3.4備份和還原數(shù)據(jù)庫教學設計人教-中圖版高中信息技術選擇性必修3數(shù)據(jù)管理與分析

第3章數(shù)據(jù)管理3.4備份和還原數(shù)據(jù)庫教學設計教學背景信息科技是現(xiàn)代科學技術領域的重要部分，主要研究以數(shù)字形式表達的信息及其應用中的科學原理、思維方法、處理過程和工程實現(xiàn)。當代高速發(fā)展的信息科技對全球經(jīng)濟、社會和文化發(fā)展起著越來越重要的作用。義務教育信息科技課程具有基礎性、實踐性和綜合性，為高中階段信息技術課程的學習奠定基礎。信息科技課程旨在培養(yǎng)科學精神和科技倫理，提升自主可控意識，培育社會主義核心價值觀，樹立總體國家安全觀，提升數(shù)字素養(yǎng)與技能。教材分析本節(jié)課的教學內(nèi)容選自人教/地圖出版社選擇性必修3數(shù)據(jù)管理與分析第3章數(shù)據(jù)管理3.4備份和還原數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)管理是利用計算機硬件和軟件技術對數(shù)據(jù)進行有效的收集、存儲、處理和應用的過程，其目的在于充分有效地發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用。數(shù)據(jù)管理目前在整個社會中有廣泛的應用，大到政務管理、國防科研、航天科技，小到校園一卡通、圖書管理系統(tǒng)等。本章介紹目前應用廣泛的數(shù)據(jù)管理技術——關系數(shù)據(jù)庫（本書所提的數(shù)據(jù)庫默認是關系數(shù)據(jù)庫）系統(tǒng)。從數(shù)據(jù)庫管理工具、數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建與維護，到利用結(jié)構(gòu)化查詢語言（structuredquerylanguage，SQL）實現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢，再到數(shù)據(jù)庫的備份和還原，從而認識數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)管理中的重要作用。教學目標1.了解數(shù)據(jù)備份的重要性，知道數(shù)據(jù)庫備份的含義。2.學會利用數(shù)據(jù)庫備份功能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的備份，確保數(shù)據(jù)的安全和完整。3.學會根據(jù)備份數(shù)據(jù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的還原，確保在數(shù)據(jù)庫發(fā)生意外時能夠及時恢復。教學重點與難點教學重點:了解數(shù)據(jù)備份的重要性，知道數(shù)據(jù)庫備份的含義。教學難點:學會根據(jù)備份數(shù)據(jù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的還原，確保在數(shù)據(jù)庫發(fā)生意外時能夠及時恢復。教學方法與教學手段案例分析法、講授法、任務驅(qū)動法。教學過程問題導入體驗探索數(shù)據(jù)丟失的遭遇【案例1】李瀟有一天獨自外出，他和父母約定一個小時后給家里打個。但過了約定時間，父母等不到他的，也打不通他的。雖然最后聯(lián)系上了，但也讓父母頗為擔心。事后通過新聞才知道，一個通信技術公司由于誤操作，導致幾十萬用戶數(shù)據(jù)丟失，用戶的通信業(yè)務也受到了影響。【案例2】小明喜歡攝影，外出旅游時拍了幾千幅照片，但是回家后忘了及時導出來保存。過幾天發(fā)現(xiàn)，相機存儲卡出現(xiàn)了故障，照片無法讀取，他痛心無比?！景咐?】王博在單位負責人事數(shù)據(jù)庫的更新維護。有一天由于他的誤操作，把員工薪資數(shù)據(jù)刪除了，導致當月無法按時發(fā)放工資。他也因此受到相應的處罰。討論：你有數(shù)據(jù)丟失的遭遇嗎？或者你聽說過哪些數(shù)據(jù)丟失的事件？數(shù)據(jù)丟失會帶來什么樣的后果？在數(shù)據(jù)管理中，數(shù)據(jù)安全防范意識的培養(yǎng)尤為重要。例如，我們的、計算機或移動硬盤中都存儲著很多重要的數(shù)據(jù)，如通信錄、照片、視頻、文檔等。你是否想過：突然壞了或丟了怎么辦？存儲在里面的數(shù)據(jù)還能完好無損地找回來嗎？該怎么做才會盡可能地找回更多更完整的數(shù)據(jù)？