第10章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)

1、第10章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)1試述事務(wù)的概念及事務(wù)的試述事務(wù)的概念及事務(wù)的4個(gè)特性。個(gè)特性。答：答：事務(wù)是用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫操作序列，這些操作要么全做要么全不做，是一個(gè)不可分割事務(wù)是用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫操作序列，這些操作要么全做要么全不做，是一個(gè)不可分割的工作單位。的工作單位。事務(wù)具有事務(wù)具有4個(gè)特性：原子性（個(gè)特性：原子性（Atomicity）、一致性（、一致性（consistency）、隔離性、隔離性(Isolation）

2、和持續(xù)性（和持續(xù)性（Durability）。這。這4個(gè)特性也簡稱為個(gè)特性也簡稱為ACID特性。特性。原子性：事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位，事務(wù)中包括的諸操作要么都做，要么都不做。原子性：事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位，事務(wù)中包括的諸操作要么都做，要么都不做。一致性：事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。一致性：事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。隔離性：一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾

3、。即一個(gè)事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對(duì)其隔離性：一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。即一個(gè)事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對(duì)其他并發(fā)事務(wù)是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)之間不能互相干擾。持續(xù)性：持續(xù)性也稱永久他并發(fā)事務(wù)是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)之間不能互相干擾。持續(xù)性：持續(xù)性也稱永久性（性（Perfnanence)，指一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的。，指一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的。接下來的其他

4、操作或故障不應(yīng)該對(duì)其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。接下來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。2為什么事務(wù)非正常結(jié)束時(shí)會(huì)影響數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的正確性，請(qǐng)列舉一例說明之。為什么事務(wù)非正常結(jié)束時(shí)會(huì)影響數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的正確性，請(qǐng)列舉一例說明之。答：答：事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。如果數(shù)據(jù)庫系事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。如果數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生故障，有些事務(wù)尚未完成就被迫中斷，這些

5、未完成事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫所做的修改統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生故障，有些事務(wù)尚未完成就被迫中斷，這些未完成事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫所做的修改有一部分已寫入物理數(shù)據(jù)庫，這時(shí)數(shù)據(jù)庫就處于一種不正確的狀態(tài)，或者說是不一致的狀有一部分已寫入物理數(shù)據(jù)庫，這時(shí)數(shù)據(jù)庫就處于一種不正確的狀態(tài)，或者說是不一致的狀態(tài)。態(tài)。例如某工廠的庫存管理系統(tǒng)中，要把數(shù)量為例如某工廠的庫存管理系統(tǒng)中，要把數(shù)量為Q的某種零件從倉庫的某種零件從倉庫1移到倉庫移到倉庫2存放。存放。則可以定義一個(gè)事務(wù)則可以定義

6、一個(gè)事務(wù)TT包括兩個(gè)操作；包括兩個(gè)操作；Ql=Ql一QQ2=Q2Q。如果如果T非正常終非正常終止時(shí)只做了第一個(gè)操作，則數(shù)據(jù)庫就處于不一致性狀態(tài)，庫存量無緣無故少了止時(shí)只做了第一個(gè)操作，則數(shù)據(jù)庫就處于不一致性狀態(tài)，庫存量無緣無故少了Q。3數(shù)據(jù)庫中為什么要有恢復(fù)子系統(tǒng)？它的功能是什么？數(shù)據(jù)庫中為什么要有恢復(fù)子系統(tǒng)？它的功能是什么？答：答：因?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件的故障、軟件的錯(cuò)誤、操作員的失誤以及惡意的破壞是不可避免因?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件的故障、

7、軟件的錯(cuò)誤、操作員的失誤以及惡意的破壞是不可避免的，這些故障輕則造成運(yùn)行事務(wù)非正常中斷，影響數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性，重則破壞數(shù)據(jù)的，這些故障輕則造成運(yùn)行事務(wù)非正常中斷，影響數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性，重則破壞數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)庫中全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失，因此必須要有恢復(fù)子系統(tǒng)。庫，使數(shù)據(jù)庫中全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失，因此必須要有恢復(fù)子系統(tǒng)?；謴?fù)子系統(tǒng)的功能是：把數(shù)據(jù)庫從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)（亦稱為一致狀態(tài)恢復(fù)子系統(tǒng)的功能是：把數(shù)據(jù)庫從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)

