第10章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)要點事務(wù)的概念和性質(zhì)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)故障的種類及對數(shù)據(jù)庫的影響數(shù)據(jù)庫恢復(fù)的目的和實現(xiàn)技術(shù)10.1事務(wù)的基本概念事務(wù)（Transaction）用戶定義的一個對數(shù)據(jù)庫讀寫操作序列。一個不可分割的工作單位。數(shù)據(jù)庫恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中通常有多個事務(wù)并行運行。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，事務(wù)可以是一條、一組SQL語句，或整個程序。SQL語言中定義事務(wù)的語句事務(wù)的開始和結(jié)束可以由用戶顯式控制。如果用戶沒有定義，則由DBMS按缺省規(guī)定自動劃分事務(wù)。SQL定義事務(wù)的語句Begintransaction(事務(wù)開始)Commit(事務(wù)提交，正常結(jié)束，將更新結(jié)果寫入磁盤)Rollback(事務(wù)回滾，撤銷事務(wù)中所有已完成的更新)BEGINTRANSACTION

讀賬戶甲的余額balance;balance=balance–amount;//amount為轉(zhuǎn)賬金額

if(balance<0)then{打印‘金額不足，不能轉(zhuǎn)賬’；

ROLLBACK;//撤銷剛才的修改，恢復(fù)事務(wù)

}else{讀賬戶乙的金額balance1;balance1=balance1+amount;

寫回balance1;

COMMIT;}事務(wù)示例事務(wù)的性質(zhì)(ACID特性）原子性(Atomicity)事務(wù)中的操作要么都做，要么都不做(AllorNone)一致性(Consistency)事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須使數(shù)據(jù)庫從一個一致性狀態(tài)變到另一個一致性狀態(tài)與原子性密切相關(guān)隔離性(Isolation)并發(fā)執(zhí)行的各事務(wù)不能相互干擾持續(xù)性/永久性(Durability)事務(wù)一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫的更新不再受后繼操作或故障的影響★

DBMS中事務(wù)處理必須保證其ACID特性，這樣才能保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的安全和正確事務(wù)型DBMS中必備的機制事務(wù)是恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位?；謴?fù)機制與并發(fā)控制機制的提出（解決ACID特征可能遭遇到的破壞）事務(wù)在運行過程中因某種故障被強行終止，數(shù)據(jù)庫一致性被破壞，需進行恢復(fù)。多個事務(wù)并行運行時，不同事務(wù)的各種操作交叉進行，為保證各事務(wù)的執(zhí)行互不干擾，需進行并發(fā)控制。10.2數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述數(shù)據(jù)庫由于某些故障發(fā)生可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫被破壞或影響數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一致性(或完整性、正確性)。數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)的目的：當系統(tǒng)運行過程中發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某個一致狀態(tài)，它是數(shù)據(jù)庫可靠性的保證。數(shù)據(jù)庫恢復(fù)機制是衡量某DBMS系統(tǒng)性能的指標之一，對系統(tǒng)可靠性起決定作用，對運行效率有很大影響。10.3故障的種類事務(wù)內(nèi)部故障事務(wù)在運行至正常終止點(commit或rollback)前被終止。包括能由事務(wù)所在程序處理的，如條件不滿足等不能由事務(wù)所在程序處理的，如運算溢出等系統(tǒng)故障(system)系統(tǒng)重啟、OS故障、DBMS代碼錯誤、掉電等。介質(zhì)故障(medium)磁盤損壞等。計算機病毒(virus)各類故障對數(shù)據(jù)庫的可能影響數(shù)據(jù)庫被破壞，使數(shù)據(jù)庫中全部或部分數(shù)據(jù)丟失。如介質(zhì)故障、計算機病毒等。數(shù)據(jù)庫沒有被破壞，但因事務(wù)的運行被非正常終止而使數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)失去一致性。如事務(wù)內(nèi)部故障、系統(tǒng)故障、計算機病毒等。10.4恢復(fù)的實現(xiàn)技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)的基本原理利用存儲在系統(tǒng)別處的冗余數(shù)據(jù)來重建。恢復(fù)技術(shù)的兩個關(guān)鍵問題如何建立冗余數(shù)據(jù)？數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲登錄日志文件如何利用冗余數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)據(jù)庫？對不同故障采用不同的恢復(fù)策略數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲由DBA定義適當?shù)霓D(zhuǎn)儲周期，定期進行磁盤備份形成后備副本，具體方法如下示意：轉(zhuǎn)儲狀態(tài)動態(tài)轉(zhuǎn)儲靜態(tài)轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)儲方式海量轉(zhuǎn)儲動態(tài)海量轉(zhuǎn)儲靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲增量轉(zhuǎn)儲動態(tài)增量轉(zhuǎn)儲靜態(tài)增量轉(zhuǎn)儲每次轉(zhuǎn)儲全部數(shù)據(jù)庫每次轉(zhuǎn)儲更新過的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲和用戶事務(wù)可以并發(fā)執(zhí)行轉(zhuǎn)儲期間不執(zhí)行任何用戶事務(wù)登記日志文件日志文件用于記錄事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新操作。

日志記錄的內(nèi)容主要包括：1、事務(wù)標識及操作對象2、操作類型（插入、修改、刪除）3、更新前數(shù)據(jù)的舊值

4、更新后數(shù)據(jù)的新值

登記日志文件必須遵循的原則登記的次序嚴格按并發(fā)事務(wù)執(zhí)行的時間次序；必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫(WriteAfterLogging,WAL)。數(shù)據(jù)庫恢復(fù)通常綜合數(shù)據(jù)庫后備副本和日志文件將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)至某個一致狀態(tài)(視轉(zhuǎn)儲方法而定)恢復(fù)時，對故障發(fā)生時已提交的事務(wù)進行重做(Redo，再執(zhí)行)，而對未提交的事務(wù)進行撤銷(Undo，逆操作)正常運行：靜態(tài)轉(zhuǎn)儲運行事務(wù)故障發(fā)生點登記日志文件TaTbTf介質(zhì)故障恢復(fù)：重裝后備副本利用日志文件恢復(fù)事務(wù)繼續(xù)運行登記日志文件第11章并發(fā)控制

