不能繼續(xù)執(zhí)行，系統(tǒng)將事務(wù)中對(duì)數(shù)據(jù)庫的所有已完成的操作全部撤消，滾回到事務(wù)開始時(shí)的狀態(tài)。這里的操作指對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新操作。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)2第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.1事務(wù)的基本概念二、事務(wù)的特性TheSpecialityofTransaction

事務(wù)具有四個(gè)特性：原子性、一致性、隔離性和持續(xù)性。這個(gè)四個(gè)特性也簡(jiǎn)稱為ACID特性。1．原子性（Atomicity）事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位，事務(wù)中包括的諸操作要么都做，要么都不做。2．一致性（Consistency）事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。因此當(dāng)數(shù)據(jù)庫只包含成功事務(wù)提交的結(jié)果時(shí)，就說數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài)。如果數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生故障，有些事務(wù)尚未完成就被迫中斷，系統(tǒng)將事務(wù)中對(duì)數(shù)據(jù)庫的所有已完成的操作全部撤消，滾回到事務(wù)開始時(shí)的一致狀態(tài)。3．隔離性（Isolation）一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。即一個(gè)事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對(duì)其他并發(fā)事務(wù)是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)之間不能互相干擾。4．持續(xù)性（Durability）持續(xù)性也稱永久性（Permanence），指一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的。接下來的其他操作或故障不應(yīng)該對(duì)其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。

第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)3第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.1事務(wù)的基本概念

事務(wù)是恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位。保證事務(wù)ACID特性是事務(wù)處理的重要任務(wù)。事務(wù)ACID特性可能遭到破壞的因素有：

1.多個(gè)事務(wù)并行運(yùn)行時(shí)，不同事務(wù)的操作交叉執(zhí)行。

在此情況下，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須保證多個(gè)事務(wù)的交叉運(yùn)行不影響這些事務(wù)的原子性。2.事務(wù)在運(yùn)行過程中被強(qiáng)行停止。在此情況下，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須保證被強(qiáng)行終止的事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫和其它事務(wù)沒有任何影響。

這些是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中恢復(fù)機(jī)制和并發(fā)控制機(jī)制的責(zé)任。

第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)4第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.2數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述盡管數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中采取了各種保護(hù)措施來防止數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性被破壞，保證并發(fā)事務(wù)的正確執(zhí)行，但是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件的故障、軟件的錯(cuò)誤、操作員的失誤以及惡意的破壞仍是不可避免的。這些故障輕則造成運(yùn)行事務(wù)非正常中斷，影響數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性，重則破壞數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)庫中全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失。因此，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（恢復(fù)子系統(tǒng)）必須具有把數(shù)據(jù)庫從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)（稱為一致狀態(tài)或完整狀態(tài)）的功能，這就是數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)。

第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)5第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.3故障的種類一、事務(wù)內(nèi)部的故障事務(wù)內(nèi)部的故障有的是可以通過事務(wù)程序本身發(fā)現(xiàn)的，有的是非預(yù)期的，不能由事務(wù)程序處理的。例子

事務(wù)內(nèi)部更多的故障是非預(yù)期的，是不能由應(yīng)用程序處理的。如運(yùn)算溢出、并發(fā)事務(wù)發(fā)生死鎖而被選中撤消該事務(wù)、違反了某些完整性限制等。以后，事務(wù)故障僅指這類非預(yù)期的故障。事務(wù)故障意味著事務(wù)沒有達(dá)到預(yù)期的終點(diǎn)（Commit或者顯式的Rollback），因此，數(shù)據(jù)庫可能處于不正確狀態(tài)?；謴?fù)程序要在不影響其它事務(wù)運(yùn)行的情況下，強(qiáng)行回滾（Rollback）該事務(wù)，即撤消該事務(wù)已經(jīng)作出的任何對(duì)數(shù)據(jù)庫的修改，使得該事務(wù)好象根本沒有啟動(dòng)一樣。這類恢復(fù)操作稱為事務(wù)撤消（Undo）。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)NEXT6第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日例如：銀行轉(zhuǎn)帳事務(wù)，這個(gè)事務(wù)把一筆金額從一個(gè)帳戶甲轉(zhuǎn)給另一個(gè)帳戶乙。BeginTransaction

