第十章 数据库恢复技术 10.1 事务 10.2 数据库恢复概述 10.3 恢复的实现技术 10.4 恢复策略

10.3 恢复的实现技术 恢复操作的基本原理：冗余 恢复机制涉及的关键问题 如何建立冗余数据 数据转储（backup） 10.3 恢复的实现技术 恢复操作的基本原理：冗余 利用存储在系统其它地方的冗余数据来重建数据库中已被破坏或不正确的那部分数据 恢复机制涉及的关键问题 如何建立冗余数据 数据转储（backup） 登录日志文件（logging） 如何利用这些冗余数据实施数据库恢复

10.3 恢复的实现技术 10.3.1 数据转储 10.3.2 登记日志文件 10.3.3 具有检查点的恢复技术

10.3.1 数据转储 一、什么是数据转储 二、转储方法

一、什么是数据转储 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，备用的数据称为后备副本或后援副本 如何使用 数据库遭到破坏后可以将后备副本重新装入 重装后备副本只能将数据库恢复到转储时的状态

二、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 在系统中无运行事务时进行的转储操作 转储开始时数据库处于一致性状态 转储期间不允许对数据库的任何存取、修改活动 得到的一定是一个数据一致性的副本 优点：实现简单 缺点：降低了数据库的可用性 转储必须等待正运行的用户事务结束 新的事务必须等转储结束

动态转储 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 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 [例]在转储期间的某个时刻Tc，系统把数据A=100转储到磁带上，而在下一时刻Td，某一事务将A改为200。转储结束后，后备副本上的A已是过时的数据了

动态转储 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

2．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

3．转储方法小结 转储方法分类 转储状态 动态转储 静态转储 转储方式 海量转储 动态海量转储 静态海量转储 增量转储 动态增量转储   转储状态 动态转储 静态转储 转储方式 海量转储 动态海量转储 静态海量转储 增量转储 动态增量转储 静态增量转储

10.3 恢复的实现技术 10.3.1 数据转储 10.3.2 登记日志文件 10.3.3 具有检查点的恢复技术

10.3.2 登记日志文件 一、日志文件的格式和内容 二、日志文件的作用 三、登记日志文件

一、日志文件的格式和内容 什么是日志文件 日志文件的格式 日志文件(log)是用来记录事务对数据库的更新操作的文件 以记录为单位的日志文件 以数据块为单位的日志文件

日志文件的格式和内容（续） 以记录为单位的日志文件内容 以上均作为日志文件中的一个日志记录 (log record) 各个事务的开始标记(BEGIN TRANSACTION) 各个事务的结束标记(COMMIT或ROLLBACK) 各个事务的所有更新操作 以上均作为日志文件中的一个日志记录 (log record)

日志文件的格式和内容（续） 以记录为单位的日志文件，每条日志记录的内容 事务标识（标明是哪个事务） 操作类型（插入、删除或修改） 操作对象（记录内部标识） 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）

日志文件的格式和内容（续） 以数据块为单位的日志文件，每条日志记录的内容 事务标识（标明是那个事务） 被更新的数据块

二、日志文件的作用 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

利用静态转储副本和日志文件进行恢复 静态转储 运行事务 正常运行 ─┼───────┼───────────── └──────────── 静态转储 运行事务 正常运行 ─┼───────┼───────────── Ta 　　　Tb Tf └──────────── 重装后备副本 利用日志文件恢复 继续运行 恢复 ─┼───────┼┈ ┈ ┈ ┈ ┈ ┈ ┈ ┈ ┼──── ↓ 登记日志文件

利用静态转储副本和日志文件进行恢复（续） 上图中： 系统在Ta时刻停止运行事务，进行数据库转储 在Tb时刻转储完毕，得到Tb时刻的数据库一致性副本 系统运行到Tf时刻发生故障 为恢复数据库，首先由DBA重装数据库后备副本，将数据库恢复至Tb时刻的状态 重新运行自Tb～Tf时刻的所有更新事务，把数据库恢复到故障发生前的一致状态

三、登记日志文件 基本原则 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 写日志文件操作：把表示这个修改的日志记录写到日志文件 写数据库操作：把对数据的修改写到数据库中

登记日志文件（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 在这两个操作之间可能发生故障 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

10.3 恢复的实现技术 10.3.1 数据转储 10.3.2 登记日志文件 10.3.3 具有检查点的恢复技术

10.3.3 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 两个问题 搜索整个日志将耗费大量的时间 REDO处理：重新执行，浪费了大量时间

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

二、检查点技术 检查点记录的内容 重新开始文件的内容 1. 建立检查点时刻所有正在执行的事务清单 2. 这些事务最近一个日志记录的地址 记录各个检查点记录在日志文件中的地址

检查点技术（续） 具有检查点的日志文件和重新开始文件

动态维护日志文件的方法 动态维护日志文件的方法 周期性地执行如下操作：建立检查点，保存数据库状态。 具体步骤是： 1.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 2.在日志文件中写入一个检查点记录 3.将当前数据缓冲区的所有数据记录写入磁盘的数据库中 4.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

建立检查点 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 不定期 按照预定的一个时间间隔，如每隔一小时建立一个检查 点 按照某种规则，如日志文件已写满一半建立一个检查点

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） 系统出现故障时，恢复子系统将根据事务的不同状态采取不同的恢复策略 T1 T2 T3 Tc (检查点) Tf(系统故障) REDO UNDO T2 T3 T4 T5 不要REDO T1

利用检查点的恢复策略（续） T1：在检查点之前提交 T2：在检查点之前开始执行，在检查点之后故障点之前提交 恢复策略： T3和T5在故障发生时还未完成，所以予以撤销 T2和T4在检查点之后才提交，它们对数据库所做的修改在故障发生时可能还在缓冲区中，尚未写入数据库，所以要REDO T1在检查点之前已提交，所以不必执行REDO操作

利用检查点的恢复步骤 1.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） 2.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ACTIVE-LIST 建立两个事务队列 UNDO-LIST REDO-LIST 把ACTIVE-LIST暂时放入UNDO-LIST队列，REDO队列暂为空。

利用检查点的恢复策略（续） 3.从检查点开始正向扫描日志文件，直到日志文件结束 4.对UNDO-LIST中的每个事务执行UNDO操作 如有新开始的事务Ti，把Ti暂时放入UNDO-LIST队列 如有提交的事务Tj，把Tj从UNDO-LIST队列移到REDO-LIST队列 4.对UNDO-LIST中的每个事务执行UNDO操作 对REDO-LIST中的每个事务执行REDO操作