第9章事务与并发控制 第10章数据库恢复

例如：事务T1读取某表中数据A=20，并修改A=A-1，
写回数据库，事务T2读取A=19，事务T1回滚(取消)了前面 的操作，事务T2也修改A=A-2；最终结果A=17, 事务T2读
取的就是“脏数据”。
9.2 并发控制
(3)不可重复读：指在一个事务内，多次读同一数据。 在这个事务还没有结束时，另外一个事务也访问该数据。 那么，在第一个事务两次读数据之间，由于第二个事务的 修改，那么第一个事务两次读到的数据可能是不一样的。 例如：事务T1读取某表中数据A=20，事务T2读取 A=20A=18。
（2）二级封锁协议：在一级封锁协议加上对事务T对要读 取的数据加S锁，读完后即释放S锁。 除了可以防止丢失修改外，还可以防止读“脏”数据 (因为修改事务已加了X锁，且有了S锁)。但不能保证可重复读数 据（因为在一个事务中只是读的当时有S锁）。
9.3 封锁
2. 封锁协议（Locking Protocel）
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，即将日志记录中的“更新 前的值”写入数据库。这时，如果记录中是插入操作，则相当于 做删除操作；如果记录中是删除操作，则相当于做插入操作；如 果记录中是修改操作，则用修改前的值代替修改后的值。 ③继续反向扫描日志文件，查找该事务的更新操作，并做同样 处理。 ④如此处理下去，直到读到该事务的开始标志。
9.3 封锁
2. 封锁协议（Locking Protocel）
在运用X锁和S锁对数据对象进行加锁时，还需要约定
一些规则，如，何时申请X锁或S锁、持锁时间、何时释放
锁等。称这些规则为封锁协议或加锁协议。 对封锁方式规定不同的规则，就形成了各种不同级别
的封锁协议。不同级别的封锁协议达到的系统一致性级别
保证事务的原子性，即确保一个事务被交
付运行后，要么该事务中的所有数据库操 作都被成功地完成，而且这些操作的结果 被永久地存储到数据库中，要么这个事务 对数据库没有任何影响。 当系统发生故障以后，数据库能够恢复到 正确状态。
第10章 数据库恢复技术
1. 故障的种类：
（1）事务故障 事务故障表示非预期的、不正常的程序结束所造成的故 障。如：输入数据错误，死锁，运算溢出，违反完整性规则 等。 （2）系统故障
（3）介质故障 介质故障指外存故障，如磁盘损坏，磁头碰撞，瞬时 强磁场干扰等。这类故障将破坏全部或部分数据库，并影 响正在存取这部分数据的所有事务。 此外，还有一些其他因素导致破坏数据库。例如:计算 机病毒和恶意攻击也可能导致数据库中的全部或部分数据 破坏。
第10章 数据库恢复技术
2. 数据库恢复的实现技术
（4）持久性（Durability） ：在事务完成提交之后，就 对系统产生持久的影响，即事务的操作将写入数据库中， 无论发生何种机器和系统故障都不应该对其有任何影响。 例如，自动柜员机（ATM）在向客户支付一笔钱时，就不 用担心丢失客户的取款记录。事务的持久性保证事务对数 据库的影响是持久的，即使系统崩溃。
第10章
数据库的恢复技术
本章主要内容
1. 数据库恢复的基本概念
2. 故障的种类
3. 故障的恢复技术
4. 故障的恢复策略
本章学习要求
了解数据库恢复的基本概念，故障的种类以及 故障的恢复技术和策略。
第10章 数据库恢复技术
虽然数据库系统中采用了各种措施来保证系统
安全性和完整性，但计算机系统的故障是不可避免
（1）原子性（Atomicity） ：指事务是数据库的逻辑工作 单位，事务中的操作要么都做，要么都不做。这一性质即 使在系统崩溃之后仍能得到保证。 （2）一致性（Consistency） ：指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。
9.1 事务
（3）隔离性（Isolation） ：也称为独立性，是指一个事 务的修改必须与其他并行事务的修改相互独立。隔离性意 味着一个事务的执行不能被其他事务干扰。即一个事务内 部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的。
第10章 数据库恢复技术
2. 数据库恢复的实现技术
（1）数据转储 转储的方式： 海量转储 海量转储指每次转储全部数据库。 增量转储 增量转储指每次只转储上一次转储后更新过的 数据。 使用海量转储得到的副本恢复方便。但如果数据库很 大，使用增量转储更实用，有效。增量副本恢复时，需要 使用最后一次的完整副本相配合才能将数据库恢复到一致 状态。
例如：对于一个转帐活动：A账户转帐给B账户n元钱，这个 活动包含两个动作： 第一个动作：A账户 － n 第二个动作：B账户 ＋ n 这两个动作要么全部执行，要么全部不执行。
在关系数据库中，一个事务可以是一条SQL语句、一 组SQL语句或整个程序。
9.1 事务
1.事务的特征：（ACID性质）
的，这些故障轻则造成运行事务的非正常中断，影