讀帳戶甲的余額Balance；

Balance=Balance-Amount；{Amount為轉(zhuǎn)帳金額}If（balance〈0〉Then

打印′金額不足，不能轉(zhuǎn)帳′；

Rollback；{撤消剛才的修改，恢復(fù)事務(wù)}Else

讀帳戶乙的余額Balance1；

Balance1=Balance1+Amount；寫回Balance1；Commit；這個(gè)例子所包括的兩個(gè)更新操作要么全部完成要么全部不做。否則就會(huì)使數(shù)據(jù)庫處于不一致狀態(tài)，例如只把帳戶甲的余額減少了而沒有把帳戶乙的余額增加。

在這段程序中若產(chǎn)生帳戶甲余額不足的情況，應(yīng)用程序可以發(fā)現(xiàn)并讓事務(wù)滾回，撤消已作的修改，恢復(fù)數(shù)據(jù)庫到正確狀態(tài)。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)返回7第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.3故障的種類二、系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障是指造成系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的任何事件，使得系統(tǒng)要重新啟動(dòng)。例如：特定類型的硬件錯(cuò)誤（CPU故障）、操作系統(tǒng)故障、DBMS代碼錯(cuò)誤、突然停電等等。這類故障影響正在運(yùn)行的所有事務(wù)，但不破壞數(shù)據(jù)庫。這時(shí)主存內(nèi)容，尤其是數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)（在內(nèi)存）中的內(nèi)容都被丟失，所有運(yùn)行事務(wù)都非正常終止。發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，一些尚未完成的事務(wù)的結(jié)果可能已送入物理數(shù)據(jù)庫，有些已完成的事務(wù)可能有一部分甚至全部留在緩沖區(qū)，尚未寫回到磁盤上的物理數(shù)據(jù)庫中，從而造成數(shù)據(jù)庫可能處于不正確的狀態(tài)。為保證數(shù)據(jù)一致性，恢復(fù)子系統(tǒng)必須在系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)讓所有非正常終止的事務(wù)回滾，強(qiáng)行撤消（Undo）所有未完成事務(wù)。重做（Redo）所有已提交的事務(wù)，以將數(shù)據(jù)庫真正恢復(fù)到一致狀態(tài)。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)8第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.3故障的種類三、介質(zhì)故障系統(tǒng)故障常稱為軟故障（SoftCrash），介質(zhì)故障稱為硬故障（HardCrash）。硬故障指外存故障，如磁盤損壞、磁頭碰撞，瞬時(shí)強(qiáng)磁場(chǎng)干擾等。這類故障將破壞數(shù)據(jù)庫或部分?jǐn)?shù)據(jù)庫，并影響正在存取這部分?jǐn)?shù)據(jù)的所有事務(wù)。這類故障比前兩類故障發(fā)生的可能性小得多，但破壞性最大。四、計(jì)算機(jī)病毒計(jì)算機(jī)病毒是具有破壞性、可以自我復(fù)制的計(jì)算機(jī)程序。

計(jì)算機(jī)病毒已成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要威脅，自然也是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要威脅。因此數(shù)據(jù)庫一旦被破壞仍要用恢復(fù)技術(shù)把數(shù)據(jù)庫加以恢復(fù)。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)9第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.3故障的種類五、小結(jié)

1.總結(jié)各類故障，對(duì)數(shù)據(jù)庫的影響有兩種可能性。一是數(shù)據(jù)庫本身被破壞。二是數(shù)據(jù)庫沒有破壞，但數(shù)據(jù)可能不正確，這是因?yàn)槭聞?wù)的運(yùn)行被非正常終止造成的。

2.恢復(fù)的基本原理十分簡(jiǎn)單?？梢杂靡粋€(gè)詞來概括：冗余。這就是說，數(shù)據(jù)庫中任何一部分被破壞的或不正確的數(shù)據(jù)可以根據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)別處的冗余數(shù)據(jù)來重建。

3.盡管恢復(fù)的基本原理很簡(jiǎn)單但實(shí)現(xiàn)技術(shù)的細(xì)節(jié)卻相當(dāng)復(fù)雜。

第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)10第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.4恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

恢復(fù)機(jī)制涉及的兩個(gè)關(guān)鍵問題是：第一，如何建立冗余數(shù)據(jù)；第二，如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。

建立冗余數(shù)據(jù)最常用的技術(shù)：

1.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)；

2.登錄日志文件。通常在一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，這兩種方法是一起使用的。

第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)NEXT11第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日1．

