数据库原理 第8章 数据库恢复技术

第八章数据库恢复技术2第八章数据库恢复技术8.1事务的基本概念8.2数据库恢复概述8.3故障的种类8.4恢复的实现技术8.5恢复策略8.6数据库镜像3为什么需要事务银行转账例如，银行转账问题：假定资金从账户A转到账户B，至少需要两步：账户A的资金减少然后账户B的资金相应增加账户A账户B4假定张三的账户直接转账1000元到李四的账户CREATETABLEbank(customerNameCHAR(10),--顾客姓名currentMoneyMONEY--当前余额)GOALTERTABLEbankADDCONSTRAINTCK_currentMoneyCHECK(currentMoney=1)GOINSERTINTObank(customerName,currentMoney)VALUES('张三',1000)INSERTINTObank(customerName,currentMoney)VALUES('李四',1)创建账户表，存放用户的账户信息添加约束：根据银行规定，账户余额不能少于1元，否则视为销户张三开户，开户金额为1000元；李四开户，开户金额1元5目前两个账户的余额总和为：1000+1=1001元6模拟实现转账：从张三的账户转账1000元到李四的账户/*--转账测试：张三转账1000元给李四--*/--我们可能会这样这样编写语句--张三的账户少1000元，李四的账户多1000元UPDATEbankSETcurrentMoney=currentMoney-1000WHEREcustomerName='张三'UPDATEbankSETcurrentMoney=currentMoney+1000WHEREcustomerName='李四'GO--再次查看转账后的结果。SELECT*FROMbankGO请问：执行转账语句后，张三、李四的账户余额为多少？张三的账户没有减少但李四的账户却多了1000元1000＋1001＝2001元总额多出了1000元！7--张三的账户减少1000元，李四的账户增加1000元UPDATEbankSETcurrentMoney=currentMoney-1000WHEREcustomerName='张三'UPDATEbankSETcurrentMoney=currentMoney+1000WHEREcustomerName='李四'GO错误原因分析：UPDATE语句违反约束：余额=1元执行失败，所以张三还是1000元继续往下执行：执行成功，所以李四变为1001元如何解决呢？使用事务88.1事务的基本概念一、事务定义二、事务的特性9一、事务(Transaction)定义一个数据库操作序列一个不可分割的工作单位恢复和并发控制的基本单位事务和程序比较在关系数据库中，一个事务可以是一条或多条SQL语句,也可以包含一个或多个程序。一个程序通常包含多个事务10定义事务显式定义方式BEGINTRANSACTIONBEGINTRANSACTIONSQL语句1SQL语句1SQL语句2SQL语句2。。。。。。。。。。COMMITROLLBACK隐式方式当用户没有显式地定义事务时，DBMS按缺省规定自动划分事务11事务结束COMMIT事务正常结束提交事务的所有操作（读+更新）事务中所有对数据库的更新永久生效ROLLBACK事务异常终止事务运行的过程中发生了故障，不能继续执行回滚事务的所有更新操作事务滚回到开始时的状态12二、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）131.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142.一致性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15一致性与原子性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A=A-1;B=B+1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，数据库就处于不一致性状态163.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174.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。18事务的特性保证事务ACID特性是事务处理的任务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事务在运行过程中被强行停止19……关键语句讲解………BEGINTRANSACTION/*--定义变量，用于累计事务执行过程中的错误--*/DECLARE@errorSumINTSET@errorSum=0--初始化为0，即无错误/*--转账：张三的账户少1000元，李四的账户多1000元*/UPDATEbankSETcurrentMoney=currentMoney-1000WHEREcustomerName='张三'SET@errorSum=@errorSum+@@errorUPDATEbankSETcurrentMoney=currentMoney+1000WHEREcustomerName='李四'SET@errorSum=@errorSum+@@error--累计是否有错误使用事务解决银行转账问题开始事务（指定事务从此处开始，后续的T-SQL语句都是一个整体）累计是否有错误20IF@errorSum0--如果有错误BEGINprint'交易失败，回滚事务'ROLLBACKTRANSACTIONENDELSEBEGINprint'交易成功，提交事务，写入硬盘，永久的保存'COMMITTRANSACTIONENDGOprint'查看转账事务后的余额'SELECT*FROMbankGO根据是否有错误，确定事务是提交还是撤销如果有错，则回滚操作，事务结束如果成功，则提交操作，事务结束21转账事务前转账事务过程中转账事务结束后演示：转账1000，转账失败的情况22转账事务前转账事务过程中转账事务结束后演示：转账800，转账成功的情况238.2数据库恢复概述故障是不可避免的系统故障：计算机软、硬件故障人为故障：操作员的失误、恶意的破坏等。故障的影响运行事务非正常中断破坏数据库24数据库恢复概述（续）数据库管理系统对故障的对策DBMS提供恢复子系统保证故障发生后，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保证事务ACID恢复技术是衡量系统优劣的重要指标25第八章数据库恢复技术8.1事务的基本概念8.2数据库恢复概述8.3故障的种类8.4恢复的实现技术8.5恢复策略8.6数据库镜像26故障的种类事务内部的故障系统故障介质故障计算机病毒27一、事务内部的故障什么是事务[内部的]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............28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：撤消事务（UNDO）强行回滚（ROLLBACK）该事务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32二、系统故障系统故障整个系统的正常运行突然被破坏所有正在运行的事务都非正常终止内存中数据库缓冲区的信息全部丢失外部存储设备上的数据未受影响（不破坏数据库）33系统故障的常见原因特定类型的硬件错误（如CPU故障）操作系统故障DBMS代码错误系统断电34系统故障的恢复发生系统故障时，事务未提交恢复策略：强行撤消（UNDO）所有未完成事务发生系统故障时，事务已提交，但缓冲区中的信息尚未完全写回到磁盘上。恢复策略：重做（REDO）所有已提交的事务35三、介质故障介质故障称为硬故障，指外存故障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36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37四、计算机病毒计算机病毒一种人为的故障或破坏，是一些恶作剧者研制的一种计算机程序可以繁殖和传播危害破坏、盗窃系统中的数据破坏系统文件38故障小结各类故障，对数据库的影响有两种可能性一是数据库本身被破坏二是数据库没有被破坏，但数据可能不正确，这是由于事务的运行被非正常终止造成的。398.4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1.如何建立冗余数据数据转储（backup）登录日志文件（logging）2.如何利用这些冗余数据实施数据库恢复408.4.1数据转储一、什么是数据转储二、转储方法41一、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42转储例：故障发生点转储运行事务↓正常运行─┼───────┼─────────────TaTbTf重装后备副本重新运行事务恢复────────┴－－－－－－－－－－－－→43二、转储方法1．静态转储与动态转储2．海量转储与增量转储3．转储方法小结44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45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↓正常运行─┼───────┼─────────────TaTbTf重装后备副本恢复━━━━━━┥46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47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48利用动态转储副本进行恢复TaTbTf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492．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503．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静态增量转储51转储方法小结（续）转储策略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