响数据库中数据的正确性，重则破坏数据库，使数 据库中的全部或部分数据丢失，因此数据库管理系 统必须具有把数据库从错误状态恢复到某一已知正 确状态的功能，这就是数据库的恢复。数据库恢复
是通过数据库管理系统的恢复子系统完成的。
第10章 数据库恢复技术
数据库恢复子系统的目的包括：
第10章 数据库恢复技术
2. 数据库恢复的实现技术
（2）登记日志文件 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发事务执行的时间顺序。 必须先写日志文件，后写数据库。
WHY
第10章 数据库恢复技术
3. 故障恢复策略
（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之前被终止。事务故 障的恢复是由系统自动完成的，其步骤是：
第10章 数据库恢复技术
2. 数据库恢复的实现技术
（2）登记日志文件 日志文件是用来记录事务对数据库的更新操作的文件。 日志文件主要有两种格式：以记录为单位的日志文件和以 数据块为单位的日志文件。 以记录为单位的日志文件记录的内容包括：
各个事务的开始标记
各个事务的结束标记 各个事务的所有更新操作
当数据库发生故障时，可以将后备副本重新装入，并 重新运行自转储以后的所有更新事务。
第10章 数据库恢复技术
2. 数据库恢复的实现技术
（1）数据转储 转储可以分为： 静态转储：静态转储是在系统中无事务运行时进行 的转储操作。即转储开始时数据库处于一致状态， 转储过程中，不允许对数据库的任何存取、更新活 动。由于转储必须等待正在运行的事务结束才能开 始，而新的事务必须等待转储结束才能执行，降低 了数据库的可用性。 动态转储：动态转储是指转储期间允许对数据库进 行存取或修改，即转储和用户事务可以并发执行。 动态转储克服了静态转储的缺点，但除了转储数据 库的数据以外，还必须把转储期间各事务对数据库 的修改记录下来，这样才能保证把数据库恢复到某 一时刻的一致状态。
9.1 事务
2. 事务处理的T-SQL语句包括：
(1)定义一个事务的开始：BEGIN TRANSACTTCN ； (2)提交一个事务：COMMIT TRANSACTION；
(3)回滚事务：ROLLBACK TRANSACTION；
(4)在事务内设臵保存点：SAVE TRANSACTION
9.2 并发控制
第9章
事务与并发控制
本章主要内容
9.1 事务 9.2 并发控制
9.3 封锁
本章学习要求
了解 事物、并发控制、封锁的相关概 念、特征、类型。
9.1 事务
事务（Transaction）是用户定义的数据操作序列，这 些操作是一个完整的工作单元。一个事务内的所有语句被 作为一个整体，要么全部执行，要么全部不执行。
数据库是一个共享资源，允许多个用户同时使用。例 如：火车售票需要多个售票窗口，就会导致多个事务同时 访问数据库。此时就会产生事务的并发执行。 并发控制是指当事物存在并发执行时，用于保护数据 库完整性的各种技术，目的是保证一个用户的工作不会对
另一个用户的工作产生影响。
锁是实现并发控制的主要方法，是多个用户能够同时 操纵数据而不发生数据不一致现象的保障。
不同。
9.3 封锁
2. 封锁协议（Locking Protocel）
（1）一级封锁协议：对事务T要修改的数据加X锁，直到 事务结束（包括正常结束和非正常结束）时才释放。 一级封锁协议可以防止丢失修改，并保证事务T是可恢 复的 。但不能保证可重复读和不读“脏”数据。（因为如果
一事务仅是读数据不需要加锁，有可能存在其他操作。）
是指造成系统停止运行的任何事情，使得系统要重新启 动。如硬件错误，操作系统故障，停电等。这类故障影响正 在运行的所有事务，所有事务都非正常终止，但不会破坏数 据库。恢复子系统必须清除所有未完成的事务对数据库的修 改，同时重做所有已完成的事务，保证数据库的一致性。
第10章 数据库恢复技术
1. 故障的种类：
9.3 封锁
封锁是防止事务访问指定资源、实现并发控制的一种
手段。是多个用户同时操纵同一个数据库中的数据而不发
生数据不一致现象的保障。
1. 封锁的基本类型
①共享锁（Shared Lock，S锁） ：又称读锁。若事务T对数 据对象A加上S锁，则事务T可以读A但不能修改A，其他事务只 能再对A加上S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁。这就保 证了其他事务可以读A，但在T释放A上的S锁之前不能对A做任 何修改。 ②排它锁（Exclusive Lock，X锁）：又称写锁。若事务T对 数据对象A加上X锁，则只允许T读取和修改A，其他任何事务都 不能再对A加任何类型的锁，直到T释放A上的锁。这就保证了 其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A。
关。在实际应用中，选择封锁粒度时要对这两个因素进行
权衡，求得最优的效果。