7_數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)

1、事務(wù),如銀行轉(zhuǎn)帳問(wèn)題：假定資金從帳戶A轉(zhuǎn)到帳戶B，至少需要兩步：①帳戶A的資金減少②然后帳戶B的資金相應(yīng)增加,創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)并開(kāi)設(shè)兩個(gè)賬戶,,轉(zhuǎn)賬1000元,A轉(zhuǎn)入B1000元,創(chuàng)建帳戶表，存放用戶的帳戶信息,添加約束：根據(jù)銀行規(guī)定，帳戶余額不能少于1元，否則視為銷戶,模擬轉(zhuǎn)帳,開(kāi)戶后兩個(gè)帳戶的余額總和為：1000+1=1001元,,模擬實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)帳 ：從張三的帳戶轉(zhuǎn)帳1000元到李四的帳戶,請(qǐng)問(wèn)：執(zhí)行轉(zhuǎn)帳語(yǔ)句后，張三、李四的

2、帳戶余額為多少？,錯(cuò)誤分析：執(zhí)行失敗，故張三還是1000元原因UPDATE語(yǔ)句違反約束：余額>=1元解決方法：使用事務(wù),事務(wù)的概念,事務(wù)(Transaction)：事務(wù)是用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作序列，這些操作作為一個(gè)不可分割的工作單元，要么全做，要么全不做。數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中通常有多個(gè)事務(wù)并行運(yùn)行事務(wù)和程序是兩個(gè)概念在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，一個(gè)事務(wù)可以是一條SQL語(yǔ)句，一組SQL語(yǔ)句或整個(gè)程序一

3、個(gè)應(yīng)用程序通常包含多個(gè)事務(wù),,事務(wù)的特性(ACID特性),原子性(Atomicity)事務(wù)是一個(gè)完整的操作。事務(wù)的各步操作是不可分的(原子的)；要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行一致性(Consistency)事務(wù)在完成時(shí)，必須使所有的數(shù)據(jù)都保持一致?tīng)顟B(tài)，以保持所有數(shù)據(jù)的完整性。即所有的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如 B 樹(shù)索引或雙向鏈表）都必須是正確的。隔離性(Isolation)對(duì)并發(fā)執(zhí)行的事務(wù)，一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾各個(gè)事務(wù)之間不能

4、互相干擾在同一事務(wù)內(nèi)部操作及使用的數(shù)據(jù)對(duì)其他并發(fā)事務(wù)是隔離的持續(xù)性(Durability)事務(wù)完成后，它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改被永久保持，接下來(lái)的其他操作或故障不應(yīng)該對(duì)其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。,,DBMS中的事務(wù)控制,隱式的事務(wù)控制：用戶未顯式地定義事務(wù)時(shí)，DBMS按缺省規(guī)定自動(dòng)劃分事務(wù)說(shuō)明：事實(shí)上，有時(shí)一條SQL語(yǔ)句的工作也有事務(wù)特點(diǎn)例如一條刪除多行數(shù)據(jù)的SQL語(yǔ)句。顯式的事務(wù)控制：事物的開(kāi)始與結(jié)束由用戶顯示地控制實(shí)際開(kāi)發(fā)中通

5、常用顯示事務(wù)，明確指定事務(wù)的起、止邊界,SQL語(yǔ)言中定義事務(wù)的語(yǔ)句Begin transaction——事務(wù)開(kāi)始Commit——事務(wù)提交，正常結(jié)束，將更新結(jié)果寫(xiě)入磁盤(pán)COMMIT語(yǔ)句還釋放資源，如事務(wù)使用的鎖。Rollback——事務(wù)回滾，撤銷事務(wù)中所有已完成的更新當(dāng)事務(wù)中出現(xiàn)錯(cuò)誤，或者用戶決定取消事務(wù)時(shí)，可回滾該事務(wù)，將數(shù)據(jù)返回到事務(wù)開(kāi)始時(shí)的狀態(tài)，并釋放事務(wù)占用的資源,,使用事務(wù)解決銀行轉(zhuǎn)帳問(wèn)題,判斷某條語(yǔ)句執(zhí)行是否出錯(cuò)：

