第七章 数据库的保护 数据库原理与设计教学课件.pptVIP

第七章 数据库的保护 目的与要求 数据库的故障与恢复 并发控制的概念、SQL Server中并发控制方法 数据库的完整性概念、SQL Server中的实现方法 数据库的安全性概念、SQL Server中的实现方法 内容 数据库的故障与恢复 并发控制 数据库的安全性 数据库的完整性 破坏数据库的几种情况及保护措施 非法数据—完整性约束—完整性 非法用户—权限机制—安全性 各种故障—故障恢复能力—故障与恢复 多用户的并发访问—并发控制机制—并发控制 一、数据库的故障与恢复 事务的基本概念 事务的性质 故障恢复导论 故障类型及恢复对策 SQL Server 中的故障恢复 1. 事务的基本概念 事务：事务是一个操作系列，这些操作要么都做，要么都不做，它是一个不可分割的工作单位。只有所有操作都成功执行，该事务才可“提交”(Commit)完成，否则，其中任一操作失败，则该事务失败，事务中已执行的操作应“撤消”或“回退”(Rollback)。 DBMS将事务作为其最小的执行单位，也是最小的故障恢复单位和并发控制单位。 2. 事务的性质 DBMS为保证在并发访问和故障情况下对数据库的保护，要求事务具有四个特性：原子性（Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)，简称ACID准则。 原子性：事务中的所有操作要么都成功执行，要么都不执行。该特性的保证由DBMS的事务管理器负责，“提交”和“回退”操作是其中的关键。 续上 一致性：事务管理器应保证事务执行前后，数据库从一个一致状态转到另一个一致状态。一致性与原子性密切相关。一致性的保证，除了事务管理器要负责外，用户也要负责。 隔离性：DBMS是并发执行多个事务的操作，对用户而言像是单独执行，即事务应相互隔离，任一事务内的更新操作对数据库的改变，只有在其成功提交后才对其他事务是可见的。该特性由DBMS的并发控制负责。 续上 持久性：一个事务一旦提交，其对数据库中数据的更新应是持久的，即使该事务的数据更新还未写入磁盘，系统就出现故障，也将有效。该特性由DBMS的故障恢复能力负责。 3. 故障恢复导论 恢复数据，最直接、最常用的手段是“备份”(Backup)，也就是采取“冗余”(redundancy)方法。 DBMS的故障恢复，主要采用的技术有单纯以后备副本为基础的恢复技术、以后备副本和日志为基础的恢复技术和基于多副本的恢复技术。 3.1单纯以后备副本为基础的恢复技术 基本思想：周期性（以天、周为单位）地转储(Dump)数据库到磁带上，出现故障使得数据库失效时，取离故障最近的后备副本来恢复数据库。 备份时间：由于数据量大、取后备副本的时间较长，为不影响系统正常工作，一般在夜间、周末进行数据转储。 缺点：将丢失发生故障时与最近后备之间的更新数据。 技术改进：采用“增量转储”，即在某个时间转储有更新数据的物理块。 特点：实现简单，或多或少要丢失更新数据。 3.2以后备副本和日志为基础的恢复技术 日志(Log)的概念：在系统正常运行时记下它们的变化情况，以便提供恢复所需要的信息，这种历史记录即为日志。日志记录的内容主要有前像、后像和事务状态。 前像(Before Image,BI)：事务更新的数据所在的物理块更新前的映像。撤消事务即用前像。 后像(After Image,AI)：事务更新的数据所在的物理块更新后的映像。重做事务则用后像覆盖所在的物理块。 （续1） 事务状态：从事务变迁的角度看，事务状态有：活动状态、事务中的所有操作结束、事务提交、事务结束、事务失败、事务回退等状态。 基本思想：事务一旦开始，即记入日志，并跟踪事务的两种状态，一是活动状态，二是提交状态。如果出现故障，在故障排除后，先取最近副本，然后按日志中事务的顺序，根据各事务是否提交作相应恢复处理。 （续2） 一般原则：对提交的事务，用后像重做；对未提交的事务，用前像回退。 特点：易实现，不会造成更新数据的丢失。 目前，大部分商用RDBMS均使用此技术。 3.3 基于多副本的恢复技术 方法：利用多个副本互为备份、恢复。 4. 故障类型及恢复对策 DBMS故障的恢复能力不是无限的，一般说来，它能恢复的故障类型有： 4.1 事务故障 4.2 系统故障 4.3 介质故障 4.1 事务故障及恢复 事务故障亦称事务失效，指事务由于某些原因在正常结束之前被异常中止。 引起事务故障的原因有： 事务无法执行而中止； 用户主动撤消事务； 因系统调度差错而中止。 4.1 事务故障及恢复（续） 事务故障的恢复措施： 从后向前扫描日志，找到故障事务； 消息管理器丢掉该事务的消息队列； 撤消该事务已做的所有更新操作； 从ATL中删除事务TID，释放该事务所占资源。 恢复操作由系统自动完成，