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优享10数据库恢复.ppt

优享10数据库恢复

207818
2019-04-02 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《优享10数据库恢复ppt》,可适用于市场营销领域

第十章数据库恢复技术事务的基本概念数据库恢复概述故障的种类恢复的实现技术恢复策略具有检查点的恢复技术数据库镜像小结第十章数据库恢复技术事务的基本概念数据库恢复概述故障的种类恢复的实现技术恢复策略具有检查点的恢复技术数据库镜像小结事务的基本概念一、什么是事务二、如何定义事务三、事务的特性事务的基本概念一、什么是事务二、如何定义事务三、事务的特性一、什么是事务事务(Transaction)是用户定义的一个数据库操作序列这些操作要么全做要么全不做是一个不可分割的工作单位。事务和程序是两个概念在关系数据库中一个事务可以是一条SQL语句一组SQL语句或整个程序一个应用程序通常包含多个事务事务是恢复和并发控制的基本单位事务的基本概念一、什么是事务二、如何定义事务三、事务的特性二、如何定义事务定义事务的两种方式显式方式事务的开始由用户显式控制或DBMS自动隐含事务结束由用户显式控制隐式方式当用户没有显式地定义事务时由DBMS按缺省规定自动划分事务如何定义事务(续)显式定义事务事务开始BEGINTRANSACTION如何定义事务(续)显式定义事务(续)事务结束()COMMIT事务正常结束提交事务的所有操作使事务中所有对数据库的更新永久生效(保存在物理数据库中)。如何定义事务(续)显式定义事务(续)事务结束()ROLLBACK事务异常终止回滚事务的所有操作在事务运行的过程中发生了某种故障事务不能继续执行系统将事务中对数据库的所有已完成的更新操作全部撤消滚回到事务开始时的状态事务的基本概念一、什么是事务二、如何定义事务三、事务的特性三、事务的特性(ACID特性)事务的ACID特性:原子性(Atomicity)一致性(Consistency)隔离性(Isolation)持续性(Durability)原子性事务是数据库的逻辑工作单位事务中包括的诸操作要么都做要么都不做一致性事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。一致性状态:数据库中只包含成功事务提交的结果不一致状态:数据库中包含失败事务的结果数据库系统运行中发生故障有些事务尚未完成就被迫中断这些未完成事务对数据库所做的修改有一部分已写入物理数据库中一致性(续)一致性与原子性是密切相关的。例:银行转帐:从帐号A中取出一万元存入帐号B。定义一个事务该事务包括两个操作第一个操作是从帐号A中减去一万元第二个操作是向帐号B中加入一万元这两个操作要么全做要么全不做全做或者全不做数据库都处于一致性状态。如果只做一个操作则用户逻辑上就会发生错误少了一万元这时数据库就处于不一致性状态。隔离性一个事务的执行不能被其他事务干扰一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务是隔离的并发执行的各个事务之间不能互相干扰。持续性持续性也称永久性(Permanence)一个事务一旦提交它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其执行结果有任何影响。事务的特性(续)保证事务ACID特性是事务处理的重要任务。破坏事务ACID特性的因素多个事务并行运行时不同事务的操作交叉执行DBMS必须保证多个事务的交叉运行不影响这些事务ACID特性特别是原子性和隔离性事务在运行过程中被强行停止DBMS必须保证被强行终止的事务对数据库和其他事务没有任何影响这些就是DBMS中恢复机制和并发控制机制的责任。