8、到某一已知的正確狀態(tài)（亦稱為一致狀態(tài)或完整狀態(tài)）或完整狀態(tài)）。4數(shù)據(jù)庫運(yùn)行中可能產(chǎn)生的故障有哪幾類？哪些故障影響事務(wù)的正常執(zhí)行？哪些故障破數(shù)據(jù)庫運(yùn)行中可能產(chǎn)生的故障有哪幾類？哪些故障影響事務(wù)的正常執(zhí)行？哪些故障破壞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)？壞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)？答：答：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可能發(fā)生各種各樣的故障，大致可以分以下幾類：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可能發(fā)生各種各樣的故障，大致可以分以下幾類：（1）事務(wù)內(nèi)部的故障；）事務(wù)內(nèi)部的故障；（2）系統(tǒng)故障；）系統(tǒng)故障；（3）介質(zhì)故

9、障；）介質(zhì)故障；（4）計(jì)算機(jī)病毒。）計(jì)算機(jī)病毒。事務(wù)故障、系統(tǒng)故障和介質(zhì)故障影響事務(wù)的正常執(zhí)行；介質(zhì)故障和計(jì)算機(jī)病毒破壞數(shù)據(jù)庫事務(wù)故障、系統(tǒng)故障和介質(zhì)故障影響事務(wù)的正常執(zhí)行；介質(zhì)故障和計(jì)算機(jī)病毒破壞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。事務(wù)故障的恢復(fù)：事務(wù)故障的恢復(fù)：事務(wù)故障的恢復(fù)是由事務(wù)故障的恢復(fù)是由DBMSDBMs執(zhí)行恢復(fù)步驟是：執(zhí)行恢復(fù)步驟是：自動(dòng)完成的，對(duì)用戶是透明的。自動(dòng)完成的，對(duì)用戶是透明的。（1）反向掃描文件日志（即從最后向前掃描日志文件））

10、反向掃描文件日志（即從最后向前掃描日志文件），查找該事務(wù)的更新操作；，查找該事務(wù)的更新操作；（2）對(duì)該事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作，即將日志記錄中“更新前的值”寫入數(shù)據(jù)庫；）對(duì)該事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作，即將日志記錄中“更新前的值”寫入數(shù)據(jù)庫；（3）繼續(xù)反向掃描日志文件，做同樣處理；）繼續(xù)反向掃描日志文件，做同樣處理；（4）如此處理下去，直至讀到此事務(wù)的開始標(biāo)記，該事務(wù)故障的恢復(fù)就完成了。）如此處理下去，直至讀到此事務(wù)的開始標(biāo)記，該事務(wù)故障

11、的恢復(fù)就完成了。系統(tǒng)故障的恢復(fù)：系統(tǒng)故障的恢復(fù)：系統(tǒng)故障可能會(huì)造成數(shù)據(jù)庫處于不一致狀態(tài)：一是未完成事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新可能已寫入系統(tǒng)故障可能會(huì)造成數(shù)據(jù)庫處于不一致狀態(tài)：一是未完成事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新可能已寫入數(shù)據(jù)庫；二是已提交事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新可能還留在緩沖區(qū)，沒來得及寫入數(shù)據(jù)庫。因此數(shù)據(jù)庫；二是已提交事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新可能還留在緩沖區(qū)，沒來得及寫入數(shù)據(jù)庫。因此恢復(fù)操作就是要撤銷（恢復(fù)操作就是要撤銷（UNDO）故障發(fā)生時(shí)未完成的事務(wù)，重做（

12、）故障發(fā)生時(shí)未完成的事務(wù)，重做（REDO）已完成的事）已完成的事務(wù)。務(wù)。系統(tǒng)的恢復(fù)步驟是：系統(tǒng)的恢復(fù)步驟是：（1）正向掃描日志文件，找出在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù)隊(duì)列（）正向掃描日志文件，找出在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù)隊(duì)列（REDO隊(duì)列）和未完隊(duì)列）和未完成的事務(wù)隊(duì)列（成的事務(wù)隊(duì)列（uNDO隊(duì)列）隊(duì)列）。（2）對(duì)撤銷隊(duì)列中的各個(gè)事務(wù)進(jìn)行）對(duì)撤銷隊(duì)列中的各個(gè)事務(wù)進(jìn)行UNDO處理。處理。進(jìn)行進(jìn)行UNDO處理的方法是，反向掃描日志文件，對(duì)每個(gè)