6、使用全局變量@@ERROR可判斷當(dāng)前SQL語(yǔ)句執(zhí)行是否有錯(cuò)為判斷事務(wù)中所有SQL語(yǔ)句是否有錯(cuò)，可對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行累計(jì)；如：SET @errorSum =@errorSum +@@error,,查看轉(zhuǎn)帳1000的結(jié)果,,事務(wù)管理的內(nèi)容,引起事務(wù)不完全的三個(gè)故障原因：由于出現(xiàn)異常，中途中止或不成功退出；可能因電源等故障，系統(tǒng)崩潰；遇到如不能訪盤(pán)等異常狀態(tài)而中止。ACID準(zhǔn)則的保證：不僅在系統(tǒng)正常如此，在系統(tǒng)故障時(shí)也應(yīng)如

7、此；在單個(gè)事務(wù)執(zhí)行時(shí)如此，在事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)也應(yīng)如此。故障恢復(fù)：保證事務(wù)在故障時(shí)滿足ACID準(zhǔn)則的技術(shù)；并發(fā)控制：保證事務(wù)在并發(fā)執(zhí)行時(shí)滿足ACID準(zhǔn)則的技術(shù)；事務(wù)管理：故障恢復(fù)和并發(fā)控制的合稱。,,五.并發(fā)控制,為什么需要并發(fā)控制數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是多用戶共享的系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)必須提供并發(fā)控制機(jī)制；多個(gè)用戶并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生多個(gè)事務(wù)同時(shí)存取同一數(shù)據(jù)的情況。,實(shí)例分析：考慮飛機(jī)訂票系統(tǒng)中的一個(gè)活動(dòng)序列1）甲售票點(diǎn)(甲事務(wù)

8、)讀出某航班的機(jī)票余額A，設(shè)A=16；2）乙售票點(diǎn)(乙事務(wù))讀出同一航班的機(jī)票余額A，也為16；3）甲售票點(diǎn)賣出一張機(jī)票，修改余額A=A-1；所以A為15，把A寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)；4）乙售票點(diǎn)也賣出一張機(jī)票，修改余額A=A-1；所以A為15,把A寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。結(jié)果明明賣出兩張機(jī)票，數(shù)據(jù)庫(kù)中機(jī)票余額只減少1。,,多事務(wù)執(zhí)行方式,(1)事務(wù)串行執(zhí)行每個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)事務(wù)運(yùn)行，其他事務(wù)必須等到這個(gè)事務(wù)結(jié)束以后方能運(yùn)行特點(diǎn)：不能充分利用資源，數(shù)

9、據(jù)庫(kù)資源難以共享(2)交叉并發(fā)方式(interleaved concurrency)并行執(zhí)行事務(wù)的各個(gè)操作輪流交叉運(yùn)行特點(diǎn)：在單處理機(jī)系統(tǒng)中的并發(fā)方式，能夠減少處理機(jī)的空閑時(shí)間，提高系統(tǒng)的效率(3)同時(shí)并發(fā)方式(simultaneous concurrency)多個(gè)處理機(jī)同時(shí)運(yùn)行，其中每個(gè)處理機(jī)分別運(yùn)行一個(gè)事務(wù)，能實(shí)現(xiàn)多個(gè)事務(wù)真正并行運(yùn)行特點(diǎn)：最理想的并發(fā)方式，但受制于硬件環(huán)境,,三類不一致性(1/2),并發(fā)操作帶來(lái)的數(shù)據(jù)

10、不一致性包括三類：丟失修改、不可重復(fù)讀和讀“臟”數(shù)據(jù),丟失修改兩個(gè)事務(wù)T1和T2讀入同一數(shù)據(jù)并修改，T2提交的結(jié)果破壞了T1提交的結(jié)果，導(dǎo)致T1的修改丟失。讀“臟”數(shù)據(jù)事務(wù)1修改某一數(shù)據(jù)，并寫(xiě)回磁盤(pán)事務(wù)2讀取同一數(shù)據(jù)后事務(wù)1因某種原因被撤消，這時(shí)事務(wù)1已修改過(guò)的數(shù)據(jù)恢復(fù)原值事務(wù)2讀到的數(shù)據(jù)就與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不一致，是不正確的數(shù)據(jù)，又稱“臟”數(shù)據(jù)。,,三類不一致性(2/2),不可重復(fù)讀：指事務(wù)T1讀取數(shù)據(jù)后，事務(wù)T2執(zhí)行更新

