《数据库原理与技术》-第64章数据库的恢复课件.ppt
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- 数据库原理与技术 数据库 原理 技术 64 恢复 课件
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1、n数据库系统中的数据是由数据库系统中的数据是由DBMS统一管理和控统一管理和控制的,为了适应数据共享的环境,制的,为了适应数据共享的环境,DBMS必须必须提供数据保护能力,以保证数据库中数据的安提供数据保护能力,以保证数据库中数据的安全可靠和正确有效。全可靠和正确有效。n数据保护数据保护n安全性安全性n完整性完整性n并发控制并发控制n数据库恢复数据库恢复6.4 数据库的恢复6.4.1 事务的基本概念事务的基本概念6.4.2 数据库恢复概述数据库恢复概述6.4.3 故障的种类故障的种类6.4.4 恢复的实现技术恢复的实现技术6.4.5 恢复策略恢复策略6.4.6 具有检查点的恢复技术具有检查点的
2、恢复技术6.4.7 数据库镜像数据库镜像6.4.1 事务的基本概念事务的基本概念一、什么是事务一、什么是事务二、如何定义事务二、如何定义事务三、事务的特性三、事务的特性一、什么是事务一、什么是事务n事务事务(Transaction)是用户定义的一个数据库操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一个不可分割的工作单位n事务和程序是两个概念事务和程序是两个概念n在关系数据库中,一个事务可以是一条在关系数据库中,一个事务可以是一条SQL语句,语句,一组一组SQL语句或整个程序语句或整个程序n一个应用程序通常包含多
3、个事务一个应用程序通常包含多个事务n事务是恢复和并发控制的基本单位事务是恢复和并发控制的基本单位二、如何定义事务二、如何定义事务n显式定义方式显式定义方式 BEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSACTION SQL 语句语句1 SQL 语句语句1 SQL 语句语句2 SQL 语句语句2 。COMMIT ROLLBACKn隐式方式隐式方式当用户没有显式地定义事务时,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按缺省规定自动划分事务事务结束事务结束COMMIT事务正常结束事务正常结束 提交提交事务的所有操作(事务的所有操作(读读+更新更新)事务中所有对数据库的更新
4、事务中所有对数据库的更新永久永久生效生效ROLLBACK事务异常终止事务异常终止n事务运行的过程中发生了故障,不能继续执行事务运行的过程中发生了故障,不能继续执行回滚事务的所有回滚事务的所有更新更新操作操作n事务滚回到事务滚回到开始开始时的状态时的状态三、事务的特性三、事务的特性(ACID特性特性)事务的事务的ACID特性:特性:n原子性(原子性(Atomicity)n一致性(一致性(Consistency)n隔离性(隔离性(Isolation)n持续性(持续性(Durability)1.原子性原子性n事务是数据库的逻辑工作单位事务是数据库的逻辑工作单位n事务中包括的诸操作要么都做,要么都不做
5、事务中包括的诸操作要么都做,要么都不做2.一致性一致性事务执行的结果必须是使数据库从一个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变到另一个一致性状态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数据库中只包含成功事务提交的结果不一致状态不一致状态:数据库中包含失败事务的结果数据库中包含失败事务的结果一一致性与原子性致性与原子性银行转帐:从帐号银行转帐:从帐号A中取出一万元,存入帐号中取出一万元,存入帐号B。n定义一个事务,该事务包括两个操作定义一个事务,该事务包括两个操作 B=B+1 A=A-1BAn这两个操作要么全做,要么全不做这两个操作要么全做,
6、要么全不做n全做或者全不做,数据库都处于一致性状态。全做或者全不做,数据库都处于一致性状态。n如果只做一个操作,数据库就处于不一致性状态如果只做一个操作,数据库就处于不一致性状态。3.隔离性隔离性对并发执行而言对并发执行而言一个事务的执行不能被其他事务干扰一个事务的执行不能被其他事务干扰n一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发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事务是隔离的n并发执行的各个事务之间不能互相干扰并发执行的各个事务之间不能互相干扰T1的修改被的修改被T2覆盖了!覆盖了!读读A=16 AA-3写回写回A=13 读读A=16 AA-1 写回写回A=15 T2T14.持