對于隱私數(shù)據(jù)，又該如何設置數(shù)據(jù)保護方式呢？增強數(shù)據(jù)保護意識，掌握備份方法是根本。數(shù)據(jù)丟失常見的原因數(shù)據(jù)丟失常見的原因有以下幾種。數(shù)據(jù)保護意識不強如果平時缺乏足夠的數(shù)據(jù)保護意識，就有可能因為意外導致數(shù)據(jù)丟失。尤其是一些重要資料，如果沒有及時備份，一旦出現(xiàn)問題，都可能造成無法挽回的損失。“體驗探索”案例2中的小明就遇到這種情況。設備故障硬盤和系統(tǒng)在使用過程中偶爾會出現(xiàn)一些意外，軟件也隨時有崩潰的風險。這些意外都有可能導致數(shù)據(jù)丟失。人為誤操作在日常工作中，人為的誤操作會導致數(shù)據(jù)安全受到很大的影響，例如，一些誤格式化、誤分區(qū)、誤刪除等操作引發(fā)的文件丟失。在“體驗探索”案例3的情況中，就屬于人為誤操作造成的數(shù)據(jù)丟失。總的來說，在數(shù)據(jù)丟失事件中，關鍵還是人的意識。只要我們具備及時備份、多次備份的意識，并按照正常的操作流程來完成日常工作，就能把數(shù)據(jù)丟失的損失程度降到最低。思考活動如何避免小概率錯誤導致的數(shù)據(jù)丟失在“云”上備份數(shù)據(jù)已成為很多個人和組織備份數(shù)據(jù)的一種途徑（圖3.4.1）。但一家提供云服務的知名公司，卻把一個大客戶放在其云服務器上的數(shù)據(jù)全部丟失了，且無法恢復。據(jù)該公司披露的信息顯示，該故障起源于因磁盤靜默錯誤導致的單副本數(shù)據(jù)錯誤，再加上數(shù)據(jù)遷移過程中的兩次不規(guī)范操作，導致云盤三個副本安全機制失效，最終導致客戶數(shù)據(jù)的完整性受損。據(jù)分析，這次事故是因為運維人員為了盡快完成搬遷任務、降低倉庫使用率，違規(guī)關閉數(shù)據(jù)校驗，違規(guī)對源倉庫進行數(shù)據(jù)回收而引起的。思考：事件的發(fā)生，歸根結(jié)底是人為的因素還是技術的因素？在實際工作中，對于非常重要的數(shù)據(jù)，如何避免因為小概率錯誤而導致的數(shù)據(jù)丟失？常見的備份方法任何原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)丟失或損壞都將帶來不可彌補和無法估量的損失。在所有保護數(shù)據(jù)安全的戰(zhàn)略中，數(shù)據(jù)備份是最基礎的工作。數(shù)據(jù)備份，就是把數(shù)據(jù)從原來存儲的地方復制到其他地方的操作，其目的就是在設備發(fā)生故障或發(fā)生其他威脅數(shù)據(jù)安全的災害時保護數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)遭受破壞的程度降到最低。例如，小明和幾個同學合作，為學校食堂建立了一個數(shù)據(jù)庫，用來管理食材、食譜、學生等數(shù)據(jù)，從而幫助食堂提高管理水平。當數(shù)據(jù)庫里存儲了大量的數(shù)據(jù)時，無法分清楚哪些數(shù)據(jù)重要、哪些不重要，為了防止數(shù)據(jù)丟失，他們應該如何選擇備份方法？下面就來介紹幾種常用的備份方法：全備份、增量備份、差異備份、實時備份和定時備份（表3.4.1）。在實際應用中，要根據(jù)具體情況合理選擇恰當?shù)姆椒?。?.4.1數(shù)據(jù)備份的方法方法簡單定義主要優(yōu)點主要缺點全備份對某一時間點的系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)進行備份備份的數(shù)據(jù)全面完整,只需利用一份副本就可以恢復全部數(shù)據(jù)備份的數(shù)據(jù)量大，消耗的存儲空間多，備份過程慢增量備份對新增加和修改的文件進行備份（與前一次備份比較）與全備份結(jié)合，可以在使用較少存儲空間的同時能夠?qū)?shù)據(jù)進行全部備份備份一環(huán)扣一環(huán)，若中間一個備份數(shù)據(jù)丟失，將導致還原數(shù)據(jù)庫時失敗或數(shù)據(jù)不完整差異備份對上一次全備份之后有變化的數(shù)據(jù)進行備份只需對第一次全備份和最后一次差異備份進行數(shù)據(jù)還原每一次的差異備份是在上一次的差異備份數(shù)據(jù)上進行累加備份，備份文件的容量一般也是逐漸增加實時備份利用主數(shù)據(jù)庫服務器和從數(shù)據(jù)庫服務器，通過同步日志事件備份數(shù)據(jù)若主服務器出故障時,從服務器可以替代主服務器，減少還原數(shù)據(jù)的時間，提高了效率實時備份需要2臺或多臺服務器，相比較其他的備份方式，成本較高定時備份固定的時間間隔進行數(shù)據(jù)備份一定程度上減輕了管理員的工作量規(guī)劃時間點之外的其他突發(fā)事件不能自動備份，還需要人工結(jié)合其他備份方式數(shù)據(jù)的備份是一個長期的過程，而恢復數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)還原）只在事故發(fā)生后進行。