《數(shù)據(jù)保護(hù)》課件

1、數(shù)據(jù)保護(hù)PPT課件數(shù)據(jù)保護(hù)PPT課件2022/9/212數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)故障的對(duì)策DBMS提供恢復(fù)子系統(tǒng)保證故障發(fā)生后，能把數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)(一致?tīng)顟B(tài)或完整狀態(tài))保證事務(wù)ACID恢復(fù)技術(shù)是衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)2022/9/214數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)故障的對(duì)策2022/9/2136.4.2故障的種類一、事務(wù)故障某個(gè)事務(wù)在運(yùn)行過(guò)程中由于種種原因，未能運(yùn)行至正常終止點(diǎn)就夭折了。2022/9/2156.4.2故障的種類一、事務(wù)故障2022/9/214事務(wù)故障分為兩類可預(yù)料的可通過(guò)事務(wù)程序本身發(fā)現(xiàn)例：銀行轉(zhuǎn)帳事務(wù)不可預(yù)料的事務(wù)沒(méi)有在預(yù)定的結(jié)束點(diǎn)結(jié)束而引起的故障運(yùn)算溢出并發(fā)事

2、務(wù)發(fā)生死鎖而被選中撤銷該事務(wù)違反了某些完整性限制等2022/9/216事務(wù)故障分為兩類2022/9/215BEGIN TRANSACTION 讀賬戶甲的余額BALANCE； BALANCE=BALANCE-AMOUNT；(AMOUNT 為轉(zhuǎn)賬金額) 寫回BALANCE； IF(BALANCE 0 ) THEN 打印金額不足，不能轉(zhuǎn)賬； ROLLBACK；(撤銷剛才的修改，恢復(fù)事務(wù)) ELSE 讀賬戶乙的余額BALANCE1； BALANCE1=BALANCE1+AMOUNT； 寫回BALANCE1； COMMIT； 2022/9/217BEGIN TRANSACTION2022/9/216事務(wù)

3、內(nèi)部更多的故障是不可預(yù)料的事務(wù)故障僅指這類不可預(yù)料的故障2022/9/218事務(wù)內(nèi)部更多的故障是不可預(yù)料的2022/9/217發(fā)生事務(wù)故障時(shí)，夭折的事務(wù)可能已把對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的部分修改寫回磁盤事務(wù)故障的恢復(fù)撤消事務(wù)（UNDO）強(qiáng)行回滾（ROLLBACK）該事務(wù)，清除該事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的所有修改，使得這個(gè)事務(wù)象根本沒(méi)有啟動(dòng)過(guò)一樣2022/9/219發(fā)生事務(wù)故障時(shí)，夭折的事務(wù)可能已把對(duì)數(shù)據(jù)2022/9/218二、系統(tǒng)故障(軟故障)造成系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的任何事件，使得系統(tǒng)要重新啟動(dòng)。整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行突然被破壞所有正在運(yùn)行的事務(wù)都非正常終止內(nèi)存中數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖區(qū)的信息全部丟失外部存儲(chǔ)設(shè)備上的數(shù)據(jù)未受影響2022/9/

4、2110二、系統(tǒng)故障(軟故障)2022/9/219系統(tǒng)故障的常見(jiàn)原因操作系統(tǒng)或DBMS代碼錯(cuò)誤操作員操作失誤特定類型的硬件錯(cuò)誤（如CPU故障）突然停電2022/9/2111系統(tǒng)故障的常見(jiàn)原因2022/9/2110系統(tǒng)故障的恢復(fù)發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，事務(wù)未提交系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)，恢復(fù)程序強(qiáng)行撤消（UNDO）所有未完成事務(wù)發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，事務(wù)已提交，但緩沖區(qū)中的信息尚未完全寫回到磁盤上。系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)，恢復(fù)程序重做（REDO）所有已提交的事務(wù)2022/9/2112系統(tǒng)故障的恢復(fù)2022/9/2111三、介質(zhì)故障(硬故障)外存故障硬件故障使存儲(chǔ)在外存中的數(shù)據(jù)部分丟失或全部丟失。介質(zhì)故障比前兩類故障的可能性小得

