事务的概念及性质事务的概念及性质故障的种类故障的种类恢复的实现技术及策略恢复的实现技术及策略7.1 事务的基本概念事务的基本概念一、事务一、事务 1. 定义：定义： 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位些操作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的工作单位2. 事务和程序的区别：事务和程序的区别：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。二、定义事务的方法二、定义事务的方法1. 显示定义方法：显示定义方法：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 ROLLBACK说明：说明：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生效效ROLLBACK事务异常终止事务异常终止事务运行的过程中发生了故障，不能事务运行的过程中发生了故障，不能继续执行继续执行撤消事务中对数据库的所有撤消事务中对数据库的所有更新更新操作操作事务滚回到事务滚回到开始开始时的状态时的状态2. 隐式定义方式隐式定义方式 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按缺省规定自动划分事务。事务。三、事务的特性三、事务的特性事务的事务的ACID特性：特性：原子性（原子性（Atomicity）一致性（一致性（Consistency）隔离性（隔离性（Isolation）持续性（持续性（Durability ）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事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做。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事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性一致性状态变到另一状态变到另一个个一致性一致性状态。状态。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。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。例：例：银行转帐：从帐号银行转帐：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。B=B+1A=A-1BA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，数据库就处于不一致性状态。如果只做一个操作，数据库就处于不一致性状态。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。n 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n 并发执行的各个事务之间不能互相干扰并发执行的各个事务之间不能互相干扰举例：举例：读A=16AA-3写回A=13读A=16AA-1写回A=15T2T1T1T1的修改被的修改被T2T2覆盖覆盖4. 持续性持续性持续性也称永久性（持续性也称永久性（Permanence）。）。 一个一个一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。永久性的。 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。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。n 保证事务保证事务ACID特性是事务处理的特性是事务处理的任务任务n 破坏事务破坏事务ACID特性的特性的因素因素 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 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。7.2 数据库恢复概述数据库恢复概述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故障的影响故障的影响n 运行事务非正常中运行事务非正常中断断n 破坏数据库破坏数据库数据库管理系统必须具有把数据库从错误状态恢复到某一已数据库管理系统必须具有把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能，这就是知的正确状态的功能，这就是数据库的恢复。数据库的恢复。数据库管理系统数据库管理系统对故障的对策对故障的对策n DBMS提供恢复子系统提供恢复子系统n 保证故障发生后，能把数据库中的数据从错误状态恢保证故障发生后，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复到某种逻辑一致的状态n 保证事务保证事务ACID恢复技术是衡量系统优劣的重要指标。恢复技术是衡量系统优劣的重要指标。7.3 故障的种类故障的种类一、事务内部的故障一、事务内部的故障 某个事务在运行过程中由于种种原因未运行至正某个事务在运行过程中由于种种原因未运行至正常终止常终止事务故障。（数据库可能处于不一致状态）事务故障。（数据库可能处于不一致状态）事务故障的常见原因（非预期的）：事务故障的常见原因（非预期的）：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 某些应用程序出错某些应用程序出错n 并行事务发生死锁并行事务发生死锁n 事务故障事务故障通过事务程序本身发现通过事务程序本身发现(由程序自身处理由程序自身处理P249例例)非预期的，不能由事务程序处理非预期的，不能由事务程序处理 发生事务故障时，该事务可能已把对数据库的部分修改写回发生事务故障时，该事务可能已把对数据库的部分修改写回磁盘。磁盘。事务故障的恢复：事务故障的恢复：撤消事务（撤消事务（UNDO）。）。n 强行回滚（强行回滚（ROLLBACK）该事务该事务n 清除该事务对数据库的所有修改，使得这个事务象根本没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样有启动过一样二、系统故障二、系统故障1.系统故障是指造成系统停止运转的任何事件，使得系统要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。重新启动。n 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n 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n 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2. 