第10章数据库恢复技术

1、数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院vHumpty Dumpty sat on a wall.Humpty Dumpty had a great fall.All the Kings horses and all the Kings men Could not put Humpty together again. -Old nursery rhyme数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计

2、 算算 机机 学学 院院第十章 数据库恢复技术10.1 事务的基本概念事务的基本概念10.2 数据库恢复概述数据库恢复概述10.3 故障的种类故障的种类10.4 恢复的实现技术恢复的实现技术10.5 恢复策略恢复策略10.6 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术10.7 数据库镜像数据库镜像数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院10.1 事务的基本概念事务的基本概念一、事务一、事务n事务事务(Transaction)(Transaction)是用户定义的一个数据库操作序列，是

3、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。作单位。n事务和程序是两个概念事务和程序是两个概念 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； 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。数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院

4、二、如何定义事务二、如何定义事务v显式定义方式显式定义方式 BEGIN TRANSACTION SQL 语句语句1 SQL 语句语句2 COMMITn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

5、事务滚回到事务滚回到开始开始时的状态时的状态BEGIN TRANSACTIONSQL 语句语句1SQL 语句语句2 ROLLBACK数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院三、事务的特性三、事务的特性(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 ）也称永久性（也称永久性（Permanence）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

6、位。事务中包括的诸操作要么都做，事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做。要么都不做。事务执行的结果必须是使数据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库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。一致性状态。一个事务的执行不能被其他事一个事务的执行不能被其他事务干扰务干扰一个事务内部的操作及使用的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，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并发执行的各个事务之间不能互相干扰相干扰一个事务一旦提交，它对数据库中一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。数据的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该

7、对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。其执行结果有任何影响。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。数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院10.2 数据库恢复概述数据库恢复概述v故障是不可避免的故障是不可避免的计算机硬件故障；计算机硬件故障；系统软

8、件和应用软件的错误；系统软件和应用软件的错误；操作员的失误；操作员的失误；恶意的破坏。恶意的破坏。v故障的影响故障的影响运行事务非正常中断；运行事务非正常中断；破坏数据库。破坏数据库。v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DBMS提供恢复子系统；提供恢复子系统；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；种逻辑一致的状态；保证事务保证事务ACID。恢复技术是衡恢复技术是衡量系统优劣的量系统优劣的重要指标重要指标数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第

9、十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院10.3 故障的种类故障的种类n事务故障事务故障n系统故障系统故障n介质故障介质故障n计算机病毒计算机病毒数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院有的是非预期的，不能由事务程序处理，如：输入数据有误、运算有的是非预期的，不能由事务程序处理，如：输入数据有误、运算溢出、违反了某些完整性限制、某些应用程序出错、并行事务发生死溢出、违反了某些完整性限制、某些应用程序出错、并行事务发生死锁等等。以后，事务故障仅指这一类故障锁等等

10、。以后，事务故障仅指这一类故障 。事务故障意味着事务没有达到预期的终点（事务故障意味着事务没有达到预期的终点（COMMITCOMMIT或者显式的或者显式的ROLLBACKROLLBACK），因此，数据库可能处于不正确状态。恢复程序要在不影），因此，数据库可能处于不正确状态。恢复程序要在不影响其它事务运行的情况下，强行回滚（响其它事务运行的情况下，强行回滚（ROLLBACKROLLBACK）该事务，即撤消该）该事务，即撤消该事务已经作出的任何对数据库的修改，使得该事务好象根本没有启动事务已经作出的任何对数据库的修改，使得该事务好象根本没有启动一样。一样。 这类恢复操作称为事务撤消（这类恢复操作称

