chap10 数据库恢复技术.ppt

《chap10 数据库恢复技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《chap10 数据库恢复技术.ppt（39页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术10.1 10.1 事务的基本概念事务的基本概念10.2 10.2 数据库恢复概述数据库恢复概述10.3 10.3 故障的种类故障的种类10.4 10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术10.5 10.5 恢复策略恢复策略10.6 10.6 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术10.7 10.7 数据库镜像数据库镜像10.8 10.8 小结小结10.1 10.1 事务的基本概念事务的基本概念一、事务定义一、事务定义 二、事务的特性二、事务的特性一、事务一、事务(Transaction)(Transaction)v定义定义一个数据库操作序列一个数据库操

2、作序列一个不可分割的工作单位一个不可分割的工作单位恢复和并发控制的基本单位恢复和并发控制的基本单位v事务和程序比较事务和程序比较在关系数据库中，一个事务可以是一条或多条在关系数据库中，一个事务可以是一条或多条SQLSQL语句语句,也可以包也可以包含一个或多个程序。含一个或多个程序。一个程序通常包含多个事务一个程序通常包含多个事务定义事务定义事务v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 ROLLBACKv隐式方式隐式方式当用户没有显式地定义事务

3、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二、事务的特性二、事务的特性(ACID(ACID特性特性)事务的事务的ACIDACID特性：特性：v原子性（原子性（AtomicityAtomicity）v一致性（一致性（ConsistencyConsistency）v隔离性（隔离性（IsolationIsolation）v持续性（持续性（Durability Durability）第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术10.1 10.1 事务的基本概念事务的基本概念10.2 10.2 数据库恢复概述数据库恢复概述10.3 10.3 故障的种类故障的种类1

4、0.4 10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术10.5 10.5 恢复策略恢复策略10.6 10.6 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术10.7 10.7 数据库镜像数据库镜像10.8 10.8 小结小结数据库恢复数据库恢复v一、故障恢复的概念一、故障恢复的概念v故障是不可避免的故障是不可避免的系统故障：计算机软、硬件故障系统故障：计算机软、硬件故障人为故障：操作员的失误、恶意的破坏等。人为故障：操作员的失误、恶意的破坏等。v数据库的恢复数据库的恢复把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态(亦称为亦称为一致状态或完整状态一致状态或完整状态)10

5、.310.3、故障的种类、故障的种类v事务内部的故障事务内部的故障v系统故障系统故障v介质故障介质故障v计算机病毒计算机病毒v1 1、事务内部的故障、事务内部的故障n 有的是可以通过事务程序本身发现的有的是可以通过事务程序本身发现的n 有的是非预期的有的是非预期的事务内部更多的故障是非预期的，是不能由应用程序处理的。事务内部更多的故障是非预期的，是不能由应用程序处理的。n运算溢出运算溢出n并发事务发生死锁而被选中撤销该事务并发事务发生死锁而被选中撤销该事务n违反了某些完整性限制等违反了某些完整性限制等 以后，事务故障仅指这类以后，事务故障仅指这类非预期的故障非预期的故障v事务故障的恢复：事务故

6、障的恢复：撤消事务（撤消事务（UNDOUNDO）v2 2、系统故障、系统故障称为软故障，是指造成系统停止运转的任何事件，使得称为软故障，是指造成系统停止运转的任何事件，使得系统要重新启动。系统要重新启动。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不破坏数据库不破坏数据库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系统故障的常见原因系统故障的常见原因v特定类型的硬件错误（如特定类型的硬件错误（如CPUCPU故障）故障）v操作系统故障操作系统故障vDBMSDBMS代码错误代码错误v系统断电系统断电系统故障

7、的恢复系统故障的恢复v发生系统故障时，事务未提交发生系统故障时，事务未提交恢复策略：强行撤消（恢复策略：强行撤消（UNDOUNDO）所有未完成事务）所有未完成事务v发生系统故障时，事务已提交，但缓冲区中的信发生系统故障时，事务已提交，但缓冲区中的信息尚未完全写回到磁盘上。息尚未完全写回到磁盘上。恢复策略：重做（恢复策略：重做（REDOREDO）所有已提交的事务）所有已提交的事务v3 3、介质故障、介质故障称为硬故障，指外存故障称为硬故障，指外存故障磁盘损坏磁盘损坏磁头碰撞磁头碰撞操作系统的某种潜在错误操作系统的某种潜在错误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v装入装入数据库