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

轉(zhuǎn)儲(chǔ)即DBA定期地將整個(gè)數(shù)據(jù)庫復(fù)制到磁帶或另一個(gè)磁盤上保存起來的過程。這些備用的數(shù)據(jù)文本稱為后備副本或后援副本。當(dāng)數(shù)據(jù)庫遭到破壞后可以將后備副本重新裝入，但重裝后備副本只能將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的狀態(tài)，要想恢復(fù)到故障發(fā)生時(shí)的狀態(tài)，必須重新運(yùn)行自轉(zhuǎn)儲(chǔ)以后的所有更新事務(wù)。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)如圖7.1：系統(tǒng)在Ta時(shí)刻停止運(yùn)行事務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ)，在Tb時(shí)刻轉(zhuǎn)儲(chǔ)完畢，得到Tb時(shí)刻的數(shù)據(jù)庫一致性副本。系統(tǒng)運(yùn)行到Tf時(shí)刻發(fā)生故障。為恢復(fù)數(shù)據(jù)庫，首先由DBA重裝數(shù)據(jù)庫后備副本，將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)至Tb時(shí)刻的狀態(tài)，然后重新運(yùn)行自Tb時(shí)刻至Tf時(shí)刻的所有更新事務(wù)，這樣就把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到故障發(fā)生前的一致狀態(tài)。12第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日1．

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

轉(zhuǎn)儲(chǔ)是十分耗費(fèi)時(shí)間和資源的，不能頻繁進(jìn)行。DBA應(yīng)該根據(jù)數(shù)據(jù)庫使用情況確定一個(gè)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)儲(chǔ)周期。轉(zhuǎn)儲(chǔ)可分為靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)。轉(zhuǎn)儲(chǔ)分為兩種方式：

1.海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)是指每次轉(zhuǎn)儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)庫。

2.增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)每次只轉(zhuǎn)儲(chǔ)上一次轉(zhuǎn)儲(chǔ)后更新過的數(shù)據(jù)。從恢復(fù)角度看，使用海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)得到的后備副本進(jìn)行恢復(fù)一般說來會(huì)更方便些。但如果數(shù)據(jù)庫很大，事務(wù)處理又十分頻繁，則增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式更實(shí)用更有效。

在兩種狀態(tài)下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)分為四類：動(dòng)態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)、動(dòng)態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)；靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)和靜態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)返回13第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)是在系統(tǒng)中無運(yùn)行事務(wù)時(shí)進(jìn)行的轉(zhuǎn)儲(chǔ)操作。

即轉(zhuǎn)儲(chǔ)操作開始的時(shí)刻，數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài)，而轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間不允許（或不存在）對(duì)數(shù)據(jù)庫的任何存取、修改活動(dòng)。

顯然，靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)得到的一定是一個(gè)數(shù)據(jù)一致性的副本。

靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)簡(jiǎn)單，但轉(zhuǎn)儲(chǔ)必須等待正運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束才能進(jìn)行，同樣，新的事務(wù)必須等待轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束才能執(zhí)行。顯然，這會(huì)降低數(shù)據(jù)庫的可用性。

第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)返回14第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)是指轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間允許對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存取或修改。即轉(zhuǎn)儲(chǔ)和用戶事務(wù)可以并發(fā)執(zhí)行。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)可克服靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的缺點(diǎn)，它不用等待正在運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束，也不會(huì)影響新事務(wù)的運(yùn)行。但是，轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束時(shí)后援副本上的數(shù)據(jù)并不能保證正確有效。例如，在轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間的某個(gè)時(shí)刻Tc，系統(tǒng)把數(shù)據(jù)A=100轉(zhuǎn)儲(chǔ)到磁帶上，而在下一時(shí)刻Td，某一事務(wù)將A改為200。轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束后，后備副本上的A已是過時(shí)的數(shù)據(jù)了。為此，必須把轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間各事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的修改活動(dòng)登記下來，建立日志文件（LogFile）。這樣，后援副本加上日志文件就能把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到某一時(shí)刻的正確狀態(tài)。

第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)返回15第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.登記日志文件

一、日志文件的格式和內(nèi)容日志文件是用來記錄事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件。不同數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用的日志文件格式并不完全一樣。主要有兩種格式：（1）以記錄為單位的日志文件和（2）以數(shù)據(jù)塊為單位的日志文件。