11、为事务撤消（UNDOUNDO）。）。 例如：银行转帐事务。这个事务把一笔金额从一个帐户甲转给另一个例如：银行转帐事务。这个事务把一笔金额从一个帐户甲转给另一个帐户乙。帐户乙。BEGIN TRANSACTIONBEGIN TRANSACTION读帐户甲的余额读帐户甲的余额BALANCE;BALANCE; BALANCE BALANCEBALANCE - AMOUNT;BALANCE - AMOUNT;（AmountAmount为转帐金额）为转帐金额） IF (BALANCE 0)IF (BALANCE 0) THEN THEN 打印打印 金额不足，不能转帐金额不足，不能转帐; ROLLBACK

12、ROLLBACK；（撤消刚才的修改，恢复事务）；（撤消刚才的修改，恢复事务） ELSE ELSE 读帐户乙的余额读帐户乙的余额BALANCE1;BALANCE1; BALANCE1 BALANCE1BALANCE1 + AMOUNT;BALANCE1 + AMOUNT; 写回写回BALANCE1;BALANCE1; COMMIT; COMMIT; 一、事务内部故障一、事务内部故障指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。指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。事务内部故障有的是可以通过程序本身发现的；事务内部故障有的是可以通过程序本身发现的；数据库系统

13、概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院二、系统故障二、系统故障系统故障系统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。是指造成系统停止运转的任何事件，使得系统要重新启动。引起的原因引起的原因：特定类型的硬件错误（：特定类型的硬件错误（CPUCPU故障）、操作系统故障、故障）、操作系统故障、DBMSDBMS代码错误、突然停电等等。代码错误、突然停电等等。故障的后果：故障的后果：影响正在运行的所有事务，但不破坏数据库。影响正在运行的所有事务，但不破坏数据库。这时主存内容，尤其是数据

14、库缓冲区（在内存）中的内容都被丢失，这时主存内容，尤其是数据库缓冲区（在内存）中的内容都被丢失，所有运行事务都非正常终止。所有运行事务都非正常终止。发生系统故障时，一些尚未完成的事务的结果可能已送入物理数据发生系统故障时，一些尚未完成的事务的结果可能已送入物理数据库，有些已完成的事务可能有一部分甚至全部留在缓冲区，尚未写回库，有些已完成的事务可能有一部分甚至全部留在缓冲区，尚未写回到磁盘上的物理数据库中，从而造成数据库可能处于不正确的状态。到磁盘上的物理数据库中，从而造成数据库可能处于不正确的状态。故障的恢复故障的恢复：为保证数据一致性，恢复子系统必须在系统重新启动：为保证数据一致性，恢复子系

15、统必须在系统重新启动时让所有非正常终止的事务回滚，强行撤消（时让所有非正常终止的事务回滚，强行撤消（UNDOUNDO）所有未完成事务。）所有未完成事务。重做（重做（RedoRedo）所有已提交的事务，以将数据库真正恢复到一致状态。）所有已提交的事务，以将数据库真正恢复到一致状态。 数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院三、介质故障三、介质故障v系统故障常称为系统故障常称为软故障软故障（Soft CrashSoft Crash）。）。v介质故障称为介质故障称为硬故障硬故障（Hard

16、 CrashHard Crash）。）。v硬故障硬故障指外存故障，如磁盘损坏、磁头碰撞，瞬时强磁场干扰等。指外存故障，如磁盘损坏、磁头碰撞，瞬时强磁场干扰等。v硬故障将硬故障将破坏破坏数据库或部分数据库，并数据库或部分数据库，并影响影响正在存取这部分数据正在存取这部分数据的所有事务。这类故障比前两类故障发生的可能性小得多，但破的所有事务。这类故障比前两类故障发生的可能性小得多，但破坏性最大。坏性最大。v硬故障的恢复硬故障的恢复：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，重做自此时开始的所有重做自此时开始的所有成功事务成功事务，将这些事务已提交的结果