5、多，但破壞性大得多2022/9/2113三、介質(zhì)故障(硬故障)2022/9/2112介質(zhì)故障的常見(jiàn)原因硬件故障磁盤損壞磁頭碰撞操作系統(tǒng)的某種潛在錯(cuò)誤瞬時(shí)強(qiáng)磁場(chǎng)干擾2022/9/2114介質(zhì)故障的常見(jiàn)原因2022/9/2113介質(zhì)故障的恢復(fù)裝入數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生介質(zhì)故障前某個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)副本重做自此時(shí)始的所有成功事務(wù)，將這些事務(wù)已提交的結(jié)果重新記入數(shù)據(jù)庫(kù)2022/9/2115介質(zhì)故障的恢復(fù)2022/9/2114四、計(jì)算機(jī)病毒一種人為的故障或破壞，是一些惡作劇者研制的一種計(jì)算機(jī)程序可以繁殖和傳播危害破壞、盜竊系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)破壞系統(tǒng)文件2022/9/2116四、計(jì)算機(jī)病毒2022/9/2115各類故障，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)

6、的影響有兩種可能性數(shù)據(jù)庫(kù)本身被破壞數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有被破壞，但數(shù)據(jù)可能不正確，這是由于事務(wù)的運(yùn)行被非正常終止造成的。2022/9/2117各類故障，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的影響有兩種可能性2022/9/21166.4.3恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)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2022/9/21186.4.3恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)恢復(fù)操作的基2022/9/2117恢復(fù)機(jī)制涉及的關(guān)鍵問(wèn)題1. 如何建立冗余數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)（backup）登錄日志文件（logging）2. 如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)

7、恢復(fù)2022/9/2119恢復(fù)機(jī)制涉及的關(guān)鍵問(wèn)題2022/9/21186.4.3.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)一、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)：DBA將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制到磁帶或另一個(gè)磁盤上保存起來(lái)的過(guò)程。這些備用的數(shù)據(jù)文本稱為后備副本或后援副本。2022/9/21206.4.3.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)一、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)2022/9/2119二、轉(zhuǎn)儲(chǔ)的作用轉(zhuǎn)儲(chǔ)是數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)中采用的基本技術(shù)。一旦系統(tǒng)發(fā)生介質(zhì)故障，數(shù)據(jù)庫(kù)遭到破壞，可將后備副本重新裝入，把數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)起來(lái)。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)，要想恢復(fù)到故障發(fā)生時(shí)的狀態(tài)，必須重新運(yùn)行自轉(zhuǎn)儲(chǔ)以后的所有更新事務(wù)。2022/9/2121二、轉(zhuǎn)儲(chǔ)的作用2022/9/2120 故障發(fā)生點(diǎn)

8、轉(zhuǎn)儲(chǔ) 運(yùn)行事務(wù) 正常運(yùn)行 Ta Tb Tf 重裝后備副本 重新運(yùn)行事務(wù)恢復(fù) 2022/9/2122 2022/9/2121三、轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法1靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)與動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)在系統(tǒng)中無(wú)運(yùn)行事務(wù)時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)開(kāi)始時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)處于一致性狀態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間不允許對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的任何存取、修改活動(dòng)2022/9/2123三、轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法2022/9/2122優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)降低了數(shù)據(jù)庫(kù)的可用性轉(zhuǎn)儲(chǔ)必須等用戶事務(wù)結(jié)束新的事務(wù)必須等轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束2022/9/2124優(yōu)點(diǎn)2022/9/2123利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本進(jìn)行恢復(fù) 故障發(fā)生點(diǎn) 靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 運(yùn)行事務(wù) 正常運(yùn)行 Ta Tb Tf 重裝后備副本 恢復(fù) 2022/9/2125利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本進(jìn)行恢復(fù)