第十章数据库恢复技术事务的基本概念数据库恢复概述故障的种类恢复的实现技术恢复策略具有检查点的恢复技术数据库镜像小结数据库恢复概述故障是不可避免的计算机硬件故障系统软件和应用软件的错误操作员的失误恶意的破坏故障的影响轻则造成运行事务非正常中断影响数据库中数据的正确性重则破坏数据库使数据库中数据部分或全部丢失。例银行转帐。数据库恢复概述(续)数据库管理系统对故障的对策DBMS提供了恢复子系统用来保证各种故障发生后能把数据库中的数据从错误状态恢复到某种逻辑一致的状态。即保证各个事务中的操作要么全部完成要么全部不做。数据库系统所采用的恢复技术是否行之有效是衡量系统性能优劣的重要指标。第十章数据库恢复技术事务的基本概念数据库恢复概述故障的种类恢复的实现技术恢复策略具有检查点的恢复技术数据库镜像小结故障的种类事务故障系统故障介质故障故障的种类事务故障系统故障介质故障一、事务故障什么是事务故障某个事务在运行过程中由于种种原因未运行至正常终止点就夭折了事务故障的常见原因输入数据有误运算溢出违反了某些完整性限制某些应用程序出错并行事务发生死锁事务故障(续)事务故障的恢复发生事务故障时夭折的事务可能已把对数据库的部分修改写回磁盘。事务故障的恢复:事务撤消(UNDO)恢复程序要在不影响其它事务运行的情况下强行回滚(ROLLBACK)该事务即清除该事务对数据库的所有修改使得这个事务象根本没有启动过一样故障的种类事务故障系统故障介质故障二、系统故障什么是系统故障由于某种原因造成整个系统的正常运行突然停止致使所有正在运行的事务都以非正常方式终止。发生系统故障时内存中数据库缓冲区的信息全部丢失但存储在外部存储设备上的数据未受影响系统故障(续)系统故障的常见原因操作系统或DBMS代码错误操作员操作失误特定类型的硬件错误(如CPU故障)突然停电系统故障(续)系统故障的恢复清除尚未完成的事务对数据库的所有修改如果DBMS无法确定哪些事务已更新过数据库则系统重新启动后恢复程序要强行撤消(UNDO)所有未完成事务使这些事务象没有运行过一样。将缓冲区中已完成事务提交的结果写入数据库如果DBMS无法确定哪些事务的提交结果尚未写入物理数据库则系统重新启动后恢复程序需要重做(REDO)所有已提交的事务。故障的种类事务故障系统故障介质故障三、介质故障什么是介质故障硬件故障使存储在外存中的数据部分丢失或全部丢失介质故障比前两类故障的可能性小得多但破坏性最大。介质故障(续)介质故障的常见原因硬件故障磁盘损坏磁头碰撞操作系统的某种潜在错误瞬时强磁场干扰介质故障(续)介质故障的恢复装入数据库发生介质故障前某个时刻的数据副本重做自此时始的所有成功事务将这些事务已提交的结果重新记入数据库故障的种类小结数据库系统中各类故障对数据库的影响数据库本身被破坏(介质故障)数据库处于不一致状态数据库中包含了未完成事务对数据库的修改(事务故障、系统故障)数据库中丢失了已提交事务对数据库的修改(系统故障)不同类型的故障应采用不同的恢复操作故障的种类小结(续)恢复操作的基本原理:简单任何恢复操作的原理都是一样的原理:利用存储在系统其它地方的冗余数据来重建数据库中已经被破坏或已经不正确的那部分数据恢复的实现技术:复杂一般一个大型数据库产品恢复子系统的代码要占全部代码的以上第十章数据库恢复技术事务的基本概念数据库恢复概述故障的种类恢复的实现技术恢复策略具有检查点的恢复技术数据库镜像小结恢复的实现技术恢复技术的原理利用存储在系统其它地方的冗余数据来修复或重建数据库中被破坏的或不正确的数据。