中南大学数据库技术与管理课件7.4 数据库的恢复.pptVIP

7.4 数据库的恢复 7.4.1　数据库恢复的含义 7.4.2　数据库恢复的原理及其实现技术 7.4.3　数据库故障恢复策略 7.4.1 数据库恢复的含义 虽然数据库系统中已采取了一定的措施来防止数据库的安全性和完整性遭到破坏，保证并发事务的正确执行，但这些措施并不是绝对可靠的。因此系统应具有检测故障并把数据从错误状态恢复到某一正确状态的能力，这就是数据库的恢复（Recovery）。 7.4.2 数据库恢复的原理及其实现技术 数据库恢复的原理很简单，就是利用数据的冗余（Redundancy）。数据库中任何被破坏或不正确的数据都可利用存储在系统其他地方的冗余数据来恢复。 生成冗余数据最常用的技术有以下两种： 1．登记日志文件 日志文件（Log）是用来记录对数据库更新操作的文件，是系统运行的历史记载。为保证高度可靠，日志文件一般是双副本的，并且独立地写在两个不同类型的设备上。 7.4.2 数据库恢复的原理及其实现技术 典型的日志文件主要包含以下内容： （1）更新数据库的事务标识，用于标明是哪个事务。 （2）操作类型如插入、查询或修改等。 （3）操作对象。 （4）更新前数据的旧值，对于插入操作则没有旧值。 （5）更新后数据的新值，对于删除操作则没有新值。 （6）事务处理中的各个关键时刻如事务开始、结束的时 间等。 7.4.2 数据库恢复的原理及其实现技术 在对数据库进行修改时，须在运行日志中写入一个表示这个修改的运行记录。为了保证数据库是可恢复的，登记日志文件必须遵循以下两条原则： （1）至少要等到相应运行记录的撤销部分已经写入日志文件以后，才允许该事务向物理数据库中写入记录。 （2）直到事务的所有运行记录的撤销和重做两部分都已写入日志文件后，才允许该事务完成提交处理。 这两条原则称为日志先写原则，其蕴涵的基本含义是先要把老的内容“留底”，才能写入新的内容。一旦出现故障，系统在重新启动进行恢复时，可根据所留的“底”，撤销或重做因为故障未能完成的修改，即可将数据库恢复到正确的状态。 7.4.2 数据库恢复的原理及其实现技术 2．数据转储 数据转储（Data Dump）是指定期将数据库复制到多个存储设备如磁带、磁盘上保存起来的过程，是数据库恢复中采用的基本手段。转储的数据文本称为后备副本或后援副本，当数据库遭到破坏后就可以利用后援副本对数据库进行有效恢复。 数据转储按照转储方式可分为海量转储和增量转储。海量转储是指每次转储整个数据库，增量转储则每次只转储上次转储后更新过的数据。上次转储以来数据库的更新修改情况记录在日志文件中，因而利用日志文件就可进行增量转储。增量转储比海量转储花的时间要少得多。 7.4.2 数据库恢复的原理及其实现技术 数据转储按照转储状态可分为静态转储和动态转储。静态转储期间不允许有任何数据存取活动，因而需要在当前用户事务结束之后进行，新用户事务需在转储结束之后才能进行，这就降低了数据库的可用性。动态转储期间允许继续运行用户事务，但产生的副本不能保证与当前状态一致，解决的办法是把转储期间各事务对数据库的修改活动登记到日志文件中，然后利用备用副本加上日志文件把数据库恢复到某一时刻的正确状态。 7.4.3 数据库故障恢复策略 数据库运行过程中可能出现各种各样的故障，这些故障可分为三类：事务故障、系统故障和介质故障。对不同类型的故障，应该采用不同的恢复策略。 1．事务故障 事务故障是指由不可预知的、非正常的事务中断所导致的故障。造成事务中断的原因有以下几种： （1）事务因无法执行而自行夭折。如数据库中没有要访问 的数据、输入数据类型不对、除数为零等。 （2）操作员因操作失误或改变主意而要求撤销事务。 （3）由于系统调度上的原因而中止某些事务的执行。如系统发生死锁。 7.4.3 数据库故障恢复策略 发生事务故障时，被迫中断的事务可能已对数据库进行了修改。为此，要检查日志文件中由这些事务所引起变化的记录，取消这些没有完成的事务所做的一切改变，这类恢复操作称为事务撤销（UNDO），其具体过程如下： （1）反向扫描日志文件，查找该事务的更新操作。 （2）对该事务的更新操作执行反操作，即对已插入的新记录进行删除，对已删除的记录重新插入，对已修改的记录用旧值代替新值。 7.4.3 数据库故障恢复策略 2．系统故障 系统故障是指系统运行过程中，由于某种原因造成系统停止运转，致使所有正在运行的事务都以非正常方式中止，系统必须重新启动。系统故障的恢复要完成两方面的工作，既要撤销所有未完成的事务，还要重做所有已提交的事务，其具体过程如下： （1）正向扫描日志