17、重新，将这些事务已提交的结果重新记入数据库记入数据库数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院四、计算机病毒四、计算机病毒计算机病毒是一种人为的故障或破坏，是一些恶作剧者研制的计算机病毒是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，这种程序与其他程序不同，一种计算机程序，这种程序与其他程序不同， 它象微生物学所称的它象微生物学所称的病毒一样可以繁殖和传播，并造成对计算机系统包括数据库的危害。病毒一样可以繁殖和传播，并造成对计算机系统包括数据库的危害。总结各类故障，对数据

18、库的影响有两种可能性，一是总结各类故障，对数据库的影响有两种可能性，一是数据库本数据库本身被破坏身被破坏，二是，二是数据库没有破坏，但数据可能不正确数据库没有破坏，但数据可能不正确， 这是因为事这是因为事务的运行被中止造成的。务的运行被中止造成的。 n恢复操作的基本原理恢复操作的基本原理：冗余冗余 利用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数据库中已被破坏或不正确的那部分数据或不正确的那部分数据n恢复的实现技术恢复的实现技术：复杂：复杂 一个大型数据库产品，恢复子系统的代码要占全部代码的一个大型数据库产品，恢复子系统的代码要占全部代码的10%以

19、上。以上。数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院10.4 10.4 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 数据转储（数据转储（backup） 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数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学

20、院院10.4.1 数据转储数据转储一、什么是转储一、什么是转储 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 图图7.1 转储和恢复转储和恢复二、转储的用途二、转储的用途转储是指转储是指DBA将整个数据库复制到磁带或另一个磁盘上保存起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。来的过程。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。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数

21、据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院1静态转储静态转储v在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；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。转储必须等用户事务结束；转储必须等用户事务结束；新的事务必须等转储结束。新的事务必须等转储结束。数据库系统概论数据库系统

22、概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院2 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。v利用动态转储得到的副本进行故障恢复时；利用动态转储得到的副本进行故障恢复时；需要把动态转储期间各事务

23、对数据库的修改活动登记下来，建立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；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的正确状态。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。数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院3海量转储与增量转储海量转储与增量转储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

24、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；复往往更方便；但如果数据库很大，事务处理又十分频繁，则增量转但如果数据库很大，事务处理又十分频繁，则增量转储方式更实用更有效。储方式更实用更有效。数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院4转储方法小结转储方法小结表表7.1 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

25、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数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院5 转储策略转储策略v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。v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。vDBA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：每天晚上进行动态增量转储每天晚上进行动态增量转储每周进行一次静态增量

26、转储每周进行一次静态增量转储每月进行一次静态海量转储每月进行一次静态海量转储数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院10.4.2 10.4.2 登记日志文件登记日志文件一、日志文件的格式和内容一、日志文件的格式和内容1. 1. 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是用来记录事务对数据库的更新操作的文件。件。2. 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

27、块为单位的日志文件3.3.日志文件内容日志文件内容数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院基于记录的日志文件基于记录的日志文件日志文件的主要内容日志文件的主要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；与与事务有关的内部更新操作。事务有关的内部更新操作。每条

28、日志记录的内容每条日志记录的内容n事务标识；事务标识；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（记录操作对象（记录IDID、Block NO.Block NO.）；）；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，此项为空值）。更新后数据的新值（对删除操作而言，此项为空值）。日志文件中的一个日志记录日志文件中的一个日志记录 (log record)数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计

29、 算算 机机 学学 院院Immediate DB Recovery Example Below we show the log as it appears at three instances of time.Recovery actions in each case above are:(a) undo (T0): B is restored to 2000 and A to 1000.(b) undo (T1) and redo (T0): C is restored to 700, and then A and B are set to 950 and 2050 respectively

30、.(c) redo (T0) and redo (T1): A and B are set to 950 and 2050 respectively. Then C is set to 600数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院基于数据块的日志文件基于数据块的日志文件每条日志记录的内容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）被新的数据块。被新的数据块。由于将更新前的整个数据块和更新事的整个数据块都放由于将更新前的整个数据块和更新事的整个数据块都放入

