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数据库第七章数据库第七章第1页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术2第七章第七章 数据库恢复技术数据库恢复技术7.1 事务的基本概念事务的基本概念7.2 故障的种类故障的种类7.3 恢复的实现技术恢复的实现技术7.4 恢复策略恢复策略7.5 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术7.6 数据库镜像数据库镜像7.7 SQL Server的恢复技术的恢复技术7.8小结小结第2页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术37.1 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n事务事务(Transaction)是用户定义的一个数据库操作序列，这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，是一个不可分割的工作单些操作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的工作单位。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，一组语句，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个事务一个应用程序通常包含多个事务n事务事务是恢复和并发控制的基本单位是恢复和并发控制的基本单位第3页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术4事务的基本概念事务的基本概念(续续)二、如何定义事务二、如何定义事务n定义事务的两种方式定义事务的两种方式n显式方式显式方式n事务的开始由用户显式控制事务的开始由用户显式控制n事务结束由用户显式控制事务结束由用户显式控制n隐式方式隐式方式n当用户没有显式地定义事务时，由当用户没有显式地定义事务时，由DBMS按缺省规定按缺省规定自动划分事务自动划分事务第4页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术5如何定义事务如何定义事务(续续)n显式定义事务显式定义事务(SQL）n事务开始事务开始BEGIN TRANSACTIONn事务结束事务结束COMMITROLLBACKnCOMMIT正常结束一个事务正常结束一个事务,使事务对数据库的更使事务对数据库的更新永久生效新永久生效nROLLBACK回卷回卷(非正常终止非正常终止)一个事务一个事务,撤消该事撤消该事务已进行的更新务已进行的更新,滚回到事务开始的状态滚回到事务开始的状态第5页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术6事务的基本概念事务的基本概念(续续)三、事务的特性三、事务的特性n事务的事务的ACID特性：特性：1.原子性（原子性（Atomicity）2.一致性（一致性（Consistency）3.隔离性（隔离性（Isolation）4.持续性（持续性（Durability）第6页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术7事务的特性事务的特性(续续)1.原子性原子性: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事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做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一致状事务执行的结果必须是使数据库从一个一致状态变到另一个一致状态态变到另一个一致状态n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n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数据库系统运行中发生故障，有些事务尚未完成就被数据库系统运行中发生故障，有些事务尚未完成就被迫中断迫中断,这些未完成事务对数据库所做的修改有一部这些未完成事务对数据库所做的修改有一部分已写入物理数据库中分已写入物理数据库中第7页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术8一致性一致性(续续)n一致性与原子性是密切相关的一致性与原子性是密切相关的例：例：银行转帐：银行转帐：从帐号从帐号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n第一个操作是从帐号第一个操作是从帐号A中减去一万元中减去一万元n第二个操作是向帐号第二个操作是向帐号B中加入一万元中加入一万元n这两个操作要么全做，要么全不做这两个操作要么全做，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如果只做一个操作则用户逻辑上就会发生错误，少如果只做一个操作则用户逻辑上就会发生错误，少了一万元，这时数据库就处于不一致性状态。了一万元，这时数据库就处于不一致性状态。第8页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术9事务的特性事务的特性(续续)3.隔离性隔离性: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一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务是隔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，并发执行的各个事务之间不能互相干扰离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰4.