11、操作，使事務(wù)T1無(wú)法再現(xiàn)前一次讀取結(jié)果。,三類不可重復(fù)讀T1讀取某一數(shù)據(jù)后：1. T2對(duì)其做了修改，當(dāng)T1再次讀該數(shù)據(jù)時(shí)，得到與前一次不同的值；2. T2刪除了其中部分記錄，當(dāng)T1再次讀取數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)某些記錄神密地消失了；3. T2插入了一些記錄，當(dāng)T1再次按相同條件讀取數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)多了一些記錄。后兩種不可重復(fù)讀有時(shí)也稱為幻影現(xiàn)象,,,原因及解決,產(chǎn)生三類數(shù)據(jù)不一致性的主要原因：并發(fā)操作破壞了事務(wù)的隔離性。并發(fā)控制：就是

12、要用正確的方式調(diào)度并發(fā)操作，使一個(gè)用戶事務(wù)的執(zhí)行不受其它事務(wù)的干擾，從而避免造成數(shù)據(jù)的不一致性。調(diào)度：“事務(wù)集”中的一串有序操作集。對(duì)調(diào)度的要求：一個(gè)事務(wù)中的操作在調(diào)度中的順序，應(yīng)該與它們?cè)谑聞?wù)中的順序一致。每個(gè)事務(wù)最后的行動(dòng)：COMMIT和ROLLBACK。,并發(fā)控制的主要技術(shù)：封鎖(Locking),封鎖,什么是封鎖封鎖就是事務(wù)T在對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象（例如表、記錄等）操作之前，先向系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求，對(duì)其加鎖加鎖后事務(wù)T就對(duì)該數(shù)據(jù)

13、對(duì)象有了一定的控制，在事務(wù)T釋放它的鎖之前，其它的事務(wù)不能更新此數(shù)據(jù)對(duì)象。封鎖是實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的一個(gè)非常重要的技術(shù),基本封鎖類型排它鎖又稱寫(xiě)鎖(eXclusive lock簡(jiǎn)記為X鎖)若事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象A加上X鎖，則只允許T讀取和修改A，其它任何事務(wù)都不能再對(duì)A加任何類型的鎖，直到T釋放A上的鎖共享鎖又稱讀鎖(Share lock記為S鎖)若事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象A加上S鎖，則其它 事務(wù)只能再對(duì)A加S鎖，而不能加X(jué)鎖， 直

14、到T釋放A上的S鎖,,Y=Yes，相容的請(qǐng)求N=No，不相容的請(qǐng)求,封鎖協(xié)議,封鎖協(xié)議:對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象加鎖時(shí)，要遵循的約定規(guī)則。主要解決：何時(shí)申請(qǐng)X鎖或S鎖和持鎖時(shí)間、何時(shí)釋放常用封鎖協(xié)議：三級(jí)封鎖協(xié)議,1級(jí)封鎖協(xié)議事務(wù)在修改數(shù)據(jù)前，必須先加X(jué)鎖，直到事務(wù)結(jié)束(提交或回滾)才釋放作用：1級(jí)封鎖協(xié)議可防止丟失修改缺陷：在1級(jí)封鎖協(xié)議中, 若是讀數(shù)據(jù)，不需要加鎖的，所以它不能保證不讀“臟”數(shù)據(jù)和可重復(fù)讀。T2在①之前讀的A，可

15、能“臟”或與在④中讀的不一致,,2級(jí)封鎖協(xié)議,2級(jí)封鎖協(xié)議：1級(jí)封鎖協(xié)議+事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R前必須先加S鎖，讀完后即釋放S鎖作用：可以防止丟失修改和讀“臟”數(shù)據(jù)。缺陷：由于讀完數(shù)據(jù)后即可釋放S鎖，故不能保證可重復(fù)讀。,,3級(jí)封鎖協(xié)議,1級(jí)封鎖協(xié)議+事務(wù)在讀取數(shù)據(jù)前先加S鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放,可防止：丟失修改、讀臟數(shù)據(jù)和不可重復(fù)讀,,不讀“臟”數(shù)據(jù),可重復(fù)讀,封鎖協(xié)議小結(jié),三級(jí)協(xié)議的主要區(qū)別什么操作需要申請(qǐng)封鎖何時(shí)釋放鎖

