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数据库-恢复策略与数据库镜像

数据库-恢复策略与数据库镜像


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

为什么要先写日志文件 (The Write-Ahead Log)
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

事务故障的恢复

事务故障:事务在运行至正常终止点前被终止
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,对用户是透明的,不需要用户干预

事务故障的恢复步骤

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“更新前的值” 写入数据库。
插入操作, “更新前的值”为空,则相当于做删除操作
删除操作,“更新后的值”为空,则相当于做插入操作
若是修改操作,则相当于用修改前值代替修改后值 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。

系统故障的恢复

系统故障造成数据库不一致状态的原因
未完成事务对数据库的更新已写入数据库
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
1. Undo 故障发生时未完成的事务
2. Redo 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

1.正向扫描日志文件(即从头扫描日志文件)
重做(REDO) 队列: 在故障发生前已经提交的事务
这些事务既有BEGIN TRANSACTION记录,也有COMMIT记录
撤销 (Undo)队列:故障发生时尚未完成的事务
 这些事务只有BEGIN TRANSACTION记录,无相应的COMMIT记录
2. 对撤销(Undo)队列事务进行撤销(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“更新前的值”写入数据库 

3. 对重做(Redo)队列事务进行重做(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“更新后的值”写入数据库 

介质故障的恢复

恢复步骤
1. 装入最新的后备数据库副本(离故障发生时刻最近的转储副本) ,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的方法(即REDO+UNDO),才能将数据库恢复到一致性状态。

装入有关的日志文件副本(转储结束时刻的日志文件副本) ,重做已完成的事务,撤销未完成的事务。
首先扫描日志文件,找出故障发生时已提交和未完成的事务的标识,分别将其记入重做队列和撤销队列。
然后正向扫描日志文件,对重做队列中的所有事务进行REDO处理。反向扫描日志文件,对撤销队列中的所有事务进行UNDO处理。
这里写图片描述
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

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
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
检查点记录的内容
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
重新开始文件(Oracle控制文件)的内容
记录各个检查点记录在日志文件中的地址<喎?http://www.Bkjia.com/kf/ware/vc/" target="_blank" class="keylink">vcD4KCgoKPGgyIGlkPQ=="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

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,如每隔一小时建立一个检查点
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

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
Oracle中,事务T对数据库所做的修改已写入日志文件,但未必已写入数据库
Oracle写入数据库的时间是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

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
T3:在检查点之前开始执行,在故障点时还未完成
T4:在检查点之后开始执行,在故障点之前提交
T5:在检查点之后开始执行,在故障点时还未完成
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

<T1 start>
<T1, A, 0, 10>
<T1 commit>
<T2 start>
<T2, B, 0, 10>
<T3 start>                   
<T3, C, 0, 10>
<T3, C, 10, 20>
<checkpoint{T2,T3}>
<T4 start>
<T2 commit>
<T4, A, 10, 20>
<T5 start>
<T4, D, 0, 10>
<T4 commit>

   1.从重新开始文件中(Oracle控制文件)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
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={T2,T3}
建立两个事务队列
UNDO-LIST 
REDO-LIST 
把ACTIVE-LIST暂时放入UNDO-LIST队列={T2,T3},REDO队列暂为空。
3.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UNDO-LIST队列={T2,T3,T4,T5}
如有提交的事务Tj,把Tj从UNDO-LIST队列移到REDO-LIST队列={T2,T4}
4.对UNDO-LIST中的每个事务{T3,T5}执行UNDO操作
    对REDO-LIST中的每个事务{T2,T4}执行REDO操作

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库的一致性
每当主数据库更新时,DBMS自动把更新后的数据复制过去

没有出现故障时
可用于并发操作
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,而不必等待该用户释放锁

频繁地复制数据自然会降低系统运行效率
在实际应用中用户往往只选择对关键数据和日志文件镜像,而不是对整个数据库进行镜像

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、隔离性和持久性

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

常用恢复技术
事务故障的恢复
UNDO
系统故障的恢复
UNDO + REDO
介质故障的恢复
重装备份并恢复到一致性状态 + REDO

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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