恢復可以被看作備份的逆過程，恢復程度的好壞很大程度依賴于備份的完整性。因此，我們應該重視數(shù)據(jù)的備份，確保數(shù)據(jù)的安全。實踐活動鞏固數(shù)據(jù)備份的知識與操作1.與同學一起討論，分析各種數(shù)據(jù)備份方法的特點。2.了解各種備份方法對應的常用備份工具有哪些。3.為小明的項目團隊制訂一個數(shù)據(jù)備份的方案。備份與還原數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫的備份是數(shù)據(jù)備份的一個重要方面。在數(shù)據(jù)庫備份中，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（如MySQL、SQLServer等）不同，備份的命令和步驟會有一定的差別。接下來介紹用MySQL實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫備份的方法。閱讀拓展MySQL數(shù)據(jù)庫備份前的準備BinLog是MySQL實時記錄數(shù)據(jù)變化的日志文件。在MySQL中，要實現(xiàn)備份和還原，需要開啟BinLog，開啟方法如下。1.找到MySQL的配置文件my.ini（默認在“C:\ProgramData\MySQL\MySQLServer5.7”）。2.打開my.ini文件，在[mysqld]小節(jié)中找到“#BinaryLogging”，將下面的“#logbin”設置為“l(fā)ogbin=mysqlbin”。3.重新啟動MySQL。備份策略的選擇不同的數(shù)據(jù)庫備份類型各有優(yōu)缺點。針對較小的數(shù)據(jù)庫，可以采取每天全備份的策略；針對較大的數(shù)據(jù)庫，可以采用定期“全備份＋日志增量備份”或差異備份的策略；對于實時性要求比較高的數(shù)據(jù)庫應用（如銀行領域），可以采用實時備份。例如，對本章“學生專業(yè)規(guī)劃”數(shù)據(jù)庫進行備份，可以采用“全備份+日志增量備份”的方式。首先制訂未來一周的備份計劃（表3.4.2）。數(shù)據(jù)庫備份計劃周一18：00周二18：00周三18：00......全備份，重置日志文件增量備份1增量備份2......全備份在備份的過程中，為了防止對數(shù)據(jù)庫的寫入或修改，首先要鎖定數(shù)據(jù)庫，命令語句如下。在MySQL中對數(shù)據(jù)庫進行全備份，可以采用mysqldump命令來實現(xiàn)。該命令語句的具體格式如下。例如，要將“學生專業(yè)規(guī)劃”數(shù)據(jù)庫備份到計算機中的D盤，名稱為stu.sql，則可以寫以下命令語句。由于這里的數(shù)據(jù)庫名稱是中文，所以使用“defaultcharacterset=gb2312”參數(shù)，確保命令能被正確執(zhí)行。通過該操作，D盤會自動生成全備份文件stu.sql。當完成一次全備份后，剩下的幾天里只需要進行增量備份。增量備份的數(shù)據(jù)記錄在日志文件binlog中，所以當完成全備份操作后，應該立即將當前的日志文件存盤（如文件名稱為mysqlbin.000001），同時產(chǎn)生新的日志文件(如文件名稱為mysqlbin.000002）。那么，接下來對數(shù)據(jù)庫進行的任何操作，都將記錄在日志文件mysqlbin.000002中，而進行的第一份增量備份文件，正是這個新產(chǎn)生的mysqlbin.000002文件。對日志文件進行存盤并產(chǎn)生新日志文件的操作命令語句如下。完成日志切換后，也要記得將數(shù)據(jù)庫解鎖，命令語句如下。增量備份根據(jù)計劃表，第二天進行的增量備份，其實就是第一天對日志文件的操作，即把全備份后一天的日志文件（如mysqlbin.000002）存盤，并且產(chǎn)生新的日志文件（如mysqlbin.000003），用于記錄下一天的數(shù)據(jù)庫操作過程。第二天的增量備份，首先是鎖定數(shù)據(jù)庫，命令語句如下。將日志文件存盤并產(chǎn)生新文件，命令語句如下。