16、（即持鎖時(shí)間）,,活鎖和死鎖,封鎖技術(shù)可以有效地解決并行操作的一致性問(wèn)題，但也帶來(lái)一些新的問(wèn)題：可能引起活鎖和死鎖。,活鎖：在多個(gè)事務(wù)請(qǐng)求對(duì)同一數(shù)據(jù)封鎖時(shí)，總是使某一用戶事務(wù)等待的情況稱為活鎖。避免活鎖的法：采用先來(lái)先服務(wù)的策略。,,,死鎖,死鎖：多事務(wù)交錯(cuò)等待的僵持局面。產(chǎn)生死鎖的原因：兩個(gè)或多個(gè)事務(wù)都已封鎖了一些數(shù)據(jù)對(duì)象，然后又都請(qǐng)求對(duì)已為其他事務(wù)封鎖的數(shù)據(jù)對(duì)象加鎖，從而出現(xiàn)死等待。解決死鎖的兩類方法：預(yù)防死鎖的發(fā)生；

17、定期診斷系統(tǒng)中有無(wú)死鎖，有則解除。,死鎖的預(yù)防1) 一次封鎖法：要求每個(gè)事務(wù)必須一次將所有要使用的數(shù)據(jù)全部加鎖，否則該事務(wù)不能繼續(xù)執(zhí)行。2) 順序封鎖法：預(yù)先規(guī)定數(shù)據(jù)對(duì)象的封鎖順序，所有事務(wù)都按該順序封鎖。,,,,預(yù)防死鎖的方法,一次封鎖法要求每個(gè)事務(wù)必須一次將所有要使用的數(shù)據(jù)全部加鎖，否則就不能繼續(xù)執(zhí)行存在的問(wèn)題：將以后要用到的全部數(shù)據(jù)加鎖，勢(shì)必?cái)U(kuò)大了封鎖的范圍，從而降低了系統(tǒng)的并發(fā)度順序封鎖法順序封鎖法是預(yù)先對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象

18、規(guī)定一個(gè)封鎖順序，所有事務(wù)都按這個(gè)順序?qū)嵭蟹怄i。,存在的問(wèn)題：維護(hù)成本高：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中封鎖的數(shù)據(jù)對(duì)象極多，并且在不斷地變化。難以實(shí)現(xiàn)：很難事先確定每一個(gè)事務(wù)要封鎖哪些對(duì)象,,處理方法允許發(fā)生死鎖，一旦檢測(cè)出死鎖，就予以解除,死鎖的診斷與解除,超時(shí)法若一個(gè)事務(wù)的等待時(shí)間超過(guò)規(guī)定的時(shí)限，就認(rèn)為發(fā)生了死鎖。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：時(shí)限太短可能誤判；太長(zhǎng)死鎖發(fā)生后不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事務(wù)等待圖法事務(wù)等待圖是一個(gè)有向圖G=(T,U)。 T為

19、結(jié)點(diǎn)的集合，每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示正運(yùn)行的事務(wù)；U為邊的集合，每條邊表示事務(wù)等待情況。若T1等待T2，則從T1指向T2劃一條有向邊。,并發(fā)控制子系統(tǒng)周期性地(如每隔1 min)檢測(cè)事務(wù)等待圖，如果發(fā)現(xiàn)圖中存在回路，則表示系統(tǒng)中出現(xiàn)了死鎖。解除死鎖撤消處理死鎖代價(jià)最小的一個(gè)事務(wù)，釋放此事務(wù)持有的所有的鎖,,并發(fā)調(diào)度的可串行性,可串行化的調(diào)度:多個(gè)事務(wù)的并發(fā)執(zhí)行是正確的，當(dāng)且僅當(dāng)其結(jié)果與按某一次序串行地執(zhí)行它們時(shí)的結(jié)果相同。正確調(diào)度：可串行

