高级数据库技术DDBS中事务管理和恢复课件

高级数据库技术-DDBS中事务管理和恢复课件CATALOGUE目录事务管理基础高级事务处理技术事务恢复机制DDBS中的事务管理特性DDBS的事务恢复策略实践案例与性能优化事务管理基础CATALOGUE01事务的定义一致性隔离性持续性原子性事务的特性事务是一系列操作，这些操作要么全部完成，要么全部不完成，是一个不可分割的工作单位。事务具有原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持续性（Durability），简称ACID特性。事务中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会被回滚（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样。在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性没有被破坏。这表示写入的资料必须完全符合所有的预设规则，这包括资料的精确度、串联的完整性以及其它相关数据库规则。数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改的能力，隔离性可以防止多个事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致。事务隔离分为不同的级别，包括读未提交、读已提交、可重复读和串行化。持续性是指一旦事务被提交，它对数据库中数据的改变是永久性的。接下来的操作或故障不应对其有任何影响。事务的定义与特性事务的分类简单事务只包含一个操作或一组相关操作的事务。分布式事务涉及多个资源管理器或数据库的事务。嵌套事务一个大的事务由若干个小事务组成，每个小事务可以单独提交或回滚，而大事务作为一个整体来提交或回滚。长时间运行的事务执行时间较长的事务，可能因为等待某些资源或事件而长时间挂起。读未提交一个事务可以读取另一个未提交的事务的数据。这是隔离级别最低的一种，可能会导致很多问题，例如脏读、不可重复读和幻读。一个事务只能读取另一个已提交的事务的数据。这是大多数数据库系统的默认隔离级别。一个事务在整个过程中多次读取同一数据，如果数据在此期间被其他事务修改，那么该事务在后续读取时看到的是修改后的数据。这是MySQL的默认隔离级别。最严格的隔离级别，通过强制事务串行执行来避免脏读、不可重复读和幻读问题。但由于效率低下，通常只在必要时使用。读已提交可重复读串行化事务的隔离级别高级事务处理技术CATALOGUE02123分布式事务处理是指跨越多个数据库或数据节点的事务处理，确保数据的一致性和完整性。分布式事务处理需要使用全局事务ID、事务协调器和两阶段提交等技术，以确保事务的原子性、一致性、隔离性和持久性。分布式事务处理需要解决数据冲突、死锁和性能优化等问题，以确保事务的可靠性和高效性。分布式事务处理嵌套事务处理嵌套事务处理是指一个事务内部包含多个子事务，子事务可以独立执行也可以依赖其他子事务。嵌套事务处理需要使用事务嵌套层次结构，支持事务的嵌套和并发执行，同时保证事务的隔离性和一致性。嵌套事务处理可以提供更好的并发控制和资源管理，提高系统的灵活性和可扩展性。实时事务处理是指对实时数据或流数据进行快速、高效的事务处理，以满足实时业务需求。实时事务处理需要使用流数据、事件驱动架构等技术，支持高并发、低延迟的事务处理，同时保证数据的一致性和可靠性。实时事务处理可以应用于金融交易、物流配送、智能制造等领域，提高系统的响应速度和业务效率。实时事务处理事务恢复机制CATALOGUE03日志记录在数据库事务管理中，日志记录是一种重要的技术，用于记录事务执行过程中的所有修改操作。通过日志记录，可以确保在系统故障或崩溃时，能够根据日志进行数据恢复。日志类型根据用途和功能，日志可以分为多种类型，如重做日志、撤销日志和归档日志。重做日志用于在系统故障后重新执行事务，撤销日志用于撤销未完成的事务，而归档日志则是将日志文件保存在稳定的存储介质上，以便长期保存。日志恢复过程当系统故障发生后，数据库管理系统会根据日志记录进行数据恢复。首先，系统会重新执行未完成的事务，确保数据的完整性和一致性；然后，系统会撤销已提交的事务所做的修改，恢复到故障发生前的状态。