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3. 系统故障的恢复系统故障的恢复：n 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 系统系统重新启动时重新启动时，恢复程序要强行撤消（，恢复程序要强行撤消（UNDO）所有所有未完成事务。未完成事务。n 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 系统系统重新启动时重新启动时，恢复程序需要重做（，恢复程序需要重做（REDO）所有已所有已提交的事务。提交的事务。三、介质故障三、介质故障 1. 介质故障称为硬故障。介质故障称为硬故障。硬件故障使存储在外存中的数据部分硬件故障使存储在外存中的数据部分丢失或全部丢失。丢失或全部丢失。介质故障比前两类故障介质故障比前两类故障的可能性小得多，但破的可能性小得多，但破坏性大得多。坏性大得多。2. 介质故障的常见原因：介质故障的常见原因：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3. 介质故障的恢复介质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7.4 恢复的实现技术恢复的实现技术恢复的基本原理十分简单恢复的基本原理十分简单冗余冗余恢复机制涉及的恢复机制涉及的关键问题关键问题：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（backup）n 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建立冗余数据最常用的技术建立冗余数据最常用的技术数据转储数据转储登录日志文件登录日志文件7.4.1 数据转储数据转储 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存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。起来的过程。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。 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 TfTf 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 得到副本得到副本图图7.1 转储和恢复转储和恢复说明：说明： 当数据库遭到破坏后可以将后备副本重新装入，但重装后当数据库遭到破坏后可以将后备副本重新装入，但重装后备副本备副本只能只能将数据库恢复到转储时的状态，要想恢复到故障发将数据库恢复到转储时的状态，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。生时的状态，必须重新运行自转储以后的所有更新事务。 转储的方法转储的方法静态转储静态转储动态转储动态转储或或转储的方法转储的方法海量转储海量转储增量转储增量转储1. 静态转储静态转储定义：静态转储是指定义：静态转储是指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。说明：说明：n 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n 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、修改活动优点：实现简单优点：实现简单缺点：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 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 TfTf 重装后备副本重装后备副本 恢复恢复 利用静态复本进行数据库恢复利用静态复本进行数据库恢复2. 动态转储动态转储定义：动态转储是指转储期间允许数据库进行存取或修改。定义：动态转储是指转储期间允许数据库进行存取或修改。说明：说明：n 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n 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 转储结束时后援副本上的数据并不能保证正确有效转储结束时后援副本上的数据并不能保证正确有效优点：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缺点：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 Ta Ta Tb Tb TfTf 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下来，建立日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3. 海量转储与增量转储海量转储与增量转储海量转储海量转储: 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 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7.4.2 登记日志文件（登记日志文件（Logging）1. 定义：定义：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件。是用来记录事务对数据库的更新操作的文件。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块为单位的日志文件一、日志文件的格式和内容一、日志文件的格式和内容3. 日志日志文件文件内容内容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注：注：每个事务开始的标记、每个事务的结束标记和每个更新操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记录作均作为日志文件中的一个记录(log record)4. 每条日志每条日志记录记录的内容的内容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ID、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）二、日志文件的作用：二、日志文件的作用： 日志文件的可以用来进行事务故障恢复和系统故障恢复，并日志文件的可以用来进行事务故障恢复和系统故障恢复，并协助后备副本进行介质故障的恢复。协助后备副本进行介质故障的恢复。 