20、化是并發(fā)調(diào)度正確性的唯一準(zhǔn)則。,,串行調(diào)度,不可串行化的調(diào)度,可串行化的調(diào)度,,,,兩段鎖協(xié)議,兩段封鎖協(xié)議(Two-Phase Locking，簡(jiǎn)稱2PL)最常用的一種封鎖協(xié)議，理論上證明使用兩段封鎖協(xié)議產(chǎn)生的是可串行化調(diào)度，其并行執(zhí)行的結(jié)果一定是正確的兩段鎖協(xié)議在對(duì)任何數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫(xiě)操作前，事務(wù)要先獲得對(duì)該數(shù)據(jù)的封鎖；在釋放一個(gè)封鎖后，事務(wù)不再申請(qǐng)和獲得任何其他封鎖“兩段”鎖的含義第一階段：獲得封鎖，也稱為擴(kuò)展階段事務(wù)

21、可申請(qǐng)獲得數(shù)據(jù)項(xiàng)上任何類型的鎖，但不釋放任何鎖 第二階段：釋放封鎖，也稱為收縮階段事務(wù)可釋放數(shù)據(jù)項(xiàng)上任何類型的鎖，但不能再申請(qǐng)任何鎖,例如：事務(wù)Ti遵守兩段鎖協(xié)議，其封鎖序列是 ：Slock A Slock B Xlock C Unlock B Unlock A Unlock C |← 擴(kuò)展階段 →| |← 收縮階段

22、 →|,封鎖粒度,封鎖粒度：封鎖對(duì)象的大小封鎖的對(duì)象：邏輯單元，物理單元 例：在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，封鎖對(duì)象：邏輯單元: 屬性值、屬性值集合、元組、關(guān)系、索引項(xiàng)、整個(gè)索引、整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)等物理單元：頁(yè)（數(shù)據(jù)頁(yè)或索引頁(yè)）、物理記錄等選擇封鎖粒度原則：封鎖粒度與系統(tǒng)的并發(fā)度和并發(fā)控制的開(kāi)銷密切相關(guān)；封鎖的粒度越大，數(shù)據(jù)庫(kù)所能封鎖的數(shù)據(jù)單元就越少，并發(fā)度就越小，系統(tǒng)開(kāi)銷也越??；封鎖的粒度越小，并發(fā)度較高，但系統(tǒng)開(kāi)銷也就越大多

23、粒度封鎖：在一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)支持多種封鎖粒度供不同的事務(wù)選擇,,意向鎖,意向鎖的含義：若對(duì)一結(jié)點(diǎn)加意向鎖，則說(shuō)明該結(jié)點(diǎn)的下層結(jié)點(diǎn)正在被加鎖對(duì)任一結(jié)點(diǎn)加基本鎖，必須先對(duì)它的上層結(jié)點(diǎn)加意向鎖如: 對(duì)任一元組加鎖時(shí)，要先對(duì)所在的數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系加意向鎖三種常用的意向鎖：IS鎖:對(duì)一數(shù)據(jù)對(duì)象加IS鎖, 表示其后裔結(jié)點(diǎn)擬(意向)加S鎖如: 要對(duì)表R1中某元組加S鎖, 則要先對(duì)R1和數(shù)據(jù)庫(kù)加IS鎖IX鎖:若對(duì)一數(shù)據(jù)對(duì)象加IX鎖, 表示其后

24、裔結(jié)點(diǎn)擬(意向)加X(jué)鎖如:要對(duì)表R1中某元組加X(jué)鎖, 要首先對(duì)R1和數(shù)據(jù)庫(kù)加IX鎖,SIX鎖: 若對(duì)一數(shù)據(jù)對(duì)象加SIX鎖, 表示對(duì)其加S鎖, 再加IX鎖如: 對(duì)表R1加SIX鎖, 表示該事務(wù)要讀整個(gè)表(故要對(duì)該表加S鎖), 同時(shí)會(huì)更新個(gè)別元組(故要對(duì)該表加IX鎖),,SQL Server中的鎖與加鎖,SQL Server的死鎖檢測(cè)與處理：SQL Server自動(dòng)檢測(cè)死鎖；一旦有死鎖發(fā)生，則將其中一個(gè)導(dǎo)致死鎖較次的事務(wù)殺死。鎖粒度

