1、瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,第十二章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,.1 事務(wù)的基本概念,一、事務(wù)定義 二、事務(wù)的特性,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,一、事務(wù)(Transaction),定義 一個(gè)數(shù)據(jù)庫操作序列 一個(gè)不可分割的工作單位 恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位 事務(wù)和程序比較 在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，一個(gè)事務(wù)可以是一條或多條SQL語句,也可以包含一個(gè)或多個(gè)程序。 一個(gè)程序通常包含多個(gè)事務(wù),

2、瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,定義事務(wù),顯式定義方式 BEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSACTION SQL 語句1 SQL 語句1 SQL 語句2 SQL 語句2 。 。 COMMIT ROLLBACK 隱式方式 當(dāng)用戶沒有顯式地定義事務(wù)時(shí)， DBMS按缺省規(guī)定自動(dòng)劃分事務(wù),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,二、事務(wù)的特性(ACID特性),事務(wù)的ACID特性： 原子性（Atomicity） 一致性（Consistency） 隔離性（Isola

3、tion） 持續(xù)性（Durability ）,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述,故障是不可避免的 系統(tǒng)故障：計(jì)算機(jī)軟、硬件故障 人為故障：操作員的失誤、惡意的破壞等。 數(shù)據(jù)庫的恢復(fù) 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)(亦稱為一致狀態(tài)或完整狀態(tài)),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,故障的種類,事務(wù)內(nèi)部的故障 系統(tǒng)故障 介質(zhì)故障 計(jì)算機(jī)病毒,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,一、事務(wù)內(nèi)部

4、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(見下面轉(zhuǎn)賬事 務(wù)的例子) 有的是非預(yù)期的,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,事務(wù)內(nèi)部的故障（續(xù)）,例如，銀行轉(zhuǎn)賬事務(wù)，這個(gè)事務(wù)把一筆金額從一個(gè)賬戶甲轉(zhuǎn)給另一個(gè)賬戶乙。 BEGIN TRANSACTION 讀賬戶甲的余額BALANCE； BALANCE=BALANCE-AMOUNT；(AMOUNT 為轉(zhuǎn)賬金額) 寫回BALANCE； 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 讀賬戶乙的余額BALA

5、NCE1； BALANCE1=BALANCE1+AMOUNT； 寫回BALANCE1； COMMIT； ,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,事務(wù)內(nèi)部的故障（續(xù)）,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)，例如只把賬戶甲的余額減少了而沒有把賬戶乙的余額增加。 在這段程序中若產(chǎn)生賬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，撤銷已作的修改，恢復(fù)數(shù)據(jù)庫到正確狀態(tài)。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,事務(wù)內(nèi)部的故障（續(xù)）,事務(wù)內(nèi)部

6、更多的故障是非預(yù)期的，是不能由應(yīng)用程序處理的。 運(yùn)算溢出 并發(fā)事務(wù)發(fā)生死鎖而被選中撤銷該事務(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)故障的恢復(fù)：撤消事務(wù)（UNDO）,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,二、系統(tǒng)故障,系統(tǒng)故障 稱為軟故障，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)。 整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行突然被破壞 所有正在運(yùn)行的事務(wù)都非正常終止 不破壞數(shù)據(jù)庫 內(nèi)存中數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)的信息全部丟失,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,系統(tǒng)故障的常見

7、原因,特定類型的硬件錯(cuò)誤（如CPU故障） 操作系統(tǒng)故障 DBMS代碼錯(cuò)誤 系統(tǒng)斷電,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,系統(tǒng)故障的恢復(fù),發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，事務(wù)未提交 恢復(fù)策略：強(qiáng)行撤消（UNDO）所有未完成事務(wù) 發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，事務(wù)已提交，但緩沖區(qū)中的信息尚未完全寫回到磁盤上。 恢復(fù)策略：重做（REDO）所有已提交的事務(wù),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,三、介質(zhì)故障,介質(zhì)故障 稱為硬故障，指外存故障 磁盤損壞 磁頭碰撞 操作系統(tǒng)的某種潛在錯(cuò)誤 瞬時(shí)強(qiáng)磁場(chǎng)干擾,瓊州學(xué)院電子信