持续性持续性也称永久性（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变就应该一个事务一旦提交，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果有任何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影响第9页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术10事务的特性事务的特性(续续)n保证事务保证事务ACID特性是事务处理的重要任务特性是事务处理的重要任务,是是DBMS中恢中恢复机制和并发控制机制的责任复机制和并发控制机制的责任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nDBMS必须保证多个事务的交叉运行不影响这些事必须保证多个事务的交叉运行不影响这些事务务ACID特性，特别是原子性和隔离性特性，特别是原子性和隔离性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nDBMS必须保证被强行终止的事务对数据库和其他必须保证被强行终止的事务对数据库和其他事务没有任何影响事务没有任何影响第10页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术11事务的状态事务的状态第11页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术12第七章第七章 数据库恢复技术数据库恢复技术7.1 事务的基本概念事务的基本概念7.2 故障的种类故障的种类7.3 恢复的实现技术恢复的实现技术7.4 恢复策略恢复策略7.5 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术7.6 数据库镜像数据库镜像7.7 SQL Server的恢复技术的恢复技术7.8小结小结第12页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术137.2 故障的种类故障的种类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轻则造成运行事务非正常中断，影响数据库中数据的正轻则造成运行事务非正常中断，影响数据库中数据的正确性确性n重则破坏数据库，使数据库中数据部分或全部丢失。例，重则破坏数据库，使数据库中数据部分或全部丢失。例，银行转帐。银行转帐。第13页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术14数据库恢复概述数据库恢复概述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提供了恢复子系统，用来保证各种故障发生后，提供了恢复子系统，用来保证各种故障发生后，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。即保证各个事务中的操作要么全部完成，要么全状态。即保证各个事务中的操作要么全部完成，要么全部不做。部不做。n数据库系统所采用的恢复技术是否行之有效是衡量系统性数据库系统所采用的恢复技术是否行之有效是衡量系统性能优劣的重要指标。能优劣的重要指标。第14页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术157.2 故障的种类故障的种类n故障的种类故障的种类:事务故障事务故障,系统故障系统故障,介质故障介质故障一、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终止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某些某些应用程序应用程序出错出错n并行事务发生死锁并行事务发生死锁第15页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术16事务故障事务故障(续续)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对数据库的部分发生事务故障时，夭折的事务可能已把对数据库的部分修改写回磁盘。修改写回磁盘。n事务故障的恢复：事务故障的恢复：事务撤消（事务撤消（UNDO）n恢复程序要在不影响其它事务运行的情况下，强行恢复程序要在不影响其它事务运行的情况下，强行回滚（回滚（ROLLBACK）该事务，即清除该事务对数据）该事务，即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库的所有修改，使得这个事务象根本没有启动过一样样第16页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术17故障的种类故障的种类(续续)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由于某种原因造成整个系统的正常运行突然停止，致使由于某种原因造成整个系统的正常运行突然停止，致使所有正在运行的事务都以非正常方式终止。所有正在运行的事务都以非正常方式终止。n发生系统故障时，内存中数据库缓冲区的信息全部丢失，发生系统故障时，内存中数据库缓冲区的信息全部丢失，但存储在外部存储设备上的数据未受影响但存储在外部存储设备上的数据未受影响n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突然停电突然停电第17页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术18系统故障系统故障(续续)n系统故障的恢复系统故障的恢复1.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如果如果DBMS无法确定哪些事务已更新过数据库，则无法确定哪些事务已更新过数据库，则系统重新启动后，恢复程序要强行撤消系统重新启动后，恢复程序要强行撤消(UNDO)所所有未完成事务有未完成事务,使这些事务象没有运行过一样。使这些事务象没有运行过一样。2.