25、：整個(gè)庫(kù)、表級(jí) 、頁(yè)級(jí)(2KB)和行級(jí)鎖方式：①共享；②排它TABLOCKX；③更新UPDLOCK等帶共享鎖HOLDLOCK的SELECT：能保證在SELECT語(yǔ)句完成前，或一個(gè)含多條SQL語(yǔ)句的事務(wù)回退或提交前一直對(duì)指定的一個(gè)或多個(gè)表保持有共享鎖。,為防止死鎖，編程時(shí)應(yīng)注意如下事項(xiàng)：①盡量使事務(wù)簡(jiǎn)潔，花時(shí)少；②少用HOLDLOCK特別是當(dāng)事務(wù)中需與用戶交互時(shí)最好不用；③避免同時(shí)多于一個(gè)用戶對(duì)同一數(shù)據(jù)頁(yè)互操作；④兩個(gè)事務(wù)對(duì)

26、兩個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)的訪問(wèn)順序一致。,,六.備份與恢復(fù),數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)概述數(shù)據(jù)庫(kù)由于某些故障發(fā)生可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)被破壞或影響數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的一致性(或完整性、正確性)；當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)將數(shù)據(jù)庫(kù)從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某個(gè)一致?tīng)顟B(tài)，它是數(shù)據(jù)庫(kù)可靠性的保證；數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)機(jī)制是衡量某DBMS系統(tǒng)性能的指標(biāo)之一，對(duì)系統(tǒng)可靠性起決定作用，對(duì)運(yùn)行效率有很大影響。,故障的種類事務(wù)內(nèi)部故障: 事務(wù)在運(yùn)行至正常終止點(diǎn)(提交或回滾)前被終止能由事

27、務(wù)所在程序處理的，如條件不滿足等不能由事務(wù)所在程序處理的, 如運(yùn)算溢出、違反完整性限制等系統(tǒng)故障：系統(tǒng)重啟、OS故障、DBMS代碼錯(cuò)誤、掉電等介質(zhì)故障(medium)：磁盤(pán)損壞等計(jì)算機(jī)病毒(virus),,數(shù)據(jù)恢復(fù)原理,恢復(fù)操作的基本原理恢復(fù)操作的基本原理：冗余利用存儲(chǔ)在系統(tǒng)其它地方的冗余數(shù)據(jù)來(lái)重建數(shù)據(jù)庫(kù)中已被破壞或不正確的那部分?jǐn)?shù)據(jù)恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)：復(fù)雜一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，恢復(fù)子系統(tǒng)的代碼要占全部代碼的10%以上恢復(fù)機(jī)

28、制涉及的關(guān)鍵問(wèn)題1. 如何建立冗余數(shù)據(jù)，最常用的技術(shù)是：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)（backup）登錄日志文件（logging）通常在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，這兩種方法是一起使用的。2. 如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù),,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ),數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)：指DBA將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制到磁帶或另一個(gè)磁盤(pán)上保存起來(lái)的過(guò)程；備用的數(shù)據(jù)稱為后備副本或后援副本。如何使用轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)庫(kù)遭到破壞后可以將后備副本重新裝入重裝后備副本只能將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的狀態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法

29、分類：DBA一般在夜間或周末，周期性(天.周.月)轉(zhuǎn)儲(chǔ)DB到磁帶上。,,日志文件,什么是日志文件日志文件(log)是用來(lái)記錄事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新操作的文件日志文件的格式以記錄為單位的日志文件內(nèi)容各個(gè)事務(wù)的開(kāi)始標(biāo)記和相應(yīng)的結(jié)束標(biāo)記各個(gè)事務(wù)的所有更新操作的內(nèi)容包括：事務(wù)標(biāo)識(shí)、操作類型(插入、刪除或修改)、操作對(duì)象(記錄內(nèi)部標(biāo)識(shí))、更新前數(shù)據(jù)的舊值(對(duì)插入操作，此項(xiàng)為空值)更新后數(shù)據(jù)的新值(對(duì)刪除操作，此項(xiàng)為空值)以上均作

30、為日志文件中的一條日志記錄 (log record)以數(shù)據(jù)塊為單位的日志文件，每條日志記錄的內(nèi)容：事務(wù)標(biāo)識(shí)(標(biāo)明是那個(gè)事務(wù))，被更新的數(shù)據(jù)塊,,登記日志文件,基本原則登記的次序嚴(yán)格按并行事務(wù)執(zhí)行的時(shí)間次序必須先寫(xiě)日志文件，后寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)寫(xiě)日志文件：把表示修改的日志記錄寫(xiě)到日志文件寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)：把對(duì)數(shù)據(jù)的修改寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)中為什么要先寫(xiě)日志文件寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)和寫(xiě)日志是不同的操作, 其間可能發(fā)生故障若先寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)修改，而在日志文件中沒(méi)有登記