9、2022/9/2124利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本進(jìn)行恢復(fù) 運(yùn)行事務(wù) 故障發(fā)生點(diǎn) 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 運(yùn)行事務(wù) 正常運(yùn)行 Ta Tb Tf重裝后備副本 利用日志文件恢復(fù)恢復(fù) 2022/9/2126利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本進(jìn)行恢復(fù) 2022/9/2125動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)操作與用戶事務(wù)并發(fā)進(jìn)行轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間允許對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存取或修改優(yōu)點(diǎn)不用等待正在運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束不會(huì)影響新事務(wù)的運(yùn)行缺點(diǎn)不能保證副本中的數(shù)據(jù)正確有效例：在轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間的某個(gè)時(shí)刻Tc，系統(tǒng)把數(shù)據(jù)A=100轉(zhuǎn)儲(chǔ)到磁帶上，而在下一時(shí)刻Td，某一事務(wù)將A改為200。轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束后，后備副本上的A已是過(guò)時(shí)的數(shù)據(jù)了。2022/9/2127動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)2022/9/2126利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)得到的副本

10、進(jìn)行故障恢復(fù)需要把動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間各事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改活動(dòng)登記下來(lái)，建立日志文件后備副本加上日志文件才能把數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到某一時(shí)刻的正確狀態(tài)2022/9/2128利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)得到的副本進(jìn)行故障恢復(fù)2022/9/2127利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本進(jìn)行恢復(fù) Ta Tb Tf 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 運(yùn)行事務(wù) 故障發(fā)生點(diǎn)正常運(yùn)行 登記日志文件 登記新日志文件 轉(zhuǎn)儲(chǔ)日志文件 重裝后備副本，然后利用轉(zhuǎn)儲(chǔ)的日志文件恢復(fù)恢復(fù)到一 致性狀態(tài)2022/9/2129利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本進(jìn)行恢復(fù) 2022/9/21282海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)：每次轉(zhuǎn)儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)庫(kù)。增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)：只轉(zhuǎn)儲(chǔ)上次轉(zhuǎn)儲(chǔ)后更新過(guò)的數(shù)據(jù)。海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)比較從恢復(fù)角度看，使用海量

11、轉(zhuǎn)儲(chǔ)得到的后備副本進(jìn)行恢復(fù)往往更方便如果數(shù)據(jù)庫(kù)很大，事務(wù)處理又十分頻繁，則增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式更實(shí)用更有效2022/9/21302海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)與增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)2022/9/21293轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法小結(jié)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法分類轉(zhuǎn)儲(chǔ)狀態(tài)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)動(dòng)態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)動(dòng)態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)2022/9/21313轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法小結(jié)轉(zhuǎn)儲(chǔ)狀態(tài)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)靜態(tài)2022/9/2130轉(zhuǎn)儲(chǔ)策略應(yīng)定期進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)，制作后備副本。轉(zhuǎn)儲(chǔ)是十分耗費(fèi)時(shí)間和資源的，不能頻繁進(jìn)行。DBA應(yīng)該根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)使用情況確定適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)儲(chǔ)周期和轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法。例：每天晚上進(jìn)行動(dòng)態(tài)增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)每周進(jìn)行一次動(dòng)態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)每月進(jìn)行一次靜態(tài)海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)2022/9/213

12、2轉(zhuǎn)儲(chǔ)策略2022/9/21316.4.3.2登記日志文件一、日志文件的內(nèi)容1.日志文件(log)用來(lái)記錄事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新操作的文件。2. 日志文件的格式以記錄為單位的日志文件以數(shù)據(jù)塊為單位的日志文件2022/9/21336.4.3.2登記日志文件一、日志文2022/9/21323. 日志文件內(nèi)容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(BEGIN TRANSACTION)各個(gè)事務(wù)的結(jié)束標(biāo)記(COMMIT或ROLLBACK)各個(gè)事務(wù)的所有更新操作與事務(wù)有關(guān)的內(nèi)部更新操作以上為日志文件中的一個(gè)日志記錄 (log record)2022/9/21343. 日志文件內(nèi)容2022/9/21334