以記錄為單位的日志文件，需要登記的內(nèi)容包括：

各個(gè)事務(wù)的開始(BEGINTRANSACTION)標(biāo)記

各個(gè)事務(wù)的結(jié)束(COMMIT或ROLLBACK)標(biāo)記

各個(gè)事務(wù)的所有更新操作

這里每個(gè)事務(wù)開始的標(biāo)記、每個(gè)事務(wù)的結(jié)束標(biāo)記和每個(gè)更新操作均作為日志文件中的一個(gè)日志記錄(logrecord)。

每個(gè)日志記錄的內(nèi)容主要包括：

事務(wù)標(biāo)識(shí)（標(biāo)明是那個(gè)事務(wù)）

操作的類型（插入、刪除或修改）

操作對(duì)象(記錄內(nèi)部標(biāo)識(shí))

更新前數(shù)據(jù)的舊值（對(duì)插入操作而言，此項(xiàng)為空值）

更新后數(shù)據(jù)的新值（對(duì)刪除操作而言,此項(xiàng)為空值）第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)16第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.登記日志文件

二、日志文件的作用日志文件在數(shù)據(jù)庫恢復(fù)中起著非常重要的作用。可以用來進(jìn)行事務(wù)故障恢復(fù)和系統(tǒng)故障恢復(fù)，并協(xié)助后備副本進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)。具體地講：事務(wù)故障恢復(fù)和系統(tǒng)故障必須用日志文件。

在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式中必須建立日志文件，后援副本和日志文件綜合起來才能有效地恢復(fù)數(shù)據(jù)庫。

在靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式中，也可以建立日志文件。當(dāng)數(shù)據(jù)庫毀壞后可重新裝入后援副本把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束時(shí)刻的正確狀態(tài)，然后利用日志文件，把已完成的事務(wù)進(jìn)行重做處理，對(duì)故障發(fā)生時(shí)尚未完成的事務(wù)進(jìn)行撤消處理。這樣不必重新運(yùn)行那些已完成的事務(wù)程序就可把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到故障前某一時(shí)刻的正確狀態(tài)，如圖7.2所示。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)17第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.登記日志文件

三、登記日志文件（Logging）為保證數(shù)據(jù)庫是可恢復(fù)的，登記日志文件時(shí)必須遵循兩條原則：

1.登記的次序嚴(yán)格按并發(fā)事務(wù)執(zhí)行的時(shí)間次序。

2.必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫。把對(duì)數(shù)據(jù)的修改寫到數(shù)據(jù)庫中和把寫表示這個(gè)修改的日志記錄寫到日志文件中是兩個(gè)不同的操作。有可能在這兩個(gè)操作之間發(fā)生故障，即這兩個(gè)寫操作只完成了一個(gè)。如果先寫了數(shù)據(jù)庫修改，而在運(yùn)行記錄中沒有登記下這個(gè)修改，則以后就無法恢復(fù)這個(gè)修改了。如果先寫日志，但沒有修改數(shù)據(jù)庫，按日志文件恢復(fù)時(shí)只不過是多執(zhí)行一次不必要的UNDO操作，并不會(huì)影響數(shù)據(jù)庫的正確性。

所以為了安全，一定要先寫日志文件，即首先把日志記錄寫到日志文件中，然后寫數(shù)據(jù)庫的修改。這就是“先寫日志文件”的原則。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)返回18第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.5恢復(fù)策略

一、事務(wù)故障的恢復(fù)事務(wù)故障是指事務(wù)在運(yùn)行至正常終止點(diǎn)前被中止，這時(shí)恢復(fù)子系統(tǒng)應(yīng)利用日志文件撤消（Undo）此事務(wù)已對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行的修改。事務(wù)故障的恢復(fù)是由系統(tǒng)自動(dòng)完成的，對(duì)用戶是透明的。系統(tǒng)的恢復(fù)步驟是：

〔1〕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(wù)的更新操作。

〔2〕對(duì)該事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作。即將日志記錄中“更新前的值”寫入數(shù)據(jù)庫。這樣，如果記錄中是插入操作，則相當(dāng)于做刪除操作（因此時(shí)“更新前的值”為空）。若記錄中是刪除操作，則做插入操作，若是修改操作，則相當(dāng)于用修改前值代替修改后值。

〔3〕繼續(xù)反向掃描日志文件，查找該事務(wù)的其他更新操作，并做同樣處理。

〔4〕如此處理下去，直至讀到此事務(wù)的開始標(biāo)記，事務(wù)故障恢復(fù)就完成了。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)19第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.5恢復(fù)策略