8、息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,介質(zhì)故障的恢復(fù),裝入數(shù)據(jù)庫發(fā)生介質(zhì)故障前某個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)副本 重做自此時(shí)始的所有成功事務(wù)，將這些事務(wù)已提交的結(jié)果重新記入數(shù)據(jù)庫,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,四、計(jì)算機(jī)病毒,計(jì)算機(jī)病毒 一種人為的故障或破壞，是一些惡作劇者研制的一種計(jì)算機(jī)程序 可以繁殖和傳播 危害 破壞、盜竊系統(tǒng)中的數(shù)據(jù) 破壞系統(tǒng)文件,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,故障小結(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)

9、據(jù)庫本身被破壞 二是數(shù)據(jù)庫沒有被破壞，但數(shù)據(jù)可能不正確，這是由于事務(wù)的運(yùn)行被非正常終止造成的。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,4 恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù),恢復(fù)操作的基本原理：冗余 利用存儲(chǔ)在系統(tǒng)其它地方的冗余數(shù)據(jù)來重建數(shù)據(jù)庫中已被破壞或不正確的那部分?jǐn)?shù)據(jù) 恢復(fù)機(jī)制涉及的關(guān)鍵問題 如何建立冗余數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)（backup） 登錄日志文件（logging） 如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫恢復(fù),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,4.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ),一、什么是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 二、轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法,瓊

10、州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,一、什么是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ),轉(zhuǎn)儲(chǔ)是指DBA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，備用的數(shù)據(jù)稱為后備副本或后援副本 如何使用 數(shù)據(jù)庫遭到破壞后可以將后備副本重新裝入 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),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,二、轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法,1靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)與動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 2海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ) 3轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法小結(jié),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ),在系統(tǒng)中無運(yùn)行事

11、務(wù)時(shí)進(jìn)行的轉(zhuǎn)儲(chǔ)操作 轉(zhuǎn)儲(chǔ)開始時(shí)數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài) 轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間不允許對(duì)數(shù)據(jù)庫的任何存取、修改活動(dòng) 得到的一定是一個(gè)數(shù)據(jù)一致性的副本 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單 缺點(diǎn)：降低了數(shù)據(jù)庫的可用性 轉(zhuǎn)儲(chǔ)必須等待正運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束 新的事務(wù)必須等轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ),轉(zhuǎn)儲(chǔ)操作與用戶事務(wù)并發(fā)進(jìn)行 轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間允許對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存取或修改 優(yōu)點(diǎn) 不用等待正在運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束 不會(huì)影響新事務(wù)的運(yùn)行 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的缺點(diǎn) 不能保證副本中的數(shù)據(jù)正確有效 例在轉(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

12、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,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ),利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)得到的副本進(jìn)行故障恢復(fù) 需要把動(dòng)態(tài)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 后備副本加上日志文件才能把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到某一時(shí)刻的正確狀態(tài),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,2海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ),海量轉(zhuǎn)儲(chǔ): 每次轉(zhuǎn)儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)庫 增量轉(zhuǎn)儲(chǔ): 只轉(zhuǎn)儲(chǔ)上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)后更新過的數(shù)據(jù) 海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)比較 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)往往更方便 但

13、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,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,3轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法小結(jié),轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法分類,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,4.2 登記日志文件,一、日志文件的格式和內(nèi)容 二、日志文件的作用 三、登記日志文件,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,一、日志文件的格式和內(nèi)容,什么是日志文件 日志文件(log)是用來記錄事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新操作的文 件 日志文件的格式 以記錄為單位的