31、日志文件中，操作的类型和操作的对象等信息就不必放入入日志文件中，操作的类型和操作的对象等信息就不必放入日志中了。日志中了。数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院二、日志文件的作用二、日志文件的作用1.进行事务故障恢复进行事务故障恢复2.进行系统故障恢复进行系统故障恢复3.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n动态转储方式中必需建立日志文件和后备副本配合才能有效的恢复动态转储方式中必需建立日志文件和后备副本配合才能有效的恢复数据库。数据库。n静态转储方式也可以建

32、立日志文件。静态转储方式也可以建立日志文件。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，则在出现故障重如果静态转储完成后，仍能定期转储日志文件，则在出现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，对故障发生时末完成的事务进行撤消处理。重做处理，对故障发生时末完成的事务进行撤消处理。n这样不必重新运行那些已完成的事务程序就可把数据库恢复到故这样不必重新运行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。障前某一时刻的正确状态。数据库

33、系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院利用日志文件恢复利用日志文件恢复 故障发生点故障发生点 静态转储静态转储 运行事务运行事务 正常运行正常运行 Ta Ta Tb TfTb 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 利用日志文件恢复事务利用日志文件恢复事务 继续运行继续运行介质故障恢复介质故障恢复 登记日志文件登记日志文件 数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学

34、学 院院三、登记日志文件的原则三、登记日志文件的原则1.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2.必须先写日志文件，后写数据库必须先写日志文件，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到日志文件写日志文件操作：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，在这两个操作之间可能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；发生故障；n如果先写了数据库修改，而在日志文件中没有登记

35、下这个修改，则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；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，按日志文件恢复时只不过是多如果先写日志，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执行一次不必要的UNDO操作，并不会影响数据库的正确性。操作，并不会影响数据库的正确性。数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院10.5 恢复策略恢复策略10.5.1 事务故障的恢复事务故障的恢复v事务故障：事务在运行至正常终止

36、点前被中止。事务故障：事务在运行至正常终止点前被中止。v恢复方法恢复方法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）此事务已对数据）此事务已对数据库进行的修改库进行的修改v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，具体步骤如下：，不需要用户干预，具体步骤如下：1. 反向扫描文件日志（即从最后向前扫描日志文件），查找该事务的更反向扫描文件日志（即从最后向前扫描日志文件），查找该事务的更新操作。新操作。2. 对该事务的更新操作执行逆操作。即将日志记录中对该事务的更新操作执行逆操作。即将日志记录中“更新前的值更新前的值”（Befor Im

37、age, BI）写入数据库。）写入数据库。n插入操作，插入操作， “更新前的值更新前的值”为空，则相当于做删除操作为空，则相当于做删除操作n删除操作，删除操作，“更新后的值更新后的值”为空，则相当于做插入操作为空，则相当于做插入操作n若是修改操作，则用若是修改操作，则用BI 代替代替 AI（After Image）3. 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。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。4. 如此处理下去，直至读到此事务的开始标记，事务故障恢复就完成了。如此处理下去，直至读到此事务的开始标记，事务故障恢复就完成了。数据库系统概论数据库系统

38、概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院10.5.2 系统故障的恢复系统故障的恢复v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：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；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。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。v恢复方法恢复方法1. Undo 故障发生时未完成的事务故障发生时未完成的事务2. Redo 已完成的事务已完成的事务v恢复由系统在恢复由系统在重新启

39、动时重新启动时自动完成，不需要用户干预具体步骤如下：自动完成，不需要用户干预具体步骤如下：1. 正向扫描日志文件（即从头扫描日志文件）建立：正向扫描日志文件（即从头扫描日志文件）建立：nRedo队列：在故障发生前已经提交的事务队列：在故障发生前已经提交的事务nUndo队列：故障发生时尚未完成的事务队列：故障发生时尚未完成的事务2. 对对Undo队列事务进行队列事务进行UNDO处理处理 反向扫描日志文件，对每个反向扫描日志文件，对每个UNDO事务的更新操作执行逆操作。事务的更新操作执行逆操作。3. 对对Redo队列事务进行队列事务进行REDO处理处理 正向扫描日志文件，对每个正向扫描日志文件，对