二、系統(tǒng)故障的恢復(fù)系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)庫不一致狀態(tài)的原因有兩個(gè)，一是未完成事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新可能已寫入數(shù)據(jù)庫，二是已提交事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新可能還留在緩沖區(qū)沒來得及寫入數(shù)據(jù)庫。因此恢復(fù)操作就是要撤消故障發(fā)生時(shí)未完成的事務(wù)，重做已完成的事務(wù)。系統(tǒng)故障的恢復(fù)是由系統(tǒng)在重新啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)完成的，不需要用戶干預(yù)。系統(tǒng)的恢復(fù)步驟是：

〔1〕正向掃描日志文件，找出在故障發(fā)生前已經(jīng)提交事務(wù)，記入重做（Redo）隊(duì)列。同時(shí)找出故障發(fā)生時(shí)尚未完成的事務(wù)，記入撤消隊(duì)列。

〔2〕對(duì)撤消隊(duì)列中的各個(gè)事務(wù)進(jìn)行撤消(Undo)處理。進(jìn)行Undo處理的方法是：反向掃描日志文件，對(duì)每個(gè)Undo事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作，即將日志記錄中“更新前的值”寫入數(shù)據(jù)庫。

〔3〕對(duì)重做隊(duì)列中的各個(gè)事務(wù)進(jìn)行重做(Redo)處理。

進(jìn)行Redo處理的方法是：正向掃描日志文件，對(duì)每個(gè)Redo事務(wù)重新執(zhí)行日志文件登記的操作。即將日志記錄中“更新后的值”寫入數(shù)據(jù)庫。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)20第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.5恢復(fù)策略

三、介質(zhì)故障的恢復(fù)發(fā)生介質(zhì)故障磁盤上的物理數(shù)據(jù)和日志文件被破壞，這是最嚴(yán)重的一種故障，方法是重裝數(shù)據(jù)庫，然后重做已完成的事務(wù)。具體地步驟是：

〔1〕裝入最新的后備副本，使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到最近轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的一致性狀態(tài)。對(duì)于動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫副本，還須同時(shí)裝入轉(zhuǎn)儲(chǔ)開始時(shí)刻的日志文件副本，利用恢復(fù)系統(tǒng)故障的方法（即Redo+Undo），才能將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到一致性狀態(tài)。

〔2〕裝入相應(yīng)的日志文件副本，重做已完成的事務(wù)。即：首先，掃描日志文件，找出故障發(fā)生時(shí)已提交的事務(wù)的標(biāo)識(shí)，將其記入重做隊(duì)列；然后，正向掃描日志文件，對(duì)重做隊(duì)列中的所有事務(wù)進(jìn)行重做處理。即將日志記錄中“更新后的值”寫入數(shù)據(jù)庫。這樣就可以將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)至故障前某一時(shí)刻的一致狀態(tài)了。介質(zhì)故障的恢復(fù)需要DBA介入。需要重裝最近轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫副本和有關(guān)的各日志文件副本，執(zhí)行系統(tǒng)提供的恢復(fù)命令，具體的恢復(fù)操作仍由DBMS完成。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)21第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.6具有檢索點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)

利用日志技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫恢復(fù)時(shí)，恢復(fù)子系統(tǒng)必須搜索日志，確定哪些事務(wù)需要Redo，哪些事務(wù)需要Undo。一般來說需要檢查所有日志記錄。這樣做存在兩個(gè)問題：

1.搜索整個(gè)日志將耗費(fèi)大量的時(shí)間。

2.很多需要Redo處理的事務(wù)實(shí)際上已經(jīng)將它們的更新操作結(jié)果寫到數(shù)據(jù)庫中了，然而恢復(fù)子系統(tǒng)又重新執(zhí)行了這些操作，浪費(fèi)了大量時(shí)間。為了解決這些問題，發(fā)展了具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)。這種技術(shù)在日志文件中增加一類新的記錄－－檢查點(diǎn)記錄（CheckPoint），增加一個(gè)重新開始文件，并讓恢復(fù)子系統(tǒng)在登錄日志文件期間動(dòng)態(tài)地維護(hù)日志。

檢查點(diǎn)記錄的內(nèi)容包括：

1．建立檢查點(diǎn)時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單。

2．這些事務(wù)最近一個(gè)日志記錄的地址。重新開始文件用來記錄各個(gè)檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)22第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.6具有檢索點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)