并發(fā)控制機制的提出當多個用戶并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫時可能出現(xiàn)多個事務(wù)同時存取同一數(shù)據(jù)的情況，并發(fā)控制機制將對這些并發(fā)操作加以控制以保證每個事務(wù)的ACID特性，確保數(shù)據(jù)庫的一致性。并發(fā)控制機制是衡量某DBMS系統(tǒng)性能的指標之一。（文件時代不支持并發(fā)機制）11.1并發(fā)控制概述這種數(shù)據(jù)庫的不一致是由并發(fā)操作引起的。并發(fā)操作引起的數(shù)據(jù)不一致性包括三類：丟失修改、不可重復(fù)讀和讀臟數(shù)據(jù)。機票數(shù)量AA=16讀讀A=A-1A=A-1A=15A=15售票點售票點A=16A=16出售1出售1事務(wù)T1事務(wù)T2例子并發(fā)操作引起的丟失修改丟失修改事務(wù)T1對數(shù)據(jù)的修改被事務(wù)T2的修改覆蓋。T1讀A=16A=A-1寫回A＝15T2讀A=16A=A-1寫回A＝15“后完成的事務(wù)覆蓋了其他早期事務(wù)對數(shù)據(jù)的修改”并發(fā)操作引起的不可重復(fù)讀不可重復(fù)讀事務(wù)T1讀取某一數(shù)據(jù)后，事務(wù)T2對其做了修改，當T1按同樣條件再讀時得到不同的值。事務(wù)T1讀取某些數(shù)據(jù)后，事務(wù)T2刪除(或插入)了一些記錄，當T1按同樣條件再讀時發(fā)現(xiàn)少(或多)了一些記錄。T1讀A=1,B=2求A+B=3讀A=1,B=4求A+B=5T2讀B=2B=B*2寫回B=4“部分值被其他事務(wù)修改導(dǎo)致讀數(shù)驗算錯誤”并發(fā)操作引起的讀“臟”數(shù)據(jù)讀“臟”數(shù)據(jù)事務(wù)T1修改了某數(shù)據(jù)并寫回磁盤，事務(wù)T2讀取了同一數(shù)據(jù)后，T1由于某種原因被撤銷，被修改的值復(fù)原，此時T2讀到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不一致。T1讀C=1C=C*2寫回C=2ROLLBACKC恢復(fù)為1T2讀C=2“讀取未提交事務(wù)的過程數(shù)據(jù)”小結(jié)

產(chǎn)生上述三類不一致性的主要原因并發(fā)操作破壞了事務(wù)的隔離性，事務(wù)間相互干擾并發(fā)控制的主要技術(shù)：封鎖

并發(fā)控制就是要用正確的方式調(diào)度并發(fā)操作11.2封鎖概念事務(wù)T在對某個數(shù)據(jù)對象(如數(shù)據(jù)庫、表、記錄等)操作之前，首先向系統(tǒng)發(fā)出加鎖請求以便獲得對數(shù)據(jù)對象相應(yīng)的控制。在事務(wù)T釋放它所獲得的鎖之前，其他事務(wù)不能更新此數(shù)據(jù)對象。鎖的類型排它鎖(eXclusivelock)：寫鎖若事務(wù)T對數(shù)據(jù)對象A加上X鎖，則只允許T讀取和修改A，其它任何事務(wù)都不能再對A加任何類型的鎖，直到T釋放A上的鎖。共享鎖(Sharelock)：讀鎖若事務(wù)T對數(shù)據(jù)對象A加上S鎖，則事務(wù)T可以讀A但不能修改A，其它事務(wù)只能再對A加S鎖，而不能加X鎖，直到T釋放A上的S鎖。鎖的相容矩陣Y：相容的請求N：不相容的請求T2T1XS-XS-T2T1XS-XNNYSNYY-YYY11.3封鎖協(xié)議有了兩種基本封鎖，還需要什么約定？具體的實施規(guī)則——封鎖協(xié)議封鎖協(xié)議的概念何時申請加鎖、持鎖時間、何時釋放等規(guī)則。不同的封鎖協(xié)議所達到的系統(tǒng)一致性級別不同。三個級別的封鎖協(xié)議一級封鎖協(xié)議內(nèi)容：事務(wù)T在修改數(shù)據(jù)R之前必須先對其加X

鎖，直至事務(wù)結(jié)束。讀數(shù)據(jù)無須加任何類型鎖評價：是否可解決丟失修改？可重復(fù)讀？讀臟數(shù)據(jù)？

可防止×不能保證×不能防三個級別的封鎖協(xié)議二級封鎖協(xié)議內(nèi)容：讀數(shù)據(jù)前需加S鎖，讀完即釋放；兼容一級封鎖協(xié)議評價：是否可解決丟失修改？可重復(fù)讀？讀臟數(shù)據(jù)？

可防止×不能保證

可防止三個級別的封鎖協(xié)議三級封鎖協(xié)議內(nèi)容：讀數(shù)據(jù)前加S鎖直至事務(wù)結(jié)束；兼容一級封鎖協(xié)議評價：是否可解決丟失修改？可重復(fù)讀？讀臟數(shù)據(jù)？

可防止

能保證

可防11.4活鎖和死鎖問題活鎖舉例說明：事務(wù)T1封鎖