13、處理的方法是，反向掃描日志文件，對(duì)每個(gè)UNDO事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作，即將日志記錄中“更新前的值”作，即將日志記錄中“更新前的值”BefeImage）寫入數(shù)據(jù)庫。）寫入數(shù)據(jù)庫。(3）對(duì)重做隊(duì)列中的）對(duì)重做隊(duì)列中的各個(gè)事務(wù)進(jìn)行各個(gè)事務(wù)進(jìn)行REDO處理。處理。進(jìn)行進(jìn)行REDO處理的方法是：正向掃描日志文件，對(duì)每個(gè)處理的方法是：正向掃描日志文件，對(duì)每個(gè)REDO事務(wù)重新執(zhí)行日志文件登事務(wù)重新執(zhí)行日志文件登記的操作。即將日

14、志記錄中“更新后的值”記的操作。即將日志記錄中“更新后的值”AfteImage）寫入數(shù)據(jù)庫。）寫入數(shù)據(jù)庫。介質(zhì)故障的恢復(fù)：介質(zhì)故障的恢復(fù)：介質(zhì)故障是最嚴(yán)重的一種故障。介質(zhì)故障是最嚴(yán)重的一種故障?；謴?fù)方法是重裝數(shù)據(jù)庫，然后重做已完成的事務(wù)。具體過程是：恢復(fù)方法是重裝數(shù)據(jù)庫，然后重做已完成的事務(wù)。具體過程是：(1)DBA裝入最新的數(shù)據(jù)庫后備副本（離故障發(fā)生時(shí)刻最近的轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本）裝入最新的數(shù)據(jù)庫后備副本（離故障發(fā)生時(shí)刻最近的轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本）使數(shù)據(jù)庫恢

15、復(fù)使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的一致性狀態(tài)；到轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的一致性狀態(tài)；(2)DBA裝入轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束時(shí)刻的日志文件副本；裝入轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束時(shí)刻的日志文件副本；(3)DBA啟動(dòng)系統(tǒng)恢復(fù)命令，由啟動(dòng)系統(tǒng)恢復(fù)命令，由DBMS完成恢復(fù)功能，即重做已完成的事務(wù)。完成恢復(fù)功能，即重做已完成的事務(wù)。10什么是檢查點(diǎn)記錄？檢查點(diǎn)記錄包括哪些內(nèi)容？什么是檢查點(diǎn)記錄？檢查點(diǎn)記錄包括哪些內(nèi)容？答：答：檢查點(diǎn)記錄是一類新的日志記錄。它的內(nèi)容包括：檢查點(diǎn)記錄是一類新的日志記錄。它的內(nèi)容

16、包括：①建立檢查點(diǎn)時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單建立檢查點(diǎn)時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單②這些事務(wù)的最近一個(gè)日志記錄的地址。這些事務(wù)的最近一個(gè)日志記錄的地址。11具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)有什么優(yōu)點(diǎn)？試舉一個(gè)具體的例子加以說明。答具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)有什么優(yōu)點(diǎn)？試舉一個(gè)具體的例子加以說明。答答：答：利用日志技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫恢復(fù)時(shí)，恢復(fù)子系統(tǒng)必須搜索日志，確定哪些事務(wù)需要利用日志技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫恢復(fù)時(shí)，恢復(fù)子系統(tǒng)必須搜索日志，確定哪些事務(wù)需要REDO，哪些

17、事務(wù)需要，哪些事務(wù)需要uNDO。一般來說，需要檢查所有日志記錄。這樣做有兩個(gè)問。一般來說，需要檢查所有日志記錄。這樣做有兩個(gè)問題：一是搜索整個(gè)日志將耗費(fèi)大量的時(shí)間；二是很多需要題：一是搜索整個(gè)日志將耗費(fèi)大量的時(shí)間；二是很多需要REDO處理的事務(wù)實(shí)際上已經(jīng)處理的事務(wù)實(shí)際上已經(jīng)將它們的更新操作結(jié)果寫到數(shù)據(jù)庫中了，恢復(fù)子系統(tǒng)又重新執(zhí)行了這些操作，浪費(fèi)了大量將它們的更新操作結(jié)果寫到數(shù)據(jù)庫中了，恢復(fù)子系統(tǒng)又重新執(zhí)行了這些操作，浪費(fèi)了大量時(shí)間。時(shí)間