13、. 基于記錄的日志文件每條日志記錄的內(nèi)容事務(wù)標(biāo)識(shí)操作類型（插入、刪除或修改）操作對(duì)象（記錄ID、Block NO.）更新前數(shù)據(jù)的舊值（對(duì)插入操作而言，此項(xiàng)為空值）更新后數(shù)據(jù)的新值（對(duì)刪除操作而言, 此項(xiàng)為空值）2022/9/21354. 基于記錄的日志文件2022/9/21345. 基于數(shù)據(jù)塊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)）操作對(duì)象（記錄ID、Block NO.）更新前數(shù)據(jù)所在的整個(gè)數(shù)據(jù)塊的值（對(duì)插入操作而言，此項(xiàng)為空值）更新后整個(gè)數(shù)據(jù)塊的值（對(duì)刪除操作而言, 此項(xiàng)為空值）2022/9/21365. 基于數(shù)據(jù)塊的日志文件2022/9/2135二、日志文件的用途1用途進(jìn)行事

14、務(wù)故障恢復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)故障恢復(fù)協(xié)助后備副本進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)2022/9/2137二、日志文件的用途2022/9/21362與靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)后備副本配合進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)已是一致性的數(shù)據(jù)如果靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)完成后，仍能定期轉(zhuǎn)儲(chǔ)日志文件，則在出現(xiàn)介質(zhì)故障重裝數(shù)據(jù)副本后，可以利用這些日志文件副本對(duì)已完成的事務(wù)進(jìn)行重做處理不必重新運(yùn)行那些已完成的事務(wù)程序就可把數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到故障前某一時(shí)刻的正確狀態(tài)2022/9/21382與靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)后備副本配合進(jìn)行介質(zhì)故障2022/9/2137 故障發(fā)生點(diǎn) 靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 運(yùn)行事務(wù) 正常運(yùn)行 Ta Tb Tf 登記日志文件 重裝后備副本 利用日志文件恢復(fù)事務(wù) 繼續(xù)運(yùn)行介質(zhì)故障恢復(fù) 登

15、記日志文件 2022/9/2139 2022/9/2138上圖中：系統(tǒng)在Ta時(shí)刻停止運(yùn)行事務(wù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)在Tb時(shí)刻轉(zhuǎn)儲(chǔ)完畢，得到Tb時(shí)刻的數(shù)據(jù)庫(kù)一致性副本系統(tǒng)運(yùn)行到Tf時(shí)刻發(fā)生故障為恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)，首先由DBA重裝數(shù)據(jù)庫(kù)后備副本，將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)至Tb時(shí)刻的狀態(tài)重新運(yùn)行自TbTf時(shí)刻的所有更新事務(wù)，把數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到故障發(fā)生前的一致?tīng)顟B(tài)2022/9/2140上圖中：2022/9/21393介質(zhì)故障恢復(fù)：LOG FILE + 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)后備副本動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)轉(zhuǎn)儲(chǔ)同一時(shí)點(diǎn)的日志文件后備副本與該日志文件結(jié)合起來(lái)才能將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到一致性狀態(tài)。利用這些日志文件副本進(jìn)一步恢復(fù)事務(wù)，避免重新運(yùn)行事務(wù)程序。202

16、2/9/21413介質(zhì)故障恢復(fù)：LOG FILE +2022/9/2140三、登記日志文件的原則為保證數(shù)據(jù)庫(kù)是可恢復(fù)的，登記日志文件時(shí)必須遵循兩條原則登記的次序嚴(yán)格按并行事務(wù)執(zhí)行的時(shí)間次序必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫(kù)寫日志文件操作：把表示這個(gè)修改的日志記錄寫到日志文件寫數(shù)據(jù)庫(kù)操作：把對(duì)數(shù)據(jù)的修改寫到數(shù)據(jù)庫(kù)中2022/9/2142三、登記日志文件的原則2022/9/2141為什么要先寫日志文件？寫數(shù)據(jù)庫(kù)和寫日志文件是兩個(gè)不同的操作在這兩個(gè)操作之間可能發(fā)生故障如果先寫了數(shù)據(jù)庫(kù)修改，而在日志文件中沒(méi)有登記下這個(gè)修改，則以后就無(wú)法恢復(fù)這個(gè)修改。如果先寫日志，但沒(méi)有修改數(shù)據(jù)庫(kù)，按日志文件恢復(fù)時(shí)只不過(guò)是多