14、日志文件 以數(shù)據(jù)塊為單位的日志文件,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,日志文件的格式和內(nèi)容（續(xù)）,以記錄為單位的日志文件內(nèi)容 各個(gè)事務(wù)的開始標(biāo)記(BEGIN TRANSACTION) 各個(gè)事務(wù)的結(jié)束標(biāo)記(COMMIT或ROLLBACK) 各個(gè)事務(wù)的所有更新操作 以上均作為日志文件中的一個(gè)日志記錄 (log record),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,日志文件的格式和內(nèi)容（續(xù)）,以記錄為單位的日志文件，每條日志記錄的內(nèi)容 事務(wù)標(biāo)識(shí)（標(biāo)明是哪個(gè)事務(wù)） 操作類型（插入、刪

15、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）,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,日志文件的格式和內(nèi)容（續(xù)）,以數(shù)據(jù)塊為單位的日志文件，每條日志記錄的內(nèi)容 事務(wù)標(biāo)識(shí)（標(biāo)明是那個(gè)事務(wù)） 被更新的數(shù)據(jù)塊,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,二、日志文件的作用,進(jìn)行事務(wù)故障恢復(fù) 進(jìn)行系統(tǒng)故障恢復(fù) 協(xié)助后備副本進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Da

16、tabase System,利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本和日志文件進(jìn)行恢復(fù),靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 運(yùn)行事務(wù) 正常運(yùn)行 Ta Tb Tf 重裝后備副本 利用日志文件恢復(fù) 繼續(xù)運(yùn)行 恢復(fù) ,登記日志文件,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本和日志文件進(jìn)行恢復(fù)（續(xù)）,上圖中： 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) 重新運(yùn)行自TbTf時(shí)刻的所有更新事務(wù)，把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到故障發(fā)生前的一致狀態(tài),瓊

17、州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,三、登記日志文件,基本原則 登記的次序嚴(yán)格按并行事務(wù)執(zhí)行的時(shí)間次序 必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫 寫日志文件操作：把表示這個(gè)修改的日志記錄 寫到日志文件 寫數(shù)據(jù)庫操作：把對(duì)數(shù)據(jù)的修改寫到數(shù)據(jù)庫中,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,登記日志文件（續(xù)）,為什么要先寫日志文件 寫數(shù)據(jù)庫和寫日志文件是兩個(gè)不同的操作 在這兩個(gè)操作之間可能發(fā)生故障 如果先寫了數(shù)據(jù)庫修改，而在日志文件中沒有登記下這個(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

18、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,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,5 恢復(fù)策略,5.1 事務(wù)故障的恢復(fù) 5.2 系統(tǒng)故障的恢復(fù) 10.5.3 介質(zhì)故障的恢復(fù),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,5.1 事務(wù)故障的恢復(fù),事務(wù)故障：事務(wù)在運(yùn)行至正常終止點(diǎn)前被終止 恢復(fù)方法 由恢復(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)由系統(tǒng)自動(dòng)完成，對(duì)用戶是透明的，不需要用戶干預(yù),瓊州學(xué)院電子信

19、息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,事務(wù)故障的恢復(fù)步驟,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。 插入操作， “更新前的值”為空，則相當(dāng)于做刪除操作 刪除操作，“更新后的值”為空，則相當(dāng)于做插入操作 若是修改操作，則相當(dāng)于用修改前值代替修改后值,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,事務(wù)故障的恢復(fù)步驟,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

20、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。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,5.2 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 未完成事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新已寫入數(shù)據(jù)庫 已提交事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新還留在緩沖區(qū)沒來得及寫入數(shù)據(jù)庫 恢復(fù)方法 1. Undo 故障發(fā)生時(shí)未完成的事務(wù) 2. Redo 已完成的事務(wù) 系統(tǒng)故障的恢復(fù)由系統(tǒng)在重新啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)完成，不需要用戶干預(yù),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟,1.正向掃描日志文件（即從頭掃描日