日志记录与恢复事务回滚技术回滚类型根据需要回滚的原因和范围，回滚可以分为不同类型，如完全回滚和部分回滚。完全回滚会撤销整个事务的所有操作，而部分回滚只会撤销部分操作。事务回滚当事务在执行过程中遇到异常或错误时，系统会回滚事务所做的修改，撤销该事务的所有操作，确保数据的完整性和一致性。回滚过程回滚过程通常涉及读取数据库的撤销段或重做日志，并根据这些信息撤销或重做相应的操作。在回滚过程中，系统需要确保数据的一致性和完整性，避免出现数据不一致的情况。当数据库系统发生故障或崩溃时，故障转移机制能够将数据库的访问和管理权转移到备用节点或备用系统上，确保数据库服务的可用性和连续性。高可用性是指数据库系统在出现故障或异常情况下仍能够提供服务的能力。为了实现高可用性，数据库系统通常采用多种技术和策略，如负载均衡、容错技术和数据冗余等。故障转移是实现高可用性的一种重要手段。通过将数据库的访问和管理权转移到备用节点或备用系统上，可以避免因单个节点或系统的故障导致整个数据库服务不可用的情况发生。同时，高可用性也要求数据库系统具备快速恢复和响应故障的能力，以确保服务的连续性和稳定性。故障转移高可用性故障转移与高可用性的关系故障转移与高可用性DDBS中的事务管理特性CATALOGUE04事务类型根据事务的特性，可以分为读事务和写事务。读事务只读取数据而不修改数据，而写事务会修改数据。事务状态事务在执行过程中会经历开始状态、活动状态、准备提交状态、已提交状态和回滚状态。事务定义事务是DDBS中执行的一系列操作，具有原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID）的特性。DDBS的事务模型并发控制机制01DDBS采用多种并发控制机制，如锁机制、时间戳顺序协议等，以确保事务在并发执行时的正确性。锁类型02根据对数据项访问方式的不同，可以分为共享锁和排他锁。共享锁允许多个事务同时读取同一数据项，而排他锁则只允许一个事务对数据项进行读写操作。死锁处理03DDBS提供死锁检测和解除机制，当检测到死锁时，系统会自动选择一个事务进行回滚，以解除死锁。DDBS的事务并发控制DDBS支持不同的事务隔离级别，如读未提交、读已提交、可重复读和串行化。不同隔离级别对应不同的并发控制策略和性能开销。隔离级别DDBS通过多种技术实现不同的事务隔离级别，如多版本并发控制（MVCC）、快照隔离（SnapshotIsolation）等。实现方式根据应用的需求和性能要求，选择合适的事务隔离级别。在保证数据一致性和完整性的同时，提高系统的并发性能和响应时间。隔离级别选择DDBS的事务隔离级别实现DDBS的事务恢复策略CATALOGUE05日志记录在基于日志的恢复策略中，系统会记录所有事务的操作日志，包括对数据的修改、事务的开始和结束等。回滚操作当系统发生故障时，通过重放日志来撤销未完成的事务操作，将数据库恢复到一致状态。日志压缩为了减少日志占用的存储空间，可以采用日志压缩技术，只记录数据的差异变化。基于日志的恢复策略检查点是数据库在某一时刻的一致状态，通过定期创建检查点，可以快速恢复到某一时刻的状态。检查点当系统故障发生时，系统从最近的检查点开始，重放检查点之后的事务日志，将数据库恢复到一致状态。恢复过程为了提高恢复效率，可以优化检查点的创建频率和位置，以减少恢复所需的时间。检查点优化010203基于状态的检查点恢复在线恢复在线恢复是指在数据库运行过程中进行恢复操作，可以减少停机时间，提高系统的可用性。离线恢复离线恢复是指数据库关闭后进行恢复操作，可以更加彻底地恢复数据的一致性。权衡考虑在实际应用中，需要根据系统的可用性和数据的一致性要求来权衡选择在线恢复还是离线恢复。在线恢复与离线恢复的权衡030201实践案例与性能优化CATALOGUE06事务并发控制通过合理设置锁机制和并发级别，提高事务处理速度和系统吞吐量。事务隔离级别选择根据实际需求选择适当的事务隔离级别，在保证数据一致性的同时提高系统性能。索引优化合理使用索引，减少事务处理过程中的数据检索时间，提高事务执行效率。事务管理性能优化03故障应对措施针对不同故障类型，制定相应的应对措施，降低故障对系统性能的影响。01系统故障原因分析对系统故障进行深入分析，找出根本原因，避免类似故障再次发生。02数据备份与恢复策略制定完善的数据备