31、下該修改，則以后就無(wú)法恢復(fù)該修改；若先寫(xiě)日志而未修改數(shù)據(jù)庫(kù)，則恢復(fù)時(shí)，對(duì)故障發(fā)生時(shí)已提交的事務(wù)按日志文件重作，對(duì)未提交的事務(wù)進(jìn)行撤銷，即可時(shí)僅保證數(shù)據(jù)庫(kù)的正確性,,恢復(fù)策略,事務(wù)故障的恢復(fù)事務(wù)故障：事務(wù)在運(yùn)行至正常終止點(diǎn)前被中止恢復(fù)方法：由恢復(fù)子系統(tǒng)利用日志文件，撤消此事務(wù)已對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行的修改事務(wù)故障的恢復(fù)由系統(tǒng)自動(dòng)完成，不需要用戶干預(yù)系統(tǒng)故障的恢復(fù)首先正向掃描日志文件，生成重做(Redo)和撤消(Undo)隊(duì)列然后對(duì)Un

32、do隊(duì)列中的各事務(wù)進(jìn)行Undo最后對(duì)Redo隊(duì)列中的各事務(wù)進(jìn)行Redo恢復(fù)由系統(tǒng)在重新啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)完成，不需要用戶干預(yù)介質(zhì)故障的恢復(fù)首先裝入最新后備副本和有關(guān)日志文件副本；然后重作已提交的事務(wù)，使數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)至故障前某一時(shí)刻的一致?tīng)顟B(tài)裝入副本由DBA介入完成，并執(zhí)行DBMS提供的恢復(fù)命令,,具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù),引入檢查點(diǎn)的原因(CheckPoint)搜索整個(gè)日志將耗費(fèi)大量的時(shí)間REDO處理：重新執(zhí)行，浪費(fèi)了大量時(shí)間具有檢查

33、點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)在日志文件中增加檢查點(diǎn)記錄；內(nèi)容包括：建立檢查點(diǎn)時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)標(biāo)識(shí)和這些事務(wù)最近一個(gè)日志記錄的地址增加重新開(kāi)始文件：用來(lái)記錄各個(gè)檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址,動(dòng)態(tài)維護(hù)日志文件：周期性地執(zhí)行(定期或不定期)建立檢查點(diǎn)，保存數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài),,利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略,建立檢查點(diǎn)的步驟將當(dāng)前日志緩沖中的所有日志記錄寫(xiě)入磁盤(pán)的日志文件；在日志文件中寫(xiě)入一個(gè)檢查點(diǎn)記錄；將當(dāng)前數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的所有數(shù)據(jù)記錄寫(xiě)入磁盤(pán)的數(shù)據(jù)庫(kù)中

34、；把檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址寫(xiě)入一個(gè)重新開(kāi)始文件。,使用檢查點(diǎn)恢復(fù)技術(shù)進(jìn)行恢復(fù)的步驟從“重新開(kāi)始文件”中找到最后一個(gè)檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址，由該地址在日志文件中找到最后一個(gè)檢查點(diǎn)記錄；由該檢查點(diǎn)記錄得到檢查點(diǎn)建立時(shí)所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單；從檢查點(diǎn)開(kāi)始掃描日志文件，將未提交事務(wù)加入撤銷(Undo)隊(duì)列，將已提交事務(wù)加入重做(Redo)隊(duì)列；對(duì)Undo隊(duì)列中的各事務(wù)進(jìn)行Undo，再對(duì)Redo隊(duì)列中的各事務(wù)進(jìn)行Redo。,