17、執(zhí)行一次不必要的UNDO操作，并不會(huì)影響數(shù)據(jù)庫(kù)的正確性。2022/9/2143為什么要先寫日志文件？2022/9/21426.4.4恢復(fù)策略6.4.4.1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?；謴?fù)方法由恢復(fù)子系統(tǒng)應(yīng)利用日志文件撤消（UNDO）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)2022/9/21446.4.4恢復(fù)策略6.4.4.1事2022/9/2143事務(wù)故障的恢復(fù)步驟1. 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。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”（Befor Image, BI）寫

18、入數(shù)據(jù)庫(kù)。插入操作，“更新前的值”為空，則相當(dāng)于做刪除操作刪除操作，“更新后的值”為空，則相當(dāng)于做插入操作若是修改操作，則用BI 代替 AI（After Image）2022/9/2145事務(wù)故障的恢復(fù)步驟2022/9/21443. 繼續(xù)反向掃描日志文件，查找該事務(wù)的其他更新操作，并做同樣處理。4. 如此處理下去，直至讀到此事務(wù)的開(kāi)始標(biāo)記，事務(wù)故障恢復(fù)就完成了。2022/9/21463. 繼續(xù)反向掃描日志文件，查找該事務(wù)2022/9/21456.4.4.2系統(tǒng)故障的恢復(fù)系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)庫(kù)不一致?tīng)顟B(tài)的原因一些未完成事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新已寫入數(shù)據(jù)庫(kù)一些已提交事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新還留在緩沖區(qū)沒(méi)來(lái)得及寫入

19、數(shù)據(jù)庫(kù)2022/9/21476.4.4.2系統(tǒng)故障的恢復(fù)系統(tǒng)故障2022/9/2146恢復(fù)方法Undo 故障發(fā)生時(shí)未完成的事務(wù)Redo 已完成的事務(wù)系統(tǒng)故障的恢復(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)2022/9/2148恢復(fù)方法2022/9/2147系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟1.正向掃描日志文件（即從頭掃描日志文件）Redo隊(duì)列：在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù) T1，T3，T8Undo隊(duì)列：故障發(fā)生時(shí)尚未完成的事務(wù) T2，T4，T5，T6，T7，T9 2022/9/2149系統(tǒng)故障的恢復(fù)步驟2022/9/21482. 對(duì)Undo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行UNDO處理反向掃描日志文件，對(duì)每個(gè)UNDO事務(wù)的更新操作執(zhí)

20、行逆操作T2，T4，T5，T6，T7，T93. 對(duì)Redo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行REDO處理正向掃描日志文件，對(duì)每個(gè)REDO事務(wù)重新 執(zhí)行登記的操作T1，T3，T82022/9/21502. 對(duì)Undo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行UNDO處2022/9/21496.4.4.3介質(zhì)故障的恢復(fù)介質(zhì)故障的恢復(fù)方法重裝數(shù)據(jù)庫(kù)，使數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到一致性狀態(tài)重做已完成的事務(wù)2022/9/21516.4.4.3介質(zhì)故障的恢復(fù)介質(zhì)故障2022/9/2150介質(zhì)故障的恢復(fù)步驟1. 裝入最新的后備數(shù)據(jù)庫(kù)副本，使數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到最近一次轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的一致性狀態(tài)。對(duì)于靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)副本，裝入后數(shù)據(jù)庫(kù)即處于一致性狀態(tài)對(duì)于動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)副本，還須同時(shí)裝入轉(zhuǎn)

21、儲(chǔ)時(shí)刻的日志文件副本，利用與恢復(fù)系統(tǒng)故障相同的方法（即REDO+UNDO），才能將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到一致性狀態(tài)。2022/9/2152介質(zhì)故障的恢復(fù)步驟2022/9/2151利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到一致性狀態(tài) 故障發(fā)生點(diǎn) 靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 運(yùn)行事務(wù) 正常運(yùn)行 Ta Tb Tf 登記日志文件 重裝后備副本 恢復(fù) 2022/9/2153利用靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到一致性狀2022/9/2152利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到一致性狀態(tài) Ta Tb Tf 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 運(yùn)行事務(wù) 故障發(fā)生點(diǎn)正常運(yùn)行 登記日志文件 登記新日志文件 轉(zhuǎn)儲(chǔ)日志文件 重裝后備副本，然后利用轉(zhuǎn)儲(chǔ)的日志文件恢復(fù)恢復(fù)到一 致性狀態(tài)2022/9