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，则在出现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件副本对已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。完成的事务进行重做处理。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。复到故障前某一时刻的正确状态。 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 Tb TfTf 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 三、登记日志文件三、登记日志文件 登记日志文件时必须遵循两条原则：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写数据库和写日志文件是两个不同的操作n 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，并不会影响数操作，并不会影响数据库的正确性据库的正确性7.5 恢复策略恢复策略不同故障其恢复策略和方法也不一样。不同故障其恢复策略和方法也不一样。7.5.1 事务故障的恢复事务故障的恢复1. 事务故障：事务在运行至正常终止点前被中止事务故障：事务在运行至正常终止点前被中止2. 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）此事务已此事务已对数据库进行的修改。对数据库进行的修改。3.事务故障的恢复由系统自动完成，不需要用户干预。事务故障的恢复由系统自动完成，不需要用户干预。4. 事务故障的恢复步骤：事务故障的恢复步骤：（1）反向扫描文件日志（即从最后向前扫描日志文件），）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。查找该事务的更新操作。（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“更更新前的值新前的值”（Befor Image, BI）写入数据库。写入数据库。 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 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 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，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，直至读到此事务的开始标记，事务故）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。障恢复就完成了。7.5.2 系统故障的恢复系统故障的恢复1.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:n 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n 一些已提交事务对数据库的更新还留在缓冲区没来得及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写入数据库2.恢复方法恢复方法:n Undo 故障发生时未完成的事务故障发生时未完成的事务n Redo 已完成的事务已完成的事务3. 说明：说明： 系统故障的恢复由系统在系统故障的恢复由系统在重新启动时重新启动时自动完成，不需要用自动完成，不需要用户干预。户干预。4. 系统故障恢复的步骤：系统故障恢复的步骤：（1）正向扫描日志文件（即从头扫描日志文件），找出故障）正向扫描日志文件（即从头扫描日志文件），找出故障发生前已经提交的事务，同时找出故障发生时尚未完成的事发生前已经提交的事务，同时找出故障发生时尚未完成的事务。务。 Redo队列队列: 在故障发生前已经提交的事务在故障发生前已经提交的事务 T1, T3, T8. Undo队列队列:故障发生时尚未完成的事务故障发生时尚未完成的事务 T2, T4, T5, T6, T7, T9 .（2）对对Undo队列队列事务进行事务进行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事务的更新操作执行逆操作：逆操作：T2, T4, T5, T6, T7, T9 （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，对每个REDO事务重新执行日志文件事务重新执行日志文件登记的操作：登记的操作： T1, T3, T8.7.5.3 介质故障的恢复介质故障的恢复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。n 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n 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（即日志文件副本，利用与恢复系统故障相同的方法（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。 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 TfTf 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 利用静态转储副本利用静态转储副本将数据库恢复到一致性状态将数据库恢复到一致性状态 Ta Ta Tb Tb TfTf 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 致性状态致性状态利用动态转储副本利用动态转储副本将数据库恢复到一致性状态将数据库恢复到一致性状态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。n 首先扫描日志文件，找出故障发生时已提交的事务的标首先扫描日志文件，找出故障发生时已提交的事务的标识，将其记入重做队列。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行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。即将日志记录中重做处理。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。