40、每个REDO事务重新执行登记的操作。事务重新执行登记的操作。数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院10.5.3 介质故障的恢复介质故障的恢复一、重装数据库一、重装数据库使数据库恢复到一致性状态使数据库恢复到一致性状态二、重做已完成的事务，具体恢复步骤：二、重做已完成的事务，具体恢复步骤： 1. 装入最新的后备数据库副本，使数据库恢复到最近一次转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。储时的一致性状态。对于静态转储的数据库副本，装入后数据库即处于一致对于

41、静态转储的数据库副本，装入后数据库即处于一致性状态性状态对于动态转储的数据库副本，还须同时装入转储时刻的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法日志文件副本，利用与恢复系统故障相同的方法(即即REDO+UNDO)，才能将数据库恢复到一致性状态。，才能将数据库恢复到一致性状态。数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院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

42、 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 数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院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

43、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 致性状态致性状态数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院10.5.3 介质故障的恢复介质故障的恢复2. 装入有关的日志文件副本，重做已完成的事务。装入有关的日志文件副本，重做已完成的事务。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。记入重做队列。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。然后正向扫描日志文件，对重做队列中的所

44、有事务进行重做处理。即将日志记录中即将日志记录中“更新后的值更新后的值”写入数据库。写入数据库。介质故障的恢复需要介质故障的恢复需要DBA介入介入vDBA的工作的工作重装最近转储的数据库副本和有关的各日志文件副本重装最近转储的数据库副本和有关的各日志文件副本执行系统提供的恢复命令执行系统提供的恢复命令v具体的恢复操作仍由具体的恢复操作仍由DBMS完成完成数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院10.6 具有检查点的恢复技术具有检查点的恢复技术一、问题的提出一、问题的提出搜索整个日志

45、将耗费大量的时间搜索整个日志将耗费大量的时间REDO处理：重新执行，浪费了大量时间处理：重新执行，浪费了大量时间二、具有检查点（二、具有检查点（checkpoint）的恢复技术）的恢复技术在日志文件中增加检查点记录（在日志文件中增加检查点记录（checkpointcheckpoint）；）；增加重新开始文件；增加重新开始文件；恢复子系统在登录日志文件期间动态地维护日志。恢复子系统在登录日志文件期间动态地维护日志。图10-3数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院三、检查点技术三、检

46、查点技术v检查点记录的内容检查点记录的内容1. 建立检查点时刻所有正在执行的事务清单建立检查点时刻所有正在执行的事务清单2. 这些事务最近一个日志记录的地址这些事务最近一个日志记录的地址v重新开始文件的内容重新开始文件的内容记录各个检查点记录在日志文件中的地址记录各个检查点记录在日志文件中的地址在检查点在检查点 维护日志文件的步骤：维护日志文件的步骤：1.将当前将当前日志日志缓冲区中的所有日志记录写入磁盘的日志文件上。缓冲区中的所有日志记录写入磁盘的日志文件上。2.在日志文件中写入一个检查点记录。在日志文件中写入一个检查点记录。3. 将当前将当前数据数据缓冲区的所有数据记录写入磁盘的数据库中。缓冲区的所有数据记录写入磁盘的数据库中。4. 把检查点记录在日志文件中的地址写入一个重新开始文件。把检查点记录在日志文件中的地址写入一个重新开始文件。检查点的建立检查点的建立n定期定期按照预定的按照预定的一个时间间隔一个时间间隔n不定期不定期按照某种按照某种规则，如日志文件已规则，如日志文件已写满一半建立一个检写满一半建立一个检查点查点数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术计计 算算 机机 学学 院院四、利用检查点的恢复策略四、利用检查点的恢复策略当事务当事