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如果如果DBMS无法确定哪些事务的提交结果尚未写入无法确定哪些事务的提交结果尚未写入物理数据库，则系统重新启动后，恢复程序需要重物理数据库，则系统重新启动后，恢复程序需要重做做(REDO)所有已提交的事务。所有已提交的事务。第18页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术19故障的种类故障的种类(续续)三、介质故障三、介质故障n什么是介质故障什么是介质故障n硬件故障使存储在外存中的数据部分丢失或全部丢失硬件故障使存储在外存中的数据部分丢失或全部丢失n介质故障比前两类故障的可能性小得多，但破坏性最大。介质故障比前两类故障的可能性小得多，但破坏性最大。n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第19页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术20故障的种类故障的种类(续续)n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数据库发生介质故障前某个时刻的数据副本副本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，将这些事务已提交的结，将这些事务已提交的结果重新记入数据库果重新记入数据库四四.计算机病毒计算机病毒第20页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术21故障的种类小结故障的种类小结n数据库系统中各类故障对数据库的影响数据库系统中各类故障对数据库的影响n数据库本身被破坏数据库本身被破坏（介质故障）（介质故障）n数据库处于不一致状态数据库处于不一致状态n数据库中包含了未完成事务对数据库的修改（事务数据库中包含了未完成事务对数据库的修改（事务故障、系统故障）故障、系统故障）n数据库中丢失了已提交事务对数据库的修改（系统数据库中丢失了已提交事务对数据库的修改（系统故障）故障）n不同类型的故障应采用不同的恢复操作不同类型的故障应采用不同的恢复操作第21页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术22故障的种类小结故障的种类小结(续续)n恢复操作的基本原理：简单恢复操作的基本原理：简单n任何恢复操作的原理都是一样的任何恢复操作的原理都是一样的n原理：利用存储在系统其它地方的原理：利用存储在系统其它地方的冗余数据冗余数据来重建数据来重建数据库中已经被破坏或已经不正确的那部分数据库中已经被破坏或已经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一般一个大型数据库产品，恢复子系统的代码要占全部一般一个大型数据库产品，恢复子系统的代码要占全部代码的代码的10%以上以上第22页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术23第七章第七章 数据库恢复技术数据库恢复技术7.1 事务的基本概念事务的基本概念7.2 故障的种类故障的种类7.3 恢复的实现技术恢复的实现技术7.4 恢复策略恢复策略7.5 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术7.6 数据库镜像数据库镜像7.7 SQL Server的恢复技术的恢复技术7.8小结小结第23页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术247.3 恢复的实现技术恢复的实现技术n恢复技术的原理恢复技术的原理n利用存储在系统其它地方的冗余数据来修复或重建数利用存储在系统其它地方的冗余数据来修复或重建数据库中被破坏的或不正确的数据。据库中被破坏的或不正确的数据。n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n登录日志文件登录日志文件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第24页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术257.3.1 数据转储数据转储n什么是转储什么是转储转储是指转储是指DBA将整个数据库复制到磁带或另一个磁盘上保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。存起来的过程。这些备用的数据文本称为这些备用的数据文本称为后备副本或后援副本后备副本或后援副本n转储的用途：供故障恢复时使用转储的用途：供故障恢复时使用一旦系统发生故障，数据库遭到破坏，可以将后备副本重一旦系统发生故障，数据库遭到破坏，可以将后备副本重新装入，把数据库恢复起来。新装入，把数据库恢复起来。第25页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术26数据转储数据转储(续续)n恢复的程度恢复的程度n重装后备副本只能将重装后备副本只能将DB恢复到恢复到转储时转储时的状态的状态n要想恢复到故障发生时的状态，必须重新运行自转要想恢复到故障发生时的状态，必须重新运行自转储以后的所有更新事务储以后的所有更新事务例例 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 