【文档说明】数据库第10章数据库恢复技术-课件.ppt，共(80)页，441.514 KB，由小橙橙上传

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第十章数据库恢复技术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。恢复（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。数据库恢复技术10.1恢复的原理10.2恢复的实现技术10.3O

RACLE的恢复技术10.4数据库镜像10恢复10.1恢复的原理10.2恢复的实现技术10.3ORACLE的恢复技术10.4数据库镜像10.1恢复的原理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–1.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。–2.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。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10%以上10恢复10.1恢复的原理10.2恢复的实现技术10.3ORACLE的恢复技术10.4数据库镜像10.2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1.如何

建立冗余数据•数据转储•登记日志文件2.如何利用这些冗余数据实施数据库恢复10.2恢复的实现技术10.2.1数据转储10.2.2登记日志文件10.2.3恢复策略10.2恢复的实现技术10.2.1数据转储10.2.2登记日志文件10.2.3恢复策略10.2.1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。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↓正常运行─┼───────┼─────────────T

aTbTf重装后备副本重新运行事务恢复────────┴－－－－－－－－－－－－→三、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1．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↓正常运行─┼───────┼───

──────────TaTbTf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静态增量转储转储方法小结（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10.2恢复的实现技术10.2.1数据转储10.2.2登记日志文件10.2.3恢复策略10.2.2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1.什么是日志文件–日志文件(log)是用来记录事务对数据库的更新操作的文件。2.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）3.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(l

ogrecord)日志文件的内容（续）4.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）5.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）二、日志文件的用途1．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）2．

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↓正常运行─┼──────┼─────────────TaTbTf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───────┴－－－－－－－－－－┴───────→登记日志文件└───────→日志文件的用途（续）3．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。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10.2恢复的实现技术10.2.1数据转储10.2.2登记日志文件10.2.3恢复策略10.2.3恢复策略1.事务故障的恢复2.系统故障的恢复3.介质故障的恢复1.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1.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。2.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。–如果记录中是插入操作，则相当于做删除操作（因为此时“更新前的值”为空）–若记录中是删除操作，则相当于做插入操作（因为此时“更新后的值”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）–3.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。–4.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。2.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–1.撤消故障发生时未完成的事务–2.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1.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）2.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U

NDO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“更新后的值”写入数据库3.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–1.重装数据库，使数据库恢复到一致性状态–2.重做已完成的事务介质故障的恢复（续）恢复步骤1.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REDO+UNDO），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↓正常运行─┼─

──────┼─────────────TaTbTf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━━━━━━┥致性状态介质故障的恢复（续）2.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“更新后的值”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10恢复10.1恢

复的原理10.2恢复的实现技术10.3ORACLE的恢复技术10.4数据库镜像10.3Oracle的恢复技术ORACLE恢复机制–1.转储–2.登记日志文件Oracle的恢复技术（续）1.转储–转储后备副本的方法•文件拷贝•EXPORT实用程序•用SQL命令SPOOL•自己编程实现Oracle

的恢复技术（续）–重装后备副本的方法•文件拷贝•IMPORT实用程序•SQL*LOADER实用程序•自己编程实现Oracle的恢复技术（续）2.登记日志文件–ORACLEV.5：以数据块为单位–ORACLEV.7：REDO

日志+回滚段Oracle的恢复技术（续）ORACLEV.5的恢复技术–日志文件以数据块为单位，恢复操作不是基于操作，而是基于数据块–将更新前的旧值与更新后的新值分别放在两个不同的日志文件中•记录数据库更新前旧值的日志

文件称为数据库前像文件（BeforeImage，简称BI文件）•记录数据库更新后新值的日志文件称为数据库的后像文件（AfterImage，简称AI文件）Oracle的恢复技术（续）ORACLEV.5的恢复技术(续)–BI文件是必须的，A

I文件是任选的–没有AI文件：只能执行UNDO处理，不能执行REDO处理Oracle的恢复技术（续）ORACLEV.7的恢复技术–REDO日志文件：记录被更新数据的前像和后像–回滚段(RollbackSegment）：记录尚未完成的更新事务的更新数据的前像–事务故障恢复•根据回滚

段中的数据，撤消该事务的操作Oracle的恢复技术（续）ORACLEV.7的恢复技术(续)–系统故障恢复•首先扫描REDO日志文件，重做所有操作，并对更新操作建立回滚段数据。当遇到提交记录，取消相应回滚段中数据。•再根据回滚段中的数据，撤消未正常提交的事务的操作（图7

.6）优点：只需要扫描日志文件一遍Oracle的恢复技术（续）图Oracle的恢复过程(a)发生故障，事务非正常终止TaTfT1T3T2T44时间Oracle的恢复技术（续）(b)利用REDO文件，重做所有操作时间T1T

3T2T44Oracle的恢复技术（续）(c)利用回滚段撤消未提交的事务数据库恢复到一致性状态时间T1T2Oracle的恢复技术（续）ORACLEV.7的恢复技术(续)–介质故障恢复•重装数据库后备副本文件，恢复到转储时的数据库一致性状态•利用在此之后转储的REDO日志

文件副本将数据库恢复到最近点(类似于系统故障恢复)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•UNDO+REDO–介质故障的恢复•重装备份并恢复到一致性状态+REDO10.4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7.5a)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10.5b)–没有出现故障时•可用于并发操作(图10.5a)–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