数据库恢复技术总结

前面：出于预习数据库故障恢复的小项目，可能会有侧重于实际而会忽略部分非必要理论内容哈！

一、事务介绍

事务是一个要么全做，要么全不做的操作序列，而且是一个不可分割的工作单位。

事务的四个特性

原子性(Atomicity)：操作序列要么全做，要么全不做。

一致性(Consistency)：在事务执行之后，数据库的状态必须是一致的。

隔离性(Isolation)：事务在执行的时候互不干扰。

持续性(Durability)：在事务提交之后，它对数据库的影响是持续的，即它改变了数据库的数据。

二、故障发生种类

事务内部故障

事务内部发生的故障大多是非预期的，是不能够由应用程序处理的，这也是数据库故障恢复主要面对的状况。对此类故障可执行 事务撤销(undo) 进行恢复。

系统故障

是指造成系统停止运行的事件，需要系统从新启动。对此类故障可执行 事务重做(redo) 进行恢复。

三、恢复实现技术

数据转储

是指定期地将整个数据库复制到磁带、磁盘或其他储存介质上保存的过程。备用的数据称为 后备副本 。

静态转储：指无运行事务时进行的转储操作。转储简单，但降低了数据库的可用性。

动态转储：指在事务运行时对数据库进行操作。克服了静态转储的缺点，但不能保证副本数据的有效性。不过这已经可以通过建立 日志文件(log file) 解决这一问题。

日志文件

日志文件是用于记录事务对数据库的更新操作。主要分为两种：

1、以记录为单位的日志文件 内容包括：

各个事务的开始(BEGIN TRANSACTION) 标记

各个事务的结束(COMMIT 或 ROLLBACK) 标记

各个事务的所有更新操作

2、以数据块为单位的日志文件 内容包括：

事务标识 (标明是哪个事务)

操作类型 (插入、删除、修改)

操作对象 (记录内部标识)

更新前数据值 (旧值，插入操作时为空)

更新后的数据 (新值，删除操作时为空)

登记日志遵守 1. 登记次序严格按并发事务执行的时间次序、2. 先写日志，后写数据库 原则。

日志文件可以用来进行事务故障恢复和系统故障恢复。见下图

四、恢复策略

事务故障恢复步骤

反向扫描日志文件，查找事务的更新操作。

执行逆向操作，将更新前的值 写入数据库。

继续反向扫描，查找其他事务的更新操作并处理。

直至读到此事务的开始标记，此时故障恢复完成。

系统故障恢复步骤

正向扫描日志文件，找出故障发生前已经提交的事务，将其加入重做队列(redo_list)。同时找出故障发生时未完成的事务，将其加入撤销队列(undo_list)。

对撤销队列进行撤销(undo) 处理。同上事务故障恢复。

对重做队列进行重做处理。正向扫描日志文件，对每个重做事务重新执行日志文件登记的操作，将更新后的值写入数据库。

五、含检查点恢复技术

检查点内容包括：

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。

在故障恢复过程中，使用检查点方法可以改善恢复效率，通常是通过周期性地建立检查点、保存数据库状态地操作来维护日志文件。

建立检查点步骤：

将当前日志缓冲区的所有日志写入磁盘的日志文件。

在日志文件写入一个检查点记录。

将当前数据缓冲区所有数据记录写入磁盘地数据库。

把检查点记录在日志文件的地址写入一个重新开始的文件。

最后

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