21、志文件） 重做(REDO) 隊(duì)列: 在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù) 這些事務(wù)既有BEGIN TRANSACTION記錄，也有COMMIT記錄 撤銷 (Undo)隊(duì)列:故障發(fā)生時(shí)尚未完成的事務(wù) 這些事務(wù)只有BEGIN TRANSACTION記錄，無相應(yīng)的COMMIT記錄,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟,2. 對(duì)撤銷(Undo)隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行撤銷(UNDO)處理 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(Redo)隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行重做(REDO)處理 正向

22、掃描日志文件，對(duì)每個(gè)REDO事務(wù)重新執(zhí)行登記的操作 即將日志記錄中“更新后的值”寫入數(shù)據(jù)庫,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,5.3 介質(zhì)故障的恢復(fù),1.重裝數(shù)據(jù)庫 2.重做已完成的事務(wù),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）,恢復(fù)步驟 1. 裝入最新的后備數(shù)據(jù)庫副本(離故障發(fā)生時(shí)刻最近的轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本) ，使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到最近一次轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的一致性狀態(tài)。 對(duì)于靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫副本，裝入后數(shù)據(jù)庫即處于一致性狀態(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)時(shí)刻的日志文件

23、副本，利用與恢復(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)。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）,2. 裝入有關(guān)的日志文件副本(轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束時(shí)刻的日志文件副本) ，重做已完成的事務(wù)。 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。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,介質(zhì)故障的恢復(fù)（續(xù)）,介質(zhì)故障的恢復(fù)需要DB

24、A介入 DBA的工作 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,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,6 具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù),一、問題的提出 二、檢查點(diǎn)技術(shù) 三、利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,一、問題的提出,兩個(gè)問題 搜索整個(gè)日志將耗費(fèi)大量的時(shí)間 REDO處理：重新執(zhí)行，浪費(fèi)了大量時(shí)間,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,解決方

25、案,具有檢查點(diǎn)（checkpoint）的恢復(fù)技術(shù) 在日志文件中增加檢查點(diǎn)記錄（checkpoint） 增加重新開始文件 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,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,二、檢查點(diǎn)技術(shù),檢查點(diǎn)記錄的內(nèi)容 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 重新開始文件的內(nèi)容 記錄各個(gè)檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,檢查點(diǎn)技術(shù)（續(xù)）,具有檢查點(diǎn)的日志文件和重新開始文件,瓊州學(xué)院電子信息

26、工程學(xué)院,An Introduction to Database System,動(dòng)態(tài)維護(hù)日志文件的方法,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,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,建立檢查點(diǎn),恢復(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) 定期 按照預(yù)定的一個(gè)時(shí)間間隔，如每隔一

27、小時(shí)建立一個(gè)檢查點(diǎn) 不定期 按照某種規(guī)則，如日志文件已寫滿一半建立一個(gè)檢查點(diǎn),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,三、利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略,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) 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,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）,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,瓊州學(xué)院

28、電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）,T1：在檢查點(diǎn)之前提交 T2：在檢查點(diǎn)之前開始執(zhí)行，在檢查點(diǎn)之后故障點(diǎn)之前提交 T3：在檢查點(diǎn)之前開始執(zhí)行，在故障點(diǎn)時(shí)還未完成 T4：在檢查點(diǎn)之后開始執(zhí)行，在故障點(diǎn)之前提交 T5：在檢查點(diǎn)之后開始執(zhí)行，在故障點(diǎn)時(shí)還未完成 恢復(fù)策略： T3和T5在故障發(fā)生時(shí)還未完成，所以予以撤銷 T2和T4在檢查點(diǎn)之后才提交，它們對(duì)數(shù)據(jù)庫所做的修改在故障發(fā)生時(shí)可能還在緩沖區(qū)中，尚未寫入數(shù)據(jù)庫，所以要REDO T1在檢查點(diǎn)之前已提交，所以不必執(zhí)行REDO操作,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Intr

29、oduction to Database System,利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)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,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）,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 REDO-LIST 把ACTIVE-LIST暫時(shí)放入U(xiǎn)NDO-LIST隊(duì)列，REDO隊(duì)列暫為空。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Datab