7、续性持续性n持续性也称永久性(持续性也称永久性(Permanence)n一个事务一旦提交,它对数据库中数据的改一个事务一旦提交,它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。变就应该是永久性的。n接下来的其他操作或故障不应该对其执行结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。果有任何影响。事务的特性事务的特性 n保证事务保证事务ACID特性是事务处理的任务特性是事务处理的任务n破坏事务破坏事务ACID特性的因素特性的因素n多个事务并行运行时,不同事务的操作交叉执行多个事务并行运行时,不同事务的操作交叉执行n事务在运行过程中被强行停止事务在运行过程中被强行停止6.4.2 数据库恢复概述数据库
8、恢复概述n故障是不可避免的故障是不可避免的n计算机硬件故障计算机硬件故障n系统软件和应用软件的错误系统软件和应用软件的错误n操作员的失误操作员的失误n恶意的破坏恶意的破坏n故障的影响故障的影响n运行事务非正常中断运行事务非正常中断n破坏数据库破坏数据库数据库恢复概述(续)数据库恢复概述(续)n数据库管理系统对故障的对策数据库管理系统对故障的对策nDBMS提供恢复子系统提供恢复子系统n保证故障发生后,能把数据库中的数据从错保证故障发生后,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误状态恢复到某种逻辑一致的状态n保证事务保证事务ACIDn恢复技术是衡量系统优劣的重要指标恢复技术是衡量系统
9、优劣的重要指标一、事务故障一、事务故障n什么是事务故障什么是事务故障n某个事务在运行过程中由于种种原因未运行至正常某个事务在运行过程中由于种种原因未运行至正常终止点就夭折了终止点就夭折了n事务故障的常见原因事务故障的常见原因n输入数据有误输入数据有误n运算溢出运算溢出n违反了某些完整性限制违反了某些完整性限制n某些应用程序出错某些应用程序出错n并行事务发生死锁并行事务发生死锁n。事务故障的恢复事务故障的恢复n发生事务故障时,夭折的事务可能已把发生事务故障时,夭折的事务可能已把对数据库的部分修改写回磁盘对数据库的部分修改写回磁盘n事务故障的恢复:事务故障的恢复:撤消事务(撤消事务(UNDO)n强
10、行回滚(强行回滚(ROLLBACK)该事务)该事务n清除该事务对数据库的所有修改,使得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这个事务象根本没有启动过一样二、系统故障二、系统故障n什么是系统故障什么是系统故障n整个系统的正常运行突然被破坏整个系统的正常运行突然被破坏n所有正在运行的事务都非正常终止所有正在运行的事务都非正常终止n内存中数据库缓冲区的信息全部丢失内存中数据库缓冲区的信息全部丢失n外部存储设备上的数据未受影响外部存储设备上的数据未受影响系统故障的常见原因系统故障的常见原因n操作系统或操作系统或DBMS代码错误代码错误n操作员操作失误操作员操作失误n特定类型的硬
11、件错误(如特定类型的硬件错误(如CPU故障)故障)n突然停电突然停电系统故障的恢复系统故障的恢复n 清除尚未完成的事务对数据库的所有修改清除尚未完成的事务对数据库的所有修改n系统系统重新启动时重新启动时,恢复程序要强行撤消,恢复程序要强行撤消(UNDO)所有未完成事务)所有未完成事务n将缓冲区中已完成事务提交的结果写入数据库将缓冲区中已完成事务提交的结果写入数据库n系统系统重新启动时重新启动时,恢复程序需要重做,恢复程序需要重做(REDO)所有已提交的事务)所有已提交的事务三、介质故障三、介质故障n硬件故障使存储在外存中的数据部分丢硬件故障使存储在外存中的数据部分丢失或全部丢失失或全部丢失n介
12、质故障比前两类故障的可能性小得多,介质故障比前两类故障的可能性小得多,但破坏性大得多但破坏性大得多介质故障的常见原因介质故障的常见原因n硬件故障硬件故障n磁盘损坏磁盘损坏n磁头碰撞磁头碰撞n操作系统的某种潜在错误操作系统的某种潜在错误n瞬时强磁场干扰瞬时强磁场干扰介质故障的恢复介质故障的恢复n装入装入数据库发生介质故障前某个时刻的数据库发生介质故障前某个时刻的数据数据副本副本n重做自此时始的所有重做自此时始的所有成功事务成功事务,将这些,将这些事务已提交的结果重新记入数据库事务已提交的结果重新记入数据库恢复操作的基本原理恢复操作的基本原理n恢复操作的基本原理:恢复操作的基本原理:冗余冗余n利用
13、利用存储在系统其它地方的存储在系统其它地方的冗余数据冗余数据来来重建重建数据库中已被破坏或不正确的那部分数据数据库中已被破坏或不正确的那部分数据n恢复的实现技术:复杂恢复的实现技术:复杂n一个大型数据库产品,恢复子系统的代码要一个大型数据库产品,恢复子系统的代码要占全部代码的占全部代码的10%以上以上6.4.4 恢复的实现技术恢复的实现技术恢复机制涉及的关键问题恢复机制涉及的关键问题1.如何建立冗余数据如何建立冗余数据n数据转储(数据转储(backup)n登录日志文件(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如何利用这些冗余数据实施数据库恢复一、什么是转储一、什么是