恢复机制涉及的关键问题如何建立冗余数据数据转储登记日志文件如何利用这些冗余数据实施数据库恢复  恢复的实现技术数据转储登记日志文件恢复的实现技术数据转储登记日志文件数据转储一、什么是转储二、转储的用途三、转储方法数据转储一、什么是转储二、转储的用途三、转储方法一、什么是转储转储是指DBA将整个数据库复制到磁带或另一个磁盘上保存起来的过程。这些备用的数据文本称为后备副本或后援副本。数据转储一、什么是转储二、转储的用途三、转储方法二、转储的用途用途:供介质故障恢复时使用一旦系统发生介质故障数据库遭到破坏可以将后备副本重新装入把数据库恢复起来。恢复的程度重装后备副本只能将DB恢复到转储时的状态要想恢复到故障发生时的状态必须重新运行自转储以后的所有更新事务转储的用途(续)例:故障发生点转储运行事务darr正常运行─┼───────┼─────────────Ta   TbTf重装后备副本重新运行事务恢复────────┴------------rarr数据转储一、什么是转储二、转储的用途三、转储方法三、转储方法.静态转储与动态转储.海量转储与增量转储.转储方法小结.静态转储与动态转储静态转储静态转储是在系统中无运行事务时进行的转储操作转储操作开始的时刻数据库处于一致性状态转储期间不允许(或不存在)对数据库的任何存取、修改活动静态转储得到的一定是一个数据一致性的副本静态转储与动态转储(续)静态转储的优点实现简单静态转储的缺点降低了数据库的可用性转储必须等待用户事务结束才能进行新的事务必须等待转储结束才能执行静态转储与动态转储(续)利用静态转储得到的副本进行故障恢复只需要把静态转储得到的后备副本装入就能把数据库恢复到转储时刻的正确状态利用静态转储副本进行恢复故障发生点静态转储运行事务darr正常运行─┼───────┼─────────────Ta   TbTf重装后备副本恢复━━━━━━┥静态转储与动态转储(续)动态转储动态转储是指转储操作与用户事务并发进行转储期间允许对数据库进行存取或修改。动态转储的优点不用等待正在运行的用户事务结束不会影响新事务的运行动态转储的缺点不能保证副本中的数据正确有效静态转储与动态转储(续)利用动态转储得到的副本进行故障恢复需要把动态转储期间各事务对数据库的修改活动登记下来建立日志文件后备副本加上日志文件才能把数据库恢复到某一时刻的正确状态利用动态转储副本进行恢复Ta   TbTf动态转储运行事务故障发生点正常运行─┼───────┼─────────────登记日志文件登记新日志文件─────────┼─────────────转储日志文件重装后备副本然后利用转储的日志文件恢复恢复到一━━━━━━┥致性状态.海量转储与增量转储海量转储每次转储全部数据库增量转储只转储上次转储后更新过的数据海量转储与增量转储比较从恢复角度看使用海量转储得到的后备副本进行恢复往往更方便但如果数据库很大事务处理又十分频繁则增量转储方式更实用更有效.转储方法小结转储方法分类转储方法小结(续)转储策略从恢复方便角度看应经常进行数据转储制作后备副本。但转储又是十分耗费时间和资源的不能频繁进行。DBA应该根据数据库使用情况确定适当的转储周期和转储方法。例:每天晚上进行动态增量转储每周进行一次动态海量转储每月进行一次静态海量转储恢复的实现技术数据转储登记日志文件登记日志文件一、日志文件的内容二、日志文件的用途三、登记日志文件的原则登记日志文件一、日志文件的内容二、日志文件的用途三、登记日志文件的原则一、日志文件的内容什么是日志文件日志文件(log)是用来记录事务对数据库的更新操作的文件。