35、,實(shí)例：恢復(fù)子系統(tǒng)采取的策略,恢復(fù)策略：T1在檢查點(diǎn)之前已提交，所以不必執(zhí)行REDO操作T2和T3在檢查點(diǎn)之后才提交，其對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所做的修改在故障發(fā)生時(shí)可能還在緩沖區(qū)中，未寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，所以要REDOT4和T5在故障發(fā)生時(shí)還未完成，所以予以撤銷,,不要REDO,REDO,撤銷,REDO,撤銷,,數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像,介質(zhì)故障是對(duì)系統(tǒng)影響最為嚴(yán)重的一種故障嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)庫(kù)的可用性；介質(zhì)故障恢復(fù)比較費(fèi)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像：是提高數(shù)據(jù)庫(kù)可用性的解決方案當(dāng)

36、主數(shù)據(jù)庫(kù)更新時(shí)，DBMS自動(dòng)將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或其中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行磁盤(pán)備份，以保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)的一致性,優(yōu)缺點(diǎn)：介質(zhì)故障時(shí)：使用鏡像磁盤(pán)中的數(shù)據(jù)，同時(shí)DBMS自動(dòng)利用鏡像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)快速恢復(fù)沒(méi)有故障時(shí)：可用于并發(fā)操作，某用戶加排他鎖時(shí)，其他用戶可讀鏡像數(shù)據(jù)，不必等鎖釋放缺點(diǎn)：頻繁地復(fù)制數(shù)據(jù)自然會(huì)降低系統(tǒng)運(yùn)行效率,實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常僅選關(guān)鍵數(shù)據(jù)和日志文件鏡像,SQL Server的數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)機(jī)制,SQL Server支持的備份類型：

37、 完整數(shù)據(jù)庫(kù)備份：包括事務(wù)日志在內(nèi)的整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)差異數(shù)據(jù)庫(kù)備份：只記錄自上次完整數(shù)據(jù)庫(kù)備份后發(fā)生更改的數(shù)據(jù)。事務(wù)日志備份日志備份序列提供了連續(xù)的事務(wù)信息鏈，可支持從數(shù)據(jù)庫(kù)、差異或文件備份中快速恢復(fù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)文件和文件組備份以文件和文件組作為備份的對(duì)象，但在使用這種備份模式時(shí)，應(yīng)搭配事務(wù)日志備份一起使用。,數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行備份和恢復(fù)操作的方式。1) 靜態(tài)的備份和恢復(fù)方式。在進(jìn)行數(shù)據(jù)備份或恢復(fù)操作時(shí)，SQL服務(wù)器不接受任何應(yīng)用程序的

38、訪問(wèn)請(qǐng)求，只執(zhí)行備份或恢復(fù)操作。2) 動(dòng)態(tài)的備份和恢復(fù)方式。在進(jìn)行數(shù)據(jù)備份或恢復(fù)操作時(shí)，SQL服務(wù)器同時(shí)接受應(yīng)用程序的訪問(wèn)請(qǐng)求。,,備份數(shù)據(jù)庫(kù),1)右擊要備份的數(shù)據(jù)庫(kù)；在彈出單上選擇“全部任務(wù)”中的“備份數(shù)據(jù)庫(kù)”項(xiàng)。2) 在常規(guī)卡中：選要備份的數(shù)據(jù)庫(kù)；確定備份文件的存放位置；選擇將備份保存到備份設(shè)備時(shí)的覆蓋模式3)設(shè)置“完成后驗(yàn)證備份”復(fù)選框。,,,數(shù)據(jù)恢復(fù)方法,(1)用鼠標(biāo)右鍵擊要進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。在彈出單中選擇“所有任務(wù)”

39、中的“還原數(shù)據(jù)庫(kù)”項(xiàng)。(2)恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)：選擇要恢復(fù)的數(shù)據(jù)庫(kù)和要還原的第1個(gè)備份文件,,小結(jié),DB的完整性控制包括：完整性約束的定義、檢查和處理。當(dāng)用戶對(duì)DB進(jìn)行更新操作時(shí)，系統(tǒng)會(huì)檢查用戶的操作是否違反了完整性約束，若違反了完整性約束，就采取一定的措施來(lái)保證數(shù)據(jù)的完整性。DB的安全性：保護(hù)數(shù)據(jù)防止非法使用所造成的數(shù)據(jù)泄露、更改或破壞。 DB的安全性控制主要方法：用戶驗(yàn)證、存取控制。多個(gè)事務(wù)的并發(fā)調(diào)度：帶來(lái)丟失更新、不一致分析