30、ase System,利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略（續(xù)）,3.從檢查點(diǎn)開始正向掃描日志文件，直到日志文件結(jié)束 如有新開始的事務(wù)Ti，把Ti暫時(shí)放入U(xiǎn)NDO-LIST隊(duì)列 如有提交的事務(wù)Tj，把Tj從UNDO-LIST隊(duì)列移到REDO-LIST隊(duì)列 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,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,10.7 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，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)庫的可用性 介質(zhì)故障恢復(fù)比較費(fèi)時(shí) 為預(yù)防介質(zhì)故障，DBA必須周期性地轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫 提高數(shù)

31、據(jù)庫可用性的解決方案 數(shù)據(jù)庫鏡像（Mirror）,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）,數(shù)據(jù)庫鏡像 DBMS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 DBMS自動(dòng)保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)庫的一致性 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（如下圖所示）,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫鏡像的用途,出現(xiàn)介質(zhì)故障時(shí) 可由鏡

32、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(如下圖所示),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）,沒有出現(xiàn)故障時(shí) 可用于并發(fā)操作 一個(gè)用戶對(duì)數(shù)據(jù)加排他鎖修改數(shù)據(jù)，其他用戶可以讀鏡像數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)，而不必等待該用戶釋放鎖,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫鏡像（續(xù)）,頻繁地復(fù)制數(shù)據(jù)自然會(huì)降低系統(tǒng)運(yùn)行效率 在實(shí)際應(yīng)用中用戶往往只選擇對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)和日志文件鏡像，而不是對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行鏡像,瓊州學(xué)院電子信息

33、工程學(xué)院,An Introduction to Database System,10.8 小結(jié),如果數(shù)據(jù)庫只包含成功事務(wù)提交的結(jié)果，就說數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài)。保證數(shù)據(jù)一致性是對(duì)數(shù)據(jù)庫的最基本的要求。 事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位 DBMS保證系統(tǒng)中一切事務(wù)的原子性、一致性、隔離性和持續(xù)性,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,小結(jié)（續(xù)）,DBMS必須對(duì)事務(wù)故障、系統(tǒng)故障和介質(zhì)故障進(jìn)行恢復(fù) 恢復(fù)中最經(jīng)常使用的技術(shù)：數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ)和登記日志文件 恢復(fù)的基本原理：利用存儲(chǔ)在后備副本、日志文件和數(shù)據(jù)庫鏡像中的冗余數(shù)據(jù)來重建數(shù)據(jù)庫,瓊州學(xué)院電子信息工程

34、學(xué)院,An Introduction to Database System,小結(jié)（續(xù)）,常用恢復(fù)技術(shù) 事務(wù)故障的恢復(fù) UNDO 系統(tǒng)故障的恢復(fù) UNDO + REDO 介質(zhì)故障的恢復(fù) 重裝備份并恢復(fù)到一致性狀態(tài) + REDO,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,小結(jié)（續(xù)）,提高恢復(fù)效率的技術(shù) 檢查點(diǎn)技術(shù) 可以提高系統(tǒng)故障的恢復(fù)效率 可以在一定程度上提高利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)備份進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)的效率 鏡像技術(shù) 鏡像技術(shù)可以改善介質(zhì)故障的恢復(fù)效率,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,SQ

35、L SERVER2000 備份與恢復(fù)技術(shù),瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫備份還原,數(shù)據(jù)庫安全運(yùn)行對(duì)于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)來說是至關(guān)重要的，特別是銀行、證券、股票、電信等重要的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，必須做到萬無一失。數(shù)據(jù)庫備份是數(shù)據(jù)庫安全運(yùn)行的主要手段，重要數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)將用到在線備份、數(shù)據(jù)庫鏡像、服務(wù)器后援等高級(jí)備份技術(shù)。此處只介紹簡單、基本的數(shù)據(jù)庫備份還原技能：磁盤文件完全備份、定時(shí)自動(dòng)磁盤文件完全備份和數(shù)據(jù)庫還原，對(duì)于更高級(jí)的數(shù)據(jù)庫備份技術(shù)等到讀者真正需要時(shí)再自行探討。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction t