日志文件的格式以记录为单位的日志文件以数据块为单位的日志文件日志文件的内容(续)日志文件内容各个事务的开始标记(BEGINTRANSACTION)各个事务的结束标记(COMMIT或ROLLBACK)各个事务的所有更新操作每个事务开始的标记、每个事务的结束标记和每个更新操作均作为日志文件中的一个日志记录(logrecord)日志文件的内容(续)基于记录的日志文件每条日志记录的内容事务标识(标明是那个事务)操作类型(插入、删除或修改)操作对象更新前数据的旧值(对插入操作而言此项为空值)更新后数据的新值(对删除操作而言,此项为空值)日志文件的内容(续)基于数据块的日志文件每条日志记录的内容事务标识(标明是那个事务)更新前数据所在的整个数据块的值(对插入操作而言此项为空值)更新后整个数据块的值(对删除操作而言,此项为空值)登记日志文件一、日志文件的内容二、日志文件的用途三、登记日志文件的原则二、日志文件的用途.用途进行事务故障恢复进行系统故障恢复协助后备副本进行介质故障恢复日志文件的用途(续).与静态转储后备副本配合进行介质故障恢复静态转储的数据已是一致性的数据如果静态转储完成后仍能定期转储日志文件则在出现介质故障重装数据副本后可以利用这些日志文件副本对已完成的事务进行重做处理这样不必重新运行那些已完成的事务程序就可把数据库恢复到故障前某一时刻的正确状态日志文件的用途(续)故障发生点 静态转储运行事务darr正常运行─┼──────┼─────────────Ta   TbTf登记日志文件└─────────────重装后备副本利用日志文件恢复事务继续运行介质故障恢复───────┴----------┴───────rarr登记日志文件└───────rarr日志文件的用途(续).与动态转储后备副本配合使用进行介质故障恢复动态转储机制在转储数据库时必须同时转储同一时间点的日志文件后备副本与该日志文件结合起来才能将数据库恢复到一致性状态。与静态转储一样如果动态转储完成后仍能定期转储日志文件则在做介质故障恢复时可以利用这些日志文件副本进一步恢复数据库避免重新运行事务程序。登记日志文件一、日志文件的内容二、日志文件的用途三、登记日志文件的原则三、登记日志文件的原则为保证数据库是可恢复的登记日志文件时必须遵循两条原则登记的次序严格按并行事务执行的时间次序必须先写日志文件后写数据库写数据库操作:把对数据的修改写到数据库中写日志文件操作:把表示这个修改的日志记录写到日志文件登记日志文件的原则(续)为什么要先写日志文件写数据库和写日志文件是两个不同的操作有可能在这两个操作之间发生故障即这两个写操作只完成了一个如果先写了数据库修改而在日志文件中没有登记下这个修改则以后就无法恢复这个修改了如果先写日志但没有修改数据库按日志文件恢复时只不过是多执行一次不必要的UNDO操作并不会影响数据库的正确性第十章数据库恢复技术事务的基本概念数据库恢复概述故障的种类恢复的实现技术恢复策略具有检查点的恢复技术数据库镜像小结恢复策略事务故障的恢复系统故障的恢复介质故障的恢复恢复策略事务故障的恢复系统故障的恢复介质故障的恢复事务故障的恢复事务故障是指事务在运行至正常终止点前被中止恢复方法由恢复子系统应利用日志文件撤消(UNDO)此事务已对数据库进行的修改事务故障的恢复由系统自动完成不需要用户干预事务故障的恢复(续)恢复步骤反向扫描文件日志(即从最后向前扫描日志文件)查找该事务的更新操作。对该事务的更新操作执行逆操作。即将日志记录中ldquo更新前的值rdquo写入数据库。如果记录中是插入操作则相当于做删除操作(因为此时ldquo更新前的值rdquo为空)若记录中是删除操作则相当于做插入操作(因为此时ldquo更新后的值rdquo为空)若是修改操作则相当于用修改前值代替修改后值事务故障的恢复(续)继续反向扫描日志文件查找该事务的其他更新操作并做同样处理。如此处理下去直至读到此事务的开始标记事务故障恢复就完成了。