動(dòng)態(tài)維護(hù)日志文件的方法：周期性地執(zhí)行如下操作：建立檢查點(diǎn)，保存數(shù)據(jù)庫狀態(tài)。具體步驟是：

1.將當(dāng)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。

2.在日志文件中寫入一個(gè)檢查點(diǎn)記錄。

3.將當(dāng)前數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的所有數(shù)據(jù)記錄寫入磁盤的數(shù)據(jù)庫中。

4.把檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址寫入一個(gè)重新開始文件?；謴?fù)子系統(tǒng)可以定期或不定期地建立檢查點(diǎn)保存數(shù)據(jù)庫狀態(tài)。檢查點(diǎn)可以按照預(yù)定的一個(gè)時(shí)間間隔建立，如每隔一小時(shí)建立一個(gè)檢查點(diǎn)；也可以按照某種規(guī)則建立檢查點(diǎn)，如日志文件寫n條記錄建立一個(gè)檢查點(diǎn)。使用檢查點(diǎn)方法可以改善恢復(fù)效率。當(dāng)事務(wù)T在一個(gè)檢查點(diǎn)之前提交，T對(duì)數(shù)據(jù)庫所做的修改一定都已寫入數(shù)據(jù)庫，寫入時(shí)間是在這個(gè)檢查點(diǎn)建立之前或在這個(gè)檢查點(diǎn)建立之時(shí)。這樣，在進(jìn)行恢復(fù)處理時(shí)，沒有必要對(duì)事務(wù)T執(zhí)行REDO操作。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)23第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.6具有檢索點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)

系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)恢復(fù)子系統(tǒng)將根據(jù)事務(wù)的不同狀態(tài)采取不同的恢復(fù)策略。第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)24第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.6具有檢索點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)

系統(tǒng)使用檢查點(diǎn)方法進(jìn)行恢復(fù)的步驟：

〔1〕從重新開始文件中找到最后一個(gè)檢查點(diǎn)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個(gè)檢查點(diǎn)記錄。

〔2〕由該檢查點(diǎn)記錄得到檢查點(diǎn)建立時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單Active-List。建立兩個(gè)事務(wù)隊(duì)列:

Undo-List:需要執(zhí)行Undo操作的事務(wù)集合；

Redo-List:需要執(zhí)行Redo操作的事務(wù)集合；把Active-List暫時(shí)放入U(xiǎn)ndo-List隊(duì)列，Redo-List隊(duì)列暫為空。

〔3〕從檢查點(diǎn)開始正向掃描日志文件新開始的事務(wù)Ti，把Ti暫時(shí)放入U(xiǎn)ndo-List隊(duì)列；提交的事務(wù)Tj，把Tj從Undo-List隊(duì)列移到Redo-List隊(duì)列；直到日志文件結(jié)束。

〔4〕對(duì)Undo-List中的每個(gè)事務(wù)執(zhí)行Undo操作,對(duì)Redo-List中的每個(gè)事務(wù)執(zhí)行Redo操作。

第七章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)25第二十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.7數(shù)據(jù)庫鏡像

介質(zhì)故障是對(duì)系統(tǒng)影響最為嚴(yán)重的一種故障。系統(tǒng)出現(xiàn)介質(zhì)故障后，用戶應(yīng)用全部中斷，恢復(fù)起來也比較費(fèi)時(shí)。而且DBA必須周期性地轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫，加重了DBA的負(fù)擔(dān)。如果不及時(shí)而正確地轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫，一旦發(fā)生介質(zhì)故障，會(huì)造成較大的損失。

隨著磁盤容量越來越大，價(jià)格越來越便宜，為避免介質(zhì)故障影響數(shù)據(jù)庫的可用性，許多數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)庫鏡像（Mirror）功能用于數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。即根據(jù)DBA的要求，自動(dòng)把整個(gè)數(shù)據(jù)庫或其中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)復(fù)制到另一個(gè)磁盤上。每當(dāng)主數(shù)據(jù)庫更新時(shí)，DBMS自動(dòng)把更新后的數(shù)據(jù)復(fù)制過去，即DBMS自動(dòng)保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)的一致性。這樣，一旦出現(xiàn)介質(zhì)故障，可由鏡像磁盤繼續(xù)提供使用，同時(shí)DBMS自動(dòng)利用鏡像磁盤數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)，不需要關(guān)閉系統(tǒng)和重裝數(shù)據(jù)庫副本。