解鎖數(shù)據(jù)庫，命令語句如下。最后將日志文件mysqlbin.000002保存起來。后面幾天的增量備份與該操作類似，這里不再重復敘述。實踐活動備份圖書管理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)打開圖書管理數(shù)據(jù)庫的文件，對它進行一次全備份和兩次增量備份，熟悉備份的流程和命令語句。還原數(shù)據(jù)庫備份數(shù)據(jù)庫是為了確保數(shù)據(jù)的安全，以備在數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障時可以及時恢復。根據(jù)數(shù)據(jù)備份的順序，在數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障前，存在以下幾個備份文件（表3.4.3）。全部備份文件放在新數(shù)據(jù)庫服務器的D盤中，接下來按照備份的順序進行逐個還原。（1）全備份的還原首先要新建數(shù)據(jù)庫。例如，要新建“學生專業(yè)規(guī)劃”數(shù)據(jù)庫，用于后面還原過程中將數(shù)據(jù)還原到該數(shù)據(jù)庫。命令語句如下。這個時候創(chuàng)建的新數(shù)據(jù)庫是空的數(shù)據(jù)庫。開始還原全備份的數(shù)據(jù)庫文件stu.sql，命令語句如下。至此，全備份文件已經(jīng)還原成功。但是該還原數(shù)據(jù)是到周一18:00時的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)數(shù)據(jù)，所以還要通過以下的增量備份數(shù)據(jù)還原恢復到故障時的數(shù)據(jù)狀態(tài)。（2）增量備份的還原增量備份的還原用mysqlbinlog命令，命令語句如下。例如，要還原第一個增量備份文件mysqlbin.000002，還原命令語句如下。過本次增量備份的還原，使得數(shù)據(jù)庫還原到周二18:00的狀態(tài)。同樣，對mysqlbin.000003和mysqlbin.000004增量備份文件的還原，使數(shù)據(jù)庫恢復到故障時的狀態(tài)，從而完全還原數(shù)據(jù)庫。項目實施對“學生專業(yè)規(guī)劃”數(shù)據(jù)庫進行備份一、項目活動1.制訂數(shù)據(jù)庫備份的周策略，并填寫計劃表。2.嘗試數(shù)據(jù)還原的操作。3.結(jié)合本章的學習研討以下問題：數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)庫的關系；大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)管理面臨的挑戰(zhàn)；數(shù)據(jù)備份在數(shù)據(jù)管理中的重要意義。二、項目檢查匯總本章項目學習各階段的成果，在老師的指導下，按調(diào)研論文的格式進行編輯加工和排版，并在班里進行交流和展示。論文要包含以下幾方面內(nèi)容。項目開展的背景情況。小組成員分工情況和項目工作計劃。獲取的數(shù)據(jù)（可用數(shù)據(jù)表格展示）。建立數(shù)據(jù)庫的成果（展示ER圖，寫出數(shù)據(jù)庫名稱和各個數(shù)據(jù)表名稱）。數(shù)據(jù)備份的策略?？偨Y(jié)評價1.總結(jié)本章的核心概念與關鍵能力。2.根據(jù)自己的掌握情況填寫下表。學習內(nèi)容掌握程度數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)□不了解□了解□理解建立數(shù)據(jù)的概念模型□不會□會□熟練把概念模型轉(zhuǎn)換為關系模型□不會□會□熟練創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)表□不會□會□熟練數(shù)據(jù)錄入或?qū)搿醪涣私狻趿私狻趵斫鈹?shù)據(jù)查詢□不會□會□熟練數(shù)據(jù)提取□不會□會□熟練常用的SQL語句□不了解□了解□理解備份方法和備份數(shù)據(jù)庫□不會□會□熟練3.回答以下幾個問題，對自己的學習情況進行總結(jié)與反思。（1）在本章的項目學習中，你在小組合作方面有什么體會？（2）項目實施中，涉及思考、調(diào)研、實踐、評價等環(huán)節(jié)，你表現(xiàn)較好的是哪個環(huán)節(jié)？（3）通過學習數(shù)據(jù)庫的相關知識，你是否對數(shù)據(jù)管理