恢复策略事务故障的恢复系统故障的恢复介质故障的恢复系统故障的恢复系统故障造成数据库不一致状态的原因一些未完成事务对数据库的更新已写入数据库一些已提交事务对数据库的更新还留在缓冲区没来得及写入数据库恢复方法撤消故障发生时未完成的事务重做已完成的事务系统故障的恢复由系统在重新启动时自动完成不需要用户干预系统故障的恢复(续)恢复步骤正向扫描日志文件(即从头扫描日志文件)找出在故障发生前已经提交的事务,将事务标识记入重做队列同时找出故障发生时尚未完成的事务,将事务标识记入撤消队列系统故障的恢复(续)对撤消队列中的各个事务进行撤消(UNDO)处理反向扫描日志文件对每个UNDO事务的更新操作执行逆操作即将日志记录中ldquo更新前的值rdquo写入数据库对重做队列中的各个事务进行重做(REDO)处理正向扫描日志文件对每个REDO事务重新执行登记的操作。即将日志记录中ldquo更新后的值rdquo写入数据库恢复策略事务故障的恢复系统故障的恢复介质故障的恢复介质故障的恢复发生介质故障后磁盘上的物理数据和日志文件被破坏这是最严重的一种故障恢复方法重装数据库使数据库恢复到一致性状态重做已完成的事务介质故障的恢复(续)恢复步骤装入最新的后备数据库副本使数据库恢复到最近一次转储时的一致性状态。对于静态转储的数据库副本装入后数据库即处于一致性状态对于动态转储的数据库副本还须同时装入转储时刻的日志文件副本利用与恢复系统故障相同的方法(即REDOUNDO)才能将数据库恢复到一致性状态。利用静态转储副本将数据库恢复到一致性状态故障发生点静态转储运行事务darr正常运行─┼───────┼─────────────Ta   TbTf登记日志文件└─────────────重装后备副本恢复━━━━━━┥利用动态转储副本将数据库恢复到一致性状态Ta   TbTf动态转储运行事务故障发生点正常运行─┼───────┼─────────────登记日志文件登记新日志文件─────────┼─────────────转储日志文件重装后备副本然后利用转储的日志文件恢复恢复到一━━━━━━┥致性状态介质故障的恢复(续)装入有关的日志文件副本重做已完成的事务。首先扫描日志文件找出故障发生时已提交的事务的标识将其记入重做队列。然后正向扫描日志文件对重做队列中的所有事务进行重做处理。即将日志记录中ldquo更新后的值rdquo写入数据库。介质故障的恢复(续)介质故障的恢复需要DBA介入DBA的工作重装最近转储的数据库副本和有关的各日志文件副本执行系统提供的恢复命令具体的恢复操作仍由DBMS完成第十章数据库恢复技术事务的基本概念数据库恢复概述故障的种类恢复的实现技术恢复策略具有检查点的恢复技术数据库镜像小结具有检查点的恢复技术一、问题的提出二、检查点技术三、利用检查点的恢复策略具有检查点的恢复技术一、问题的提出二、检查点技术三、利用检查点的恢复策略一、问题的提出问题的提出利用日志技术进行数据库恢复时恢复子系统必须搜索日志确定哪些事务需要REDO哪些事务需要UNDO。两个问题搜索整个日志将耗费大量的时间很多需要REDO处理的事务其实已经将它们的更新操作结果写到数据库中了然而恢复子系统又重新执行了这些操作浪费了大量时间问题的提出(续)解决方案具有检查点(checkpoint)的恢复技术在日志文件中增加检查点记录(checkpoint)增加重新开始文件恢复子系统在登录日志文件期间动态地维护日志具有检查点的恢复技术一、问题的提出二、检查点技术三、利用检查点的恢复策略二、检查点技术检查点记录的内容建立检查点时刻所有正在执行的事务清单这些事务最近一个日志记录的地址重新开始文件的内容记录各个检查点记录在日志文件中的地址检查点技术(续)检查点技术(续)在检查点动态维护日志文件的步骤将当前日志缓冲区中的所有日志记录写入磁盘的日志文件上。