第26页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术27数据转储数据转储(续续)n转储方法转储方法:n静态转储与动态转储静态转储与动态转储n海量转储与增量转储海量转储与增量转储n静态转储静态转储:是在系统中无运行事务时进行的转储操作是在系统中无运行事务时进行的转储操作转储操作开始的时刻，数据库处于转储操作开始的时刻，数据库处于一致性状态一致性状态转储期间不允许（或不存在）对数据库的任何存取、转储期间不允许（或不存在）对数据库的任何存取、修改活动修改活动静态转储得到的静态转储得到的一定是一定是一个数据一致性的副本一个数据一致性的副本第27页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术28静态转储静态转储(续续)n静态转储的优点静态转储的优点n实现简单实现简单n静态转储的缺点静态转储的缺点n降低了数据库的可用性降低了数据库的可用性n转储必须等待用户事务结束才能进行转储必须等待用户事务结束才能进行n新的事务必须等待转储结束才能执行新的事务必须等待转储结束才能执行n利用静态转储得到的副本进行故障恢复利用静态转储得到的副本进行故障恢复n只需要把静态转储得到的后备副本装入，就能把数只需要把静态转储得到的后备副本装入，就能把数据库恢复到转储时刻的正确状态据库恢复到转储时刻的正确状态第28页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术29静态转储与动态转储静态转储与动态转储(续续)n动态转储动态转储:动态转储是指转储操作与用户事务并发进行，动态转储是指转储操作与用户事务并发进行，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动态转储的优点动态转储的优点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第29页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术30动态转储动态转储(续续)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的修改活动登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，建立记下来，建立日志文件日志文件n后备副本加上日志文件才能把数据库恢复到某一时后备副本加上日志文件才能把数据库恢复到某一时刻的正确状态刻的正确状态 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 第30页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术31数据转储数据转储(续续)n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本进行恢复从恢复角度看，使用海量转储得到的后备副本进行恢复往往更方便往往更方便n但如果数据库很大，事务处理又十分频繁，则增量转储但如果数据库很大，事务处理又十分频繁，则增量转储方式更实用更有效方式更实用更有效第31页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术32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第32页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术33转储方法小结转储方法小结(续续)n转储策略转储策略n从恢复方便角度看，应经常进行数据转储，制作后备副从恢复方便角度看，应经常进行数据转储，制作后备副本。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转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。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态海量转储第33页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术347.3.2 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n什么是日志文件什么是日志文件n日志文件日志文件(log)是用来记录事务对数据库的更新操作的文是用来记录事务对数据库的更新操作的文件。件。n日志文件的格式日志文件的格式n以记录为单位的日志文件以记录为单位的日志文件n以数据块为单位的日志文件以数据块为单位的日志文件第34页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术35日志文件的内容（续）日志文件的内容（续）n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 TRANSACTION)n各个事务的结束标记各个事务的结束标记(COMMIT或或ROLLBACK)n各个事务的所有更新操作各个事务的所有更新操作n每个事务开始的标记、每个事务的结束标记和每个更新每个事务开始的标记、每个事务的结束标记和每个更新操作均作为日志文件中的一个日志记录操作均作为日志文件中的一个日志记录(log record)第35页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术36日志文件的内容（续）日志文件的内容（续）n基于基于记录记录的日志文件的日志文件n每条日志记录的内容每条日志记录的内容n事务标识（标明是那个事务）事务标识（标明是那个事务）n操作类型（插入、删除或修改）操作类型（插入、删除或修改）n操作对象操作对象n更新前数据的旧值（对插入操作而言，此项为空值）更新前数据的旧值（对插入操作而言，此项为空值）n更新后数据的新值（对删除操作而言更新后数据的新值（对删除操作而言,此项为空值）此项为空值）第36页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术37日志文件的内容（续）日志文件的内容（续）n基于基于数据块数据块的日志文件的日志文件n每条日志记录的内容每条日志记录的内容n事务标识（标明是那个事务）事务标识（标明是那个事务）n更新前数据所在的整个数据块的值（对插入操作而更新前数据所在的整个数据块的值（对插入操作而言，此项为空值）言，此项为空值）n更新后整个数据块的值（对删除操作而言更新后整个数据块的值（对删除操作而言,此项为空此项为空值）值）第37页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术38登记日志文件登记日志文件(续续)n二、日志文件的用途二、日志文件的用途1.用途用途n进行事务故障恢复进行事务故障恢复n进行系统故障恢复进行系统故障恢复n协助后备副本进行介质故障恢复协助后备副本进行介质故障恢复第38页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术39日志文件的用途（续）日志文件的用途（续）2.