36、o Database System,備份數(shù)據(jù)庫,備份是指將數(shù)據(jù)庫復(fù)制到一個(gè)專門的備份服務(wù)器、活動(dòng)磁盤或者其他能足夠長期存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的介質(zhì)上作為副本。一旦數(shù)據(jù)庫因意外而遭損壞，這些備份可用來還原數(shù)據(jù)庫。,1.使用企業(yè)管理器備份數(shù)據(jù)庫,【演練10.12】使用企業(yè)管理器將“教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫”備份到“e:數(shù)據(jù)庫備份教學(xué)成績數(shù)據(jù)庫備份.bak”文件。,(1)在【e:】創(chuàng)建文件夾“數(shù)據(jù)庫備份”,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,備份數(shù)據(jù)庫,(2)打開企業(yè)管理器，展開【SQL Server組】|【(LOCAL)】|【數(shù)據(jù)庫】，右擊“教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)

37、庫”，單擊【所有任務(wù)】、【備份數(shù)據(jù)庫】命令，則彈出【SQL Server 備份 教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫】對(duì)話框，如圖10.36(2)所示。,(3)單擊【添加】按鈕，彈出【選擇備份目的】對(duì)話框，如圖10.36(3)所示，在【文件名】文本框中輸入“e:數(shù)據(jù)庫備份教學(xué)成績數(shù)據(jù)庫備份.bak”，單擊【確定】按鈕完成添加。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,備份數(shù)據(jù)庫,(4)在如圖10.36(4)所示的對(duì)話框中，在【備份】選項(xiàng)組中選擇【數(shù)據(jù)庫完全】單選按鈕，在【重寫】選項(xiàng)組中選擇【追加到媒體】單選按鈕將新的備份添加到備份設(shè)備中，也可以選擇【重寫現(xiàn)

38、有媒體】單選按鈕用新的備份來覆蓋原來的備份。,(5)單擊【確定】按鈕開始備份，完成數(shù)據(jù)庫備份后彈出提示對(duì)話框，如圖10.36(5)所示。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,備份數(shù)據(jù)庫,(1)SQL Server 2000支持在線備份，因此通常情況下可以一邊進(jìn)行備份，一邊進(jìn)行其他操作，但是在備份過程中不允許執(zhí)行創(chuàng)建或刪除數(shù)據(jù)庫文件、創(chuàng)建索引、執(zhí)行非日志操作和自動(dòng)或手工縮小數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)庫文件大小等操作。,(2) SQL Server支持?jǐn)?shù)據(jù)庫-完整、數(shù)據(jù)庫-差異、事務(wù)日志、文件和文件組備份類型。完整數(shù)據(jù)庫備份是指數(shù)據(jù)庫的完整副本，包括數(shù)

39、據(jù)文件和事務(wù)日志的整個(gè)數(shù)據(jù)庫。差異數(shù)據(jù)庫備份是指僅備份自上次數(shù)據(jù)庫備份之后修改過的數(shù)據(jù)庫頁。,【知識(shí)點(diǎn)】,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,備份數(shù)據(jù)庫,(3)備份設(shè)備是指用于存放備份數(shù)據(jù)的設(shè)備。包括磁盤設(shè)備(操作系統(tǒng)下的磁盤文件)、命名管道設(shè)備和磁帶備份設(shè)備。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,備份數(shù)據(jù)庫,2.使用T-SQL語句備份數(shù)據(jù)庫,【導(dǎo)例10.7】如何使用T-SQL語句編寫備份數(shù)據(jù)庫的腳本？將【master】備份到“e:數(shù)據(jù)庫備份master.bak”文件，將“教