在日志文件中写入一个检查点记录。将当前数据缓冲区的所有数据记录写入磁盘的数据库中。把检查点记录在日志文件中的地址写入一个重新开始文件。检查点技术(续)恢复子系统可以定期或不定期地建立检查点保存数据库状态定期按照预定的一个时间间隔不定期按照某种规则如日志文件已写满一半建立一个检查点。具有检查点的恢复技术一、问题的提出二、检查点技术三、利用检查点的恢复策略三、利用检查点的恢复策略使用检查点方法可以改善恢复效率当事务T在一个检查点之前提交T对数据库所做的修改一定都已写入数据库写入时间是在这个检查点建立之前或在这个检查点建立之时在进行恢复处理时没有必要对事务T执行REDO操作利用检查点的恢复策略(续)恢复策略利用检查点的恢复策略(续)T:在检查点之前提交。T:在检查点之前开始执行在检查点之后故障点之前提交。T:在检查点之前开始执行在故障点时还未完成。T:在检查点之后开始执行在故障点之前提交。T:在检查点之后开始执行在故障点时还未完成。利用检查点的恢复策略(续)恢复步骤从重新开始文件中找到最后一个检查点记录在日志文件中的地址由该地址在日志文件中找到最后一个检查点记录利用检查点的恢复策略(续)由该检查点记录得到检查点建立时刻所有正在执行的事务清单ACTIVELIST建立两个事务队列UNDOLIST:需要执行undo操作的事务集合REDOLIST:需要执行redo操作的事务集合把ACTIVELIST暂时放入UNDOLIST队列REDO队列暂为空。利用检查点的恢复策略(续)从检查点开始正向扫描日志文件直到日志文件结束如有新开始的事务Ti把Ti暂时放入UNDOLIST队列如有提交的事务Tj把Tj从UNDOLIST队列移到REDOLIST队列对UNDOLIST中的每个事务执行UNDO操作,对REDOLIST中的每个事务执行REDO操作第十章数据库恢复技术事务的基本概念数据库恢复概述故障的种类恢复的实现技术恢复策略具有检查点的恢复技术数据库镜像小结数据库镜像介质故障是对系统影响最为严重的一种故障严重影响数据库的可用性介质故障恢复比较费时为预防介质故障DBA必须周期性地转储数据库提高数据库可用性的解决方案数据库镜像(Mirror)数据库镜像(续)数据库镜像DBMS自动把整个数据库或其中的关键数据复制到另一个磁盘上DBMS自动保证镜像数据与主数据的一致性(图a)数据库镜像(续)数据库镜像的用途出现介质故障时DBMS自动利用镜像磁盘数据进行数据库的恢复不需要关闭系统和重装数据库副本(图b)没有出现故障时可用于并发操作(图a)一个用户对数据加排他锁修改数据其他用户可以读镜像数据库上的数据数据库镜像(续)图数据库镜像第十章数据库恢复技术事务的基本概念数据库恢复概述故障的种类恢复的实现技术恢复策略具有检查点的恢复技术数据库镜像小结小结如果数据库只包含成功事务提交的结果就说数据库处于一致性状态。保证数据一致性是对数据库的最基本的要求。事务是数据库的逻辑工作单位DBMS保证系统中一切事务的原子性、一致性、隔离性和持续性小结(续)DBMS必须对事务故障、系统故障和介质故障进行恢复恢复中最经常使用的技术:数据库转储和登记日志文件恢复的基本原理:利用存储在后备副本、日志文件和数据库镜像中的冗余数据来重建数据库小结(续)常用恢复技术事务故障的恢复UNDO系统故障的恢复UNDOREDO介质故障的恢复重装备份并恢复到一致性状态REDO小结(续)提高恢复效率的技术检查点技术可以提高系统故障的恢复效率可以在一定程度上提高利用动态转储备份进行介质故障恢复的效率镜像技术镜像技术可以改善介质故障的恢复效率

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