与静态转储后备副本配合进行介质故障恢复与静态转储后备副本配合进行介质故障恢复n静态转储的数据已是一致性的数据静态转储的数据已是一致性的数据n如果静态转储完成后，仍能定期转储日志文件，则在如果静态转储完成后，仍能定期转储日志文件，则在出现介质故障重装数据副本后，可以利用这些日志文出现介质故障重装数据副本后，可以利用这些日志文件副本对已完成的事务进行重做处理件副本对已完成的事务进行重做处理n这样这样不必重新运行不必重新运行那些已完成的事务程序就可把数据那些已完成的事务程序就可把数据库恢复到故障前某一时刻的正确状态库恢复到故障前某一时刻的正确状态第39页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术40日志文件的用途（续）日志文件的用途（续）静态转储静态转储 运行事务运行事务故障发生点故障发生点重装后备副本重装后备副本 利用日志文件恢复事务利用日志文件恢复事务 继续运行继续运行登记日志文件登记日志文件登记日志文件登记日志文件TaTbTf正常运行正常运行介质故障恢复介质故障恢复图图7.2 利用日志文件恢复利用日志文件恢复第40页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术41日志文件的用途（续）日志文件的用途（续）3.与动态转储后备副本配合使用进行介质故障恢复与动态转储后备副本配合使用进行介质故障恢复n动态转储机制在转储数据库时，动态转储机制在转储数据库时，必须必须同时转储同一时同时转储同一时间点的日志文件，后备副本与该日志文件结合起来才间点的日志文件，后备副本与该日志文件结合起来才能将数据库恢复到一致性状态。能将数据库恢复到一致性状态。n与静态转储一样，如果动态转储完成后，仍能定期转与静态转储一样，如果动态转储完成后，仍能定期转储日志文件，则在做介质故障恢复时，可以利用这些储日志文件，则在做介质故障恢复时，可以利用这些日志文件副本进一步恢复数据库，避免重新运行事务日志文件副本进一步恢复数据库，避免重新运行事务程序。程序。第41页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术42登记日志文件登记日志文件(续续)三、登记日志文件的原则三、登记日志文件的原则n为保证数据库是可恢复的，登记日志文件时必须遵循两条原则为保证数据库是可恢复的，登记日志文件时必须遵循两条原则n登记的次序严格按并行事务执行的时间次序登记的次序严格按并行事务执行的时间次序n必须必须先写日志文件，后写数据库先写日志文件，后写数据库n写数据库操作：把对数据的修改写到数据库中写数据库操作：把对数据的修改写到数据库中n写日志文件操作：把表示这个修改的日志记录写到写日志文件操作：把表示这个修改的日志记录写到日志文件日志文件第42页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术43登记日志文件的原则（续）登记日志文件的原则（续）n为什么要先写日志文件为什么要先写日志文件n写数据库和写日志文件是两个不同的操作写数据库和写日志文件是两个不同的操作n有可能在这两个操作之间发生故障，即这两个写操作只有可能在这两个操作之间发生故障，即这两个写操作只完成了一个完成了一个n如果先写了数据库修改，而在日志文件中没有登记下这如果先写了数据库修改，而在日志文件中没有登记下这个修改，则以后就无法恢复这个修改了个修改，则以后就无法恢复这个修改了n如果先写日志，但没有修改数据库，按日志文件恢复时如果先写日志，但没有修改数据库，按日志文件恢复时只不过是多执行一次不必要的只不过是多执行一次不必要的UNDO操作，并不会影响操作，并不会影响数据库的正确性数据库的正确性第43页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术44第七章第七章 数据库恢复技术数据库恢复技术7.1 事务的基本概念事务的基本概念7.2 故障的种类故障的种类7.3 恢复的实现技术恢复的实现技术7.4 恢复策略恢复策略7.5 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术7.6 数据库镜像数据库镜像7.7 SQL Server的恢复技术的恢复技术7.8小结小结第44页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术457.4 恢复策略恢复策略n发生故障时，利用数据库发生故障时，利用数据库后备副本后备副本和和日志文件日志文件可以将数据可以将数据库恢复到故障前的某个一致状态库恢复到故障前的某个一致状态n不同的故障恢复的策略和方法不同不同的故障恢复的策略和方法不同n以下分别介绍以下分别介绍7.4.1 事务故障的恢复事务故障的恢复7.4.2 系统故障的恢复系统故障的恢复7.4.3 介质故障的恢复介质故障的恢复第45页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术467.4.1 事务故障的恢复事务故障的恢复n事务故障事务故障:事务在运行至正常终止点前被中止事务在运行至正常终止点前被中止n恢复方法恢复方法n由恢复子系统应利用日志文件撤消由恢复子系统应利用日志文件撤消(UNDO)此事务已此事务已对数据库进行的修改对数据库进行的修改n事务故障的恢复由事务故障的恢复由系统自动完成系统自动完成，不需要用户干预，不需要用户干预n恢复步骤恢复步骤1.反向反向扫描文件日志（即从最后向前扫描日志文件），查扫描文件日志（即从最后向前扫描日志文件），查找该事务的更新操作找该事务的更新操作第46页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术47事务故障的恢复（续）事务故障的恢复（续）2.对该事务的更新操作执行对该事务的更新操作执行逆操作逆操作。即将日志记录中。即将日志记录中“更更新前的值新前的值”写入数据库。写入数据库。n如果记录中是插入操作，则相当于做删除操作如果记录中是插入操作，则相当于做删除操作n若记录中是删除操作，则相当于做插入操作若记录中是删除操作，则相当于做插入操作n若是修改操作，则相当于用修改前值代替修改后值若是修改操作，则相当于用修改前值代替修改后值3.