22、/2154利用動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到一致性狀2022/9/21532. 裝入有關(guān)的日志文件副本，重做已完成的事務(wù)。首先掃描日志文件，找出故障發(fā)生時(shí)已提交的事務(wù)的標(biāo)識(shí)，將其記入重做隊(duì)列。然后正向掃描日志文件，對(duì)重做隊(duì)列中的所有事務(wù)進(jìn)行重做處理。即將日志記錄中“更新后的值”寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。2022/9/21552. 裝入有關(guān)的日志文件副本，重做已完2022/9/2154介質(zhì)故障的恢復(fù)需要DBA介入DBA的工作重裝最近轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)副本和有關(guān)的各日志文件副本執(zhí)行系統(tǒng)提供的恢復(fù)命令具體的恢復(fù)操作仍由DBMS完成2022/9/2156介質(zhì)故障的恢復(fù)需要DBA介入2022/9/21556.4.5具有檢查點(diǎn)的

23、恢復(fù)技術(shù)一、問(wèn)題的提出兩個(gè)問(wèn)題搜索整個(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2022/9/21576.4.5具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)一、問(wèn)2022/9/2156解決方案具有檢查點(diǎn)（checkpoint）的恢復(fù)技術(shù)在日志文件中增加檢查點(diǎn)記錄（checkpoint）增加重新開(kāi)始文件恢復(fù)子系統(tǒng)在登錄日志文件期間動(dòng)態(tài)地維護(hù)日志2022/9/2158解決方案2022/9/21572022/9/21592022/9/2158二、檢查點(diǎn)技術(shù)檢查點(diǎn)記錄的內(nèi)容建立檢查點(diǎn)時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單這些事務(wù)最近一個(gè)日志記錄的地址重新開(kāi)始文件的內(nèi)容記錄各個(gè)檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址2022/9/21

24、60二、檢查點(diǎn)技術(shù)2022/9/21592022/9/21612022/9/2160在檢查點(diǎn)維護(hù)日志文件將當(dāng)前日志緩沖區(qū)中的所有日志記錄寫入磁盤的日志文件上。在日志文件中寫入一個(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)記錄寫入磁盤的數(shù)據(jù)庫(kù)中。把檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址寫入一個(gè)重新開(kāi)始文件。2022/9/2162在檢查點(diǎn)維護(hù)日志文件2022/9/2161建立檢查點(diǎn)定期按照預(yù)定的一個(gè)時(shí)間間隔不定期按照某種規(guī)則，如日志文件已寫滿一半建立一個(gè)檢查點(diǎn)2022/9/2163建立檢查點(diǎn)2022/9/2162三、利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略當(dāng)事務(wù)T在一個(gè)檢查點(diǎn)之前提交，T對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所做的修改已寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。在進(jìn)行恢復(fù)處

25、理時(shí)，沒(méi)有必要對(duì)事務(wù)T執(zhí)行REDO操作2022/9/2164三、利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)策略2022/9/2163Tc (檢查點(diǎn))Tf(系統(tǒng)故障) REDOUNDOUNDO REDOT2T3T4T5不要REDOT12022/9/2165Tc (檢查點(diǎn))Tf(系統(tǒng)故障) RE2022/9/2164利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)步驟1、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2022/9/2166利用檢查點(diǎn)的恢復(fù)步驟2022/9/21652、由該檢查點(diǎn)記錄得到檢查點(diǎn)建立時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單ACTIVE-LIST建立兩個(gè)事務(wù)隊(duì)列UNDO-LIST REDO-LIST 把ACTIVE-LIST暫時(shí)放入U(xiǎn)NDO-LIST隊(duì)列，REDO隊(duì)列暫為空。2022/9/21672、由該檢查點(diǎn)記錄得到檢查點(diǎn)建立時(shí)刻所2022/9/21663、從檢查點(diǎn)開(kāi)始正向掃描日志文件，直到日志文件結(jié)束如有新開(kāi)始的事務(wù)Ti