14、转储n转储是指转储是指DBA将整个数据库复制到磁带或另一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。个磁盘上保存起来的过程。n这些备用的数据文本称为后备副本或后援副本。这些备用的数据文本称为后备副本或后援副本。6.4.4.1 数据转储数据转储转储转储 故障发生点故障发生点 转储转储 运行事务运行事务 正常运行正常运行 Ta Ta Tb Tb Tf Tf 重装后备副本重装后备副本 重新运行事务重新运行事务恢复恢复 三、转储方法三、转储方法1静态转储与动态转储静态转储与动态转储2海量转储与增量转储海量转储与增量转储3转储方法小结转储方法小结二、转储的用途二、转储的用途1静态转储静态转储n在
15、系统中无运行事务时进行转储在系统中无运行事务时进行转储n转储开始时数据库处于一致性状态转储开始时数据库处于一致性状态n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、修改活动修改活动n优点:优点:实现简单实现简单n缺点:缺点:降低了数据库的可用性降低了数据库的可用性n转储必须等用户事务结束转储必须等用户事务结束n新的事务必须等转储结束新的事务必须等转储结束利用静态转储副本进行恢复利用静态转储副本进行恢复 故障发生点故障发生点 静态静态转储转储 运行事务运行事务 正常运行正常运行 Ta Ta Tb Tb Tf Tf 重装后备副本重装后备副本 恢复恢复 动态转储动态转储n转储操
16、作与用户事务并发进行转储操作与用户事务并发进行n转储期间允许对数据库进行存取或修改转储期间允许对数据库进行存取或修改n优点优点n不用等待正在运行的用户事务结束不用等待正在运行的用户事务结束n不会影响新事务的运行不会影响新事务的运行n动态转储的缺点动态转储的缺点n不能保证副本中的数据正确有效不能保证副本中的数据正确有效动态转储动态转储n利用动态转储得到的副本进行故障恢复利用动态转储得到的副本进行故障恢复n需要把动态转储期间各事务对数据库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,建立日志文件的修改活动登记下来,建立日志文件n后备副本加上日志文件才能把数据库后备副本加上日志文件才能把数据库
17、恢复到某一时刻的正确状态恢复到某一时刻的正确状态利用动态转储副本进行恢复利用动态转储副本进行恢复 运行事务运行事务 故障发生点故障发生点 动态动态转储转储 运行事务运行事务 正常运行正常运行 Ta Ta Tb Tb Tf Tf重装后备副本重装后备副本 利用日志文件恢复利用日志文件恢复恢复恢复 利用动态转储副本进行恢复利用动态转储副本进行恢复 Ta Ta Tb Tb Tf Tf 动态动态转储转储 运行事务运行事务 故障发生点故障发生点正常运行正常运行 登记日志文件登记日志文件 登记新日志文件登记新日志文件 转储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重装后备副本,然后利用转
18、储的日志文件恢复恢复到一恢复到一 致性状态致性状态2海量转储与增量转储海量转储与增量转储n海量转储海量转储:每次转储全部数据库每次转储全部数据库n增量转储增量转储:只转储上次转储后更新过的数据只转储上次转储后更新过的数据n海量转储与增量转储比较海量转储与增量转储比较n从恢复角度看,使用海量转储得到的后备副从恢复角度看,使用海量转储得到的后备副本进行恢复往往更方便本进行恢复往往更方便n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更有效则增量转储方式更实用更有效3转储方法小结转储方法小结n转储方法分类转储方法分类 转储状态转储状态动态转储动态转储
19、静态转储静态转储转储转储方式方式海量转储海量转储动态海量转储动态海量转储静态海量转储静态海量转储增量转储增量转储动态增量转储动态增量转储静态增量转储静态增量转储转储策略转储策略n应定期进行数据转储,制作后备副本。应定期进行数据转储,制作后备副本。n但转储又是十分耗费时间和资源的,不能频繁进行。但转储又是十分耗费时间和资源的,不能频繁进行。nDBA应该根据数据库使用情况确定适当的转储周期和应该根据数据库使用情况确定适当的转储周期和转储方法。转储方法。例:例:n每天晚上进行动态增量转储每天晚上进行动态增量转储n每周进行一次动态海量转储每周进行一次动态海量转储n每月进行一次静态海量转储每月进行一次静
20、态海量转储6.4.4.2 登记日志文件登记日志文件一、日志文件的内容一、日志文件的内容二、日志文件的用途二、日志文件的用途三、登记日志文件的原则三、登记日志文件的原则一、日志文件的内容一、日志文件的内容1.什么是日志文件什么是日志文件日志文件日志文件(log)是用来记录事务对数据库的是用来记录事务对数据库的更新操作的文件更新操作的文件2.日志文件的格式日志文件的格式以记录为单位的日志文件以记录为单位的日志文件以数据块为单位的日志文件以数据块为单位的日志文件日志文件的内容(续)日志文件的内容(续)3.日志文件内容日志文件内容n各个事务的开始标记各个事务的开始标记(BEGIN TRANSACTIO
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