8、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v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，将这些事务已提交的结果重新记入数据库交的结果重新记入数据库v4 4、计算机病毒、计算机病毒一种人为的故障或破坏，是一些恶作剧者研制的一种一种人为的故障或破坏，是一些恶作剧者研制的一种计算机程序计算机程序可以繁殖和传播可以繁殖和传播v危害危害破坏、盗窃系统中的数据破坏、盗窃系统中的数据破坏系统文件破坏系统文件v各类故障，对数据库的影响有两种可能性各类故障，对数据库的影响有两种可能性n一是数据库本身被破坏一是数据库本身被破坏n二是数据库没有被破坏，但数据可能

9、不正确，这是由二是数据库没有被破坏，但数据可能不正确，这是由于事务的运行被非正常终止造成的。于事务的运行被非正常终止造成的。10.410.4、恢复的实现技术恢复的实现技术v1 1、恢复操作的基本原理：冗余、恢复操作的基本原理：冗余利用存储在系统其它地方的冗余数据来重建数据库中已被破坏或不正确利用存储在系统其它地方的冗余数据来重建数据库中已被破坏或不正确的那部分数据的那部分数据v2 2、恢复机制涉及的关键问题、恢复机制涉及的关键问题1.1.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（backupbackup）n登录日志文件（登录日志文件（logginglogging）2.2.如何利用这

10、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v3 3、数据转储、数据转储v转储是指转储是指DBADBA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，备用的数据称为后备副本或后援副本存起来的过程，备用的数据称为后备副本或后援副本v如何使用如何使用数据库遭到破坏后可以将后备副本重新装入数据库遭到破坏后可以将后备副本重新装入重装后备副本只能将数据库恢复到转储时的状态重装后备副本只能将数据库恢复到转储时的状态数据转储分类数据转储分类（1 1）转储状态：静态转储与动态转储）转储状态：静态转储与动态转储（2 2）转储方式：海量转储与增量转储）转储方

11、式：海量转储与增量转储静态转储静态转储v在系统中无运行事务时进行的转储操作在系统中无运行事务时进行的转储操作v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v转储期间不允许对数据库的任何存取、修改活动转储期间不允许对数据库的任何存取、修改活动v得到的一定是一个数据一致性的副本得到的一定是一个数据一致性的副本 v优点：实现简单优点：实现简单v缺点：降低了数据库的可用性缺点：降低了数据库的可用性转储必须等待正运行的用户事务结束转储必须等待正运行的用户事务结束 新的事务必须等转储结束新的事务必须等转储结束动态转储动态转储v转储操作与用户事务并发进行转储操作与用户事务并发进行v转储期间允

12、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v优点优点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不会影响新事务的运行不会影响新事务的运行v动态转储的缺点动态转储的缺点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v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需要把动态转储期间各事务对数据库的修改活动登记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，建立下来，建立日志文件日志文件后备副本加上日志文件才能把数据库恢复到某一时刻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的正确状态海量转储与增量转储海

13、量转储与增量转储v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v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v海量转储与增量转储比较海量转储与增量转储比较从恢复角度看，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更方便但如果数据库很大，事务处理又十分频繁，则增量转储方式但如果数据库很大，事务处理又十分频繁，则增量转储方式更实用更有效更实用更有效v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

14、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4 4、登记日志文件登记日志文件（1 1）、日志文件的格式和内容）、日志文件的格式和内容（2 2）、日志文件的作用）、日志文件的作用（3 3）、登记日志文件）、登记日志文件（1 1）、日志文件的格式和内容）、日志文件的格式和内容v什么是日志文件什么是日志文件日志文件日志文件(log)(log)是用来记录事务对数据库的更新操作的文件是用来记录事务对数据库的更新操作的文件v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日志文件的格式和内容（续）日志文件的格式和内容（

15、续）v以记录为单位的日志文件内容以记录为单位的日志文件内容各个事务的开始标记各个事务的开始标记(BEGIN TRANSACTION)(BEGIN TRANSACTION)各个事务的结束标记各个事务的结束标记(COMMIT(COMMIT或或ROLLBACK)ROLLBACK)各个事务的所有更新操作各个事务的所有更新操作 以上均作为日志文件中的一个日志记录以上均作为日志文件中的一个日志记录 (log (log record)record)日志文件的格式和内容（续）日志文件的格式和内容（续）v以记录为单位的日志文件，每条日志记录的内容以记录为单位的日志文件，每条日志记录的内容事务标识（标明是哪个事务