继续反向扫描日志文件，查找该事务的其他更新操作，继续反向扫描日志文件，查找该事务的其他更新操作，并做同样处理并做同样处理4.如此处理下去，直至读到此事务的如此处理下去，直至读到此事务的开始标记开始标记，事务故障，事务故障恢复就完成了恢复就完成了第47页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术487.4.2 系统故障的恢复系统故障的恢复n系统故障造成数据库不一致状态的原因系统故障造成数据库不一致状态的原因1)一些未完成事务对数据库的更新已写入数据库一些未完成事务对数据库的更新已写入数据库2)一些已提交事务对数据库的更新还留在缓冲区没来得一些已提交事务对数据库的更新还留在缓冲区没来得及写入数据库及写入数据库n恢复方法恢复方法1)撤消故障发生时未完成的事务撤消故障发生时未完成的事务2)重做已完成的事务重做已完成的事务n系统故障的恢复由系统在重新启动时系统故障的恢复由系统在重新启动时自动完成自动完成，不需要，不需要用户干预用户干预第48页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术49系统故障的恢复（续）系统故障的恢复（续）n恢复步骤恢复步骤1)正向正向扫描日志文件扫描日志文件n找出在故障发生前已经提交的事务找出在故障发生前已经提交的事务,将事务标识记入将事务标识记入重做队列重做队列n同时找出故障发生时尚未完成的事务同时找出故障发生时尚未完成的事务,将事务标识记将事务标识记入撤消队列入撤消队列 2)对撤消队列中的各个事务进行撤消对撤消队列中的各个事务进行撤消(UNDO)处理处理n反向反向扫描日志文件，对每个扫描日志文件，对每个UNDO事务的更新操作执事务的更新操作执行逆操作，即将日志记录中行逆操作，即将日志记录中“更新前的值更新前的值”写入数据写入数据库库3.对重做队列中的各个事务进行重做对重做队列中的各个事务进行重做(REDO)处理处理n正向正向扫描日志文件，对每个扫描日志文件，对每个REDO事务重新执行登记事务重新执行登记的操作。即将日志记录中的操作。即将日志记录中“更新后的值更新后的值”写入数据库写入数据库第49页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术507.4.3 介质故障的恢复介质故障的恢复n发生介质故障后，磁盘上的物理数据和日志文件被破坏，发生介质故障后，磁盘上的物理数据和日志文件被破坏，这是最严重的一种故障这是最严重的一种故障n恢复方法恢复方法：1)装入最新的后备数据库副本，使数据库恢复到最近一次装入最新的后备数据库副本，使数据库恢复到最近一次转储时的一致性状态。转储时的一致性状态。n对于静态转储的数据库副本，装入后数据库即处于对于静态转储的数据库副本，装入后数据库即处于一致性状态一致性状态n对于动态转储的数据库副本，还须同时装入转储时对于动态转储的数据库副本，还须同时装入转储时刻的日志文件副本，利用与恢复系统故障相同的方刻的日志文件副本，利用与恢复系统故障相同的方法（即法（即REDO+UNDO），才能将数据库恢复到一致），才能将数据库恢复到一致性状态。性状态。第50页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术51利用静态转储副本将数据库恢复到一致性状态利用静态转储副本将数据库恢复到一致性状态 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 登记日志文件登记日志文件 重装后备副本重装后备副本 恢复恢复 第51页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术52利用动态转储副本将数据库恢复到一致性状态利用动态转储副本将数据库恢复到一致性状态 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，然后利用转储的日志文件恢复恢复到一恢复到一 致性状态致性状态第52页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术53介质故障的恢复（续）介质故障的恢复（续）2)装入有关的日志文件副本装入有关的日志文件副本,重做已完成的事务重做已完成的事务n首先扫描日志文件，找出故障发生时已提交的事务的首先扫描日志文件，找出故障发生时已提交的事务的标识，将其记入重做队列。标识，将其记入重做队列。n然后正向扫描日志文件，对重做队列中的所有事务进然后正向扫描日志文件，对重做队列中的所有事务进行重做处理。即将日志记录中行重做处理。即将日志记录中“更新后的值更新后的值”写入数写入数据库。据库。n介质故障的恢复需要介质故障的恢复需要DBA介入介入nDBA的工作的工作n重装最近转储的数据库副本和有关的各日志文件重装最近转储的数据库副本和有关的各日志文件副本副本n执行系统提供的恢复命令执行系统提供的恢复命令n具体的恢复操作仍由具体的恢复操作仍由DBMS完成完成第53页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术54第七章第七章 数据库恢复技术数据库恢复技术7.1 事务的基本概念事务的基本概念7.2 故障的种类故障的种类7.3 恢复的实现技术恢复的实现技术7.4 恢复策略恢复策略7.5 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术7.6 数据库镜像数据库镜像7.7 SQL Server的恢复技术的恢复技术7.8小结小结第54页，共71页，编辑于2022年，星期六11四月2023第七章 数据库恢复技术557.5 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术n问题的提出问题的提出n利用日志技术进行数据库恢复时，恢复子系统必须搜利用日志技术进行数据库恢复时，恢复子系统必须搜索日志，确定哪些事务需要索日志，确定哪些事务需要REDO，哪些事务需要，哪些事务需要UNDO。n两个问题两个问题1)搜索整个日志将耗费大量的搜索整个日志将耗费大量的时间时间2)很多需要很多需要REDO处理的事务其实已经将它们的更新处理的事务其实已经将它们的更新操作结果写到数据库中了，然而恢复子系统又重新操作结果写到数据库中了，然而恢复子系统又重新执行了这些操作，浪费了大量时间执行了这些操作