说明：说明：介质故障的恢复需要介质故障的恢复需要DBA介入介入DBA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重装最近转储的数据库副本和有关的各日志文件副本本执行系统提供的恢复命令执行系统提供的恢复命令具体的恢复操作仍由具体的恢复操作仍由DBMS完成完成7.6 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、问题的提出两个问题：两个问题：n 搜索整个日志将耗费大量的时间搜索整个日志将耗费大量的时间n 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、解决方案二、解决方案具有检查点（具有检查点（checkpoint）的恢复技术的恢复技术n 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（checkpoint）n 增加重新开始文件增加重新开始文件n 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三、检查点技术三、检查点技术1.检查点记录的内容检查点记录的内容n 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n 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重新开始文件用来记录各个检查点记录在日志文件中的地址重新开始文件用来记录各个检查点记录在日志文件中的地址2. 动态维护日志文件的方法是周期性地执行如下操作：建立动态维护日志文件的方法是周期性地执行如下操作：建立检查点，保存数据库状态。具体步骤是：检查点，保存数据库状态。具体步骤是：（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缓冲区中的所有日志记录写入磁盘的日志文件上。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）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。件。四、四、利用检查点的恢复策略利用检查点的恢复策略n 当事务当事务T在一个检查点之前提交，在一个检查点之前提交，T对数据库所做的修改对数据库所做的修改已写入数据库已写入数据库n 在进行恢复处理时，没有必要对事务在进行恢复处理时，没有必要对事务T执行执行REDO操作操作系统出现故障时恢复子系统将根据事务的不同状态采取不同的恢复策略。T1Tc (检查点检查点)Tf(系统故障系统故障) REDOUNDOUNDO REDOT2T3T4T5不要不要REDO在在检查点检查点之前提交之前提交T2在检查点之后在检查点之后故障点之前提交故障点之前提交T3在故障点在故障点时还未完成时还未完成T4在故障点在故障点之前提交之前提交T5在故障点在故障点时还未完成时还未完成利用检查点方法进行恢复的步骤：利用检查点方法进行恢复的步骤：2. 由该检查点记录得到检查点建立时刻所有正在执行的事务由该检查点记录得到检查点建立时刻所有正在执行的事务清单清单ACTIVE-LIST。n 建立两个事务队列建立两个事务队列 UNDO-LIST REDO-LIST n 把把ACTIVE-LIST暂时放入暂时放入UNDO-LIST队列，队列，REDO队列暂为空。队列暂为空。 如有新开始的事务如有新开始的事务Ti，把把Ti暂时放入暂时放入UNDO-LIST队列队列 如有提交的事务如有提交的事务Tj，把把Tj从从UNDO-LIST队列移到队列移到REDO-LIST队列队列3. 从检查点开始正向扫描日志文件，直到日志文件结束从检查点开始正向扫描日志文件，直到日志文件结束1.从重新开始文件中找到最后一个检查点记录在日志文件中从重新开始文件中找到最后一个检查点记录在日志文件中的地址，由该地址在日志文件中找到最后一个检查点记录。的地址，由该地址在日志文件中找到最后一个检查点记录。4. 对对UNDO-LIST中的每个事务执行中的每个事务执行UNDO操作操作, 对对REDO-LIST中的每个事务中的每个事务执行执行REDO操作。操作。7.7 数据库镜像数据库镜像 介质故障是对系统影响最为严重的一种故障，介质故障是对系统影响最为严重的一种故障，严重影响数据库的可用性：严重影响数据库的可用性：n 介质故障恢复比较费时介质故障恢复比较费时n 为预防介质故障，为预防介质故障，DBA必须周期性地转储数据库必须周期性地转储数据库提高数据库可用性的解决方案提高数据库可用性的解决方案数据库镜像（数据库镜像（Mirror）数据库镜像数据库镜像 DBMS自动把整个数据库或其中的关键数据复制到另一个自动把整个数据库或其中的关键数据复制到另一个磁盘上磁盘上 DBMS自动保证镜像数据与主数据的一致性（如下图）自动保证镜像数据与主数据的一致性（如下图）应用应用1应用应用1应用应用1应用应用1镜像镜像复制复制修改修改readreadread出现介质故障时，出现介质故障时，DBMS自动利用镜像磁盘数据进行数据自动利用镜像磁盘数据进行数据库的恢复，不需要关闭系统和重装数据库副本（如下图）库的恢复，不需要关闭系统和重装数据库副本（如下图）应用应用1应用应用1应用应用1应用应用1镜像镜像恢复恢复修改修改readreadread 注意：注意： 由于数据库镜像是通过复制数据实现的，频繁地复制自然会由于数据库镜像是通过复制数据实现的，频繁地复制自然会降低系统运行效率，因此在实际应用中用户往往只选择对关键数降低系统运行效率，因此在实际应用中用户往往只选择对关键数据和日志文件镜像，而不是对整个数据库进行镜像。据和日志文件镜像，而不是对整个数据库进行镜像。 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。致性状态。保证数据一致性是对数据库的最基本的要求。q 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 DBMS保证系统中一切事务的原子性、一致性、隔离性和持保证系统中一切事务的原子性、一致性、隔离性和持续性续性q DBMS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n 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n 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q 常用恢复技术常用恢复技术n 事务故障的恢复：事务故障的恢复：UNDOn 系统故障的恢复：系统故障的恢复：UNDO + REDOn 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 + REDOq 提高恢复效率的技术提高恢复效率的技术n 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介质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故障恢复的效率n 镜像技术镜像技术镜像技术可以改善介质故障的恢复效率镜像技术可以改善介质故障的恢复效率作业：作业：P261 113