40、學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫”備份到“e:數(shù)據(jù)庫備份教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫備份.bak”文件。,(1)數(shù)據(jù)庫備份語法格式： backup database 數(shù)據(jù)庫名 to 備份設(shè)備名 | disk=物理磁盤文件名,【知識(shí)點(diǎn)】,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,備份數(shù)據(jù)庫,(2)只有授予sysadmin固定服務(wù)器角色或db_owner、db_backupoperator固定數(shù)據(jù)庫角色的成員才可執(zhí)行backup database語句。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,2 數(shù)據(jù)庫定時(shí)自動(dòng)備份

41、,【演練10.13】使用企業(yè)管理器設(shè)置數(shù)據(jù)庫自動(dòng)定時(shí)備份：在每天凌晨3:00夜深人靜、連接用戶最少的時(shí)候開始將“教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫”備份到“e:數(shù)據(jù)庫備份教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫每日備份.bak”文件。,(1)打開企業(yè)管理器，展開【SQL Server組】|【(LOCAL)】|【數(shù)據(jù)庫】，右擊“教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫”，單擊【所有任務(wù)】|【備份數(shù)據(jù)庫】命令，彈出【SQL Server 備份教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫】對(duì)話框，在【名稱】文本框中輸入“教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫 每天備份”，單擊【添加】按鈕，彈出【選擇備份目的】對(duì)話框，在【文件名】文本框中輸入“e:數(shù)據(jù)庫備份教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫每日備份.bak”，單擊【確定

42、】按鈕完成添加，如圖10.37所示。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,4.2 數(shù)據(jù)庫定時(shí)自動(dòng)備份,(2)在【SQL Server 備份教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫】對(duì)話框中，在【備份】選項(xiàng)組中選擇【數(shù)據(jù)庫完全】單選按鈕，在【重寫】選項(xiàng)組中選擇【重寫現(xiàn)有媒體】單選按鈕，用新的備份來覆蓋原來的備份，選擇【調(diào)度】復(fù)選框并單擊右面【】按鈕，彈出【編輯調(diào)度】對(duì)話框，在【名稱】文本框中輸入“每日3時(shí)備份調(diào)度”，在【調(diào)度類型】選項(xiàng)組單擊【更改】按鈕，彈出【編輯反復(fù)出現(xiàn)的作業(yè)調(diào)度】對(duì)話框，如圖10.38(3)所示，然后發(fā)生頻率選擇【每天】和【1】天、每日頻

43、率選擇【一次發(fā)生于】和【3:00:00】、持續(xù)時(shí)間填寫開始日期和選中【無結(jié)束日期】單選按鈕，單擊【確定】按鈕完成時(shí)間設(shè)置，在【編輯調(diào)度】對(duì)話框中單擊【確定】按鈕返回。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,2 數(shù)據(jù)庫定時(shí)自動(dòng)備份,(3)在【SQL Server 備份教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫】對(duì)話框中，單擊【確定】按鈕完成備份設(shè)置。如果【SQL Server代理】服務(wù)器未啟動(dòng)，會(huì)彈出如圖10.39(2)所示的提示框，然后展開【SQL Server組】|【(LOCAL)】|【管理】，右擊【SQL Server代理】，單擊【啟動(dòng)】命令啟動(dòng)代理服務(wù)器

44、，如圖10.39所示。如果不存在“e:數(shù)據(jù)庫備份”文件夾，需在【e:】創(chuàng)建文件夾“數(shù)據(jù)庫備份”。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,2 數(shù)據(jù)庫定時(shí)自動(dòng)備份,【導(dǎo)例10.8】使用企業(yè)管理器建立數(shù)據(jù)庫自動(dòng)定時(shí)備份T-SQL腳本：在每天凌晨3:00夜深人靜、連接用戶最少的時(shí)候開始將“教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫”備份到“e:數(shù)據(jù)庫備份教學(xué)成績管理數(shù)據(jù)庫每日備份yyyymmdd.bak”文件，其中yyyymmdd表示備份時(shí)的日期。,瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院,An Introduction to Database System,2 數(shù)據(jù)庫定時(shí)自動(dòng)備份,(1)啟動(dòng)企業(yè)管理器，展開【SQL Ser