16、）事务标识（标明是哪个事务）操作类型（插入、删除或修改）操作类型（插入、删除或修改）操作对象（记录内部标识）操作对象（记录内部标识）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）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）日志文件的格式和内容（续）日志文件的格式和内容（续）v以数据块为单位的日志文件，每条日志记录的内容以数据块为单位的日志文件，每条日志记录的内容事务标识（标明是那个事务）事务标识（标明是那个事务）被更新的数据块被更新的数据块（2 2）、日志文件的作用）、日志文件的作用v进行事务故障恢复进

17、行事务故障恢复v进行系统故障恢复进行系统故障恢复v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利用静态转储副本和日志文件进行利用静态转储副本和日志文件进行恢复恢复 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 TfTf 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 继续运行继续运行恢复恢复 登记日志文件登记日志文件利用静态转储副本和日志文件进行恢复利用静态转储副本和日志文件进行恢复（续）（续）上图中：上图中：v系统在系统在T Ta a时刻停止运行事务，进行数据库转储时刻停止运行事务，进行数据库转储v在在T Tb b时刻转储完毕，得到时刻

18、转储完毕，得到T Tb b时刻的数据库一致性副本时刻的数据库一致性副本v系统运行到系统运行到T Tf f时刻发生故障时刻发生故障v为恢复数据库，首先由为恢复数据库，首先由DBADBA重装数据库后备副本，将数据重装数据库后备副本，将数据库恢复至库恢复至T Tb b时刻的状态时刻的状态v重新运行自重新运行自T Tb bT Tf f时刻的所有更新事务，把数据库恢复到时刻的所有更新事务，把数据库恢复到故障发生前的一致状态故障发生前的一致状态（3 3）、登记日志文件）、登记日志文件v基本原则基本原则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必须先写日志文件，后写数据库必

19、须先写日志文件，后写数据库写日志文件操作：把表示这个修改的日志记录写日志文件操作：把表示这个修改的日志记录 写到日志文件写到日志文件写数据库操作：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登记日志文件（续）登记日志文件（续）v为什么要先写日志文件为什么要先写日志文件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在这两个操作之间可能发生故障在这两个操作之间可能发生故障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如果先写日志，但没

20、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UNDOUNDO操作，并不会影响数操作，并不会影响数据库的正确性据库的正确性五、五、恢复策略恢复策略1 1 事务故障的恢复事务故障的恢复2 2 系统故障的恢复（具有检查点的恢复技术）系统故障的恢复（具有检查点的恢复技术）3 3 介质故障的恢复（数据库镜像）介质故障的恢复（数据库镜像）六、小结六、小结v如果数据库只包含成功事务提交的结果，就说数据库处于如果数据库只包含成功事务提交的结果，就说数据库处于一致性状态。保证数据一致性是对数据库的最基本的要求。一致性状态。保证

21、数据一致性是对数据库的最基本的要求。v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DBMSDBMS保证系统中一切事务的原子性、一致性、隔离性保证系统中一切事务的原子性、一致性、隔离性和持续性和持续性小结（续）小结（续）vDBMSDBMS必须对事务故障、系统故障和介质故障进行恢复必须对事务故障、系统故障和介质故障进行恢复v恢复中最经常使用的技术：数据库转储和登记日志文件恢复中最经常使用的技术：数据库转储和登记日志文件v恢复的基本原理：利用存储在后备副本、日志文件和数据恢复的基本原理：利用存储在后备副本、日志文件和数据库镜像中的冗余数据来重建数据库库镜像中的冗余数据来重建数据库小结（续）小结（续）v常用恢复技术常用恢复技术事务故障的恢复事务故障的恢复UNDOUNDO系统故障的恢复系统故障的恢复UNDO+REDOUNDO+REDO介质故障的恢复介质故障的恢复重装备份并恢复到一致性状态重装备份并恢复到一致性状态 +REDO+REDO小结（续）小结（续）v提高恢复效率的技术提高恢复效率的技术检查点技术检查点技术可以提高系统故障的恢复效率可以提高系统故障的恢复效率可以在一定程度上提高利用动态转储备份进行可以在一定程度上提高利用动态转储备份进行介质故障恢复的效率介质故障恢复的效率镜像技术镜像技术镜像镜像技术可以改善介质故障的恢复效率技术可以改善介质故障的恢复效率