Ch.07 数据库恢复技术
数据库恢复技术及其实现方法
数据库恢复技术及其实现方法数据库恢复技术是数据库管理系统中的核心功能之一，它负责将数据库从故障或者错误中恢复并使其重新可用。
在现代社会中，数据库的重要性不言而喻，因此数据库恢复技术的研究和实践显得尤为重要。
本文将介绍数据库恢复技术的一些常见方法及其实现方式，以期对读者有所帮助。
一、日志恢复技术日志恢复技术是一种常见的数据库恢复方法，它通过事务日志（transaction log）记录以及回滚操作，实现数据库的恢复。
在数据库系统中，事务日志记录了每个事务所执行的操作，包括数据的插入、修改和删除等。
通过事务日志，可以回溯到数据库发生错误前的状态，从而进行恢复。
实现方式：1. 重做（Redo）恢复：该方法是通过重新执行已经提交的事务日志来进行恢复。
当数据库发生故障时，系统会检查事务日志中未提交的事务并将其重新执行，以保证数据库的一致性和完整性。
2. 撤销（Undo）恢复：与重做恢复相反，撤销恢复是对未提交的事务进行回滚操作，将其撤回到故障发生前的状态。
通过撤销恢复，数据库可以回滚到一个更稳定的状态。
二、快照（Snapshot）恢复技术快照恢复技术是另一种常见的数据库恢复方法，它通过保存数据库的快照（即某个时间点的数据库状态）来实现恢复。
当数据库发生故障时，可以将数据库恢复到之前某个时间点的快照状态，从而达到修复的目的。
实现方式：1. 冷备份（Cold Backup）：该方法是在数据库关闭的情况下进行备份，通过将数据库文件复制到其他位置来保存数据库的快照。
当数据库发生故障时，可以使用备份文件来还原数据库。
2. 热备份（Hot Backup）：与冷备份不同，热备份是在数据库运行期间进行备份，而不需要关闭数据库。
通过使用特殊的备份工具，可以在数据库运行的同时备份数据库文件，并保持数据库的一致性。
三、镜像（Mirroring）恢复技术镜像恢复技术是一种高可用性的数据库恢复方法，它通过实时复制数据库到备份服务器中，以实现快速恢复。
数据库备份和恢复的方法与技巧
数据库备份和恢复的方法与技巧在当今数字化时代，数据库成为了企业数据的关键存储介质。
为了确保数据的安全性和可靠性，数据库备份和恢复策略是至关重要的。
本文将介绍数据库备份和恢复的一些常用方法和技巧，帮助您保护数据并最大程度地减少因数据丢失而造成的损失。
1. 数据库备份策略数据库备份策略是确保数据完整性和可恢复性的核心。
以下是一些常用的数据库备份策略：- 定期全量备份：全量备份是指备份整个数据库的所有数据，并定期备份，以确保备份数据与源数据库一致。
建议每天或每周进行全量备份，具体频率根据数据库的重要性和数据变更频率决定。
- 增量备份：增量备份是在全量备份的基础上，仅备份自全量备份以来的新增数据和修改数据。
这种备份方式可以减少备份的时间和存储空间。
通常建议每天进行增量备份。
- 差异备份：差异备份与增量备份类似，但是增量备份只备份自上次备份以来的变更数据，而差异备份备份自上次全量备份以来的所有变更。
相比增量备份，差异备份还原数据时更方便。
通常建议每周进行差异备份。
- 定点备份：定点备份是指在特定事件或操作前进行备份。
例如，在数据库结构修改、系统升级、数据迁移等重要操作之前进行备份，以防止意外数据丢失。
2. 数据库备份技巧除了备份策略外，以下是一些数据库备份的技巧，可以更好地管理和保护备份数据：- 分层备份：通过将备份数据分为不同层次，可以更好地管理备份存储空间并提高恢复速度。
通常将全量备份存储为基础层次，增量备份和差异备份存储为上层次。
这样做可以在恢复时只需要恢复最新的上层次备份，大大减少恢复时间。
- 多点备份：在不同的地理位置或存储介质上进行多点备份可以提高备份数据的可靠性和安全性。
例如，可以将备份数据存储在本地服务器和云存储上，以便在本地发生灾难时可以恢复云备份。
- 数据库一致性验证：在备份完成后，务必进行数据库一致性验证，确保备份数据与源数据库完全一致。
可以使用数据库的完整性检查工具来验证备份数据的完整性，以确保备份数据的可恢复性。
数据库恢复技术课件
故障分析
定位故障原因，确需要恢复的数据。
事务日志恢复
通过日志恢复操作，将数据库恢复到故 障前的一致状态。
数据库故障预防措施
监控和报警
定期检测数据库故障的迹象， 并设置及时的报警机制。
容灾和备份
建立容灾系统和定期进行数据 库备份，以防止数据丢失。
性能优化
优化数据库的性能，提升稳定 性和可靠性。
数据库恢复的未来发展趋势
数据还原
将备份数据恢复到数据库服务器，以恢复数据库的 完整性和可用性。
快速恢复技术
1 事务日志恢复
通过回滚和重做操作，将数据库恢复到故障前的状态。
2 数据库镜像
通过实时复制和同步，将数据库复制到其他服务器，以保证可用性和灾难恢复能力。
单机数据库恢复案例
1
备份恢复
2
从备份中恢复数据，确保数据库可用。
基础恢复技术
包括数据备份和还原、数据镜像等技术，用于快速恢复数据库到某个时间点的状态。
日志恢复技术
通过数据库的事务日志，将数据库从断点处恢复到崩溃前的一致状态。
数据文件恢复技术
用于修复损坏或损失的数据库文件，以保证数据库的完整性和可用性。
备份和还原技术
数据备份
通过备份数据库，可以在数据丢失时恢复到备份点， 保证数据的安全性。
未来数据库恢复技术将更加智能化和自动化，结合人工智能和大数据分析，提高恢复的效率和准确性。
数据库恢复技术的前景和挑战
数据库恢复技术在数据安全和业务连续性方面的重要性日益凸显，但同时也 面临着快速增长的数据量和复杂性带来的挑战。
数据库恢复技术ppt课件
本课件将介绍数据库恢复技术的全貌，包括分类、原理以及各种恢复技术的 应用等内容，帮助您更好地了解和掌握数据库恢复的关键知识。
数据库恢复技术有哪些
数据库恢复技术有哪些数据库恢复技术有：1、数据转储，即DBA定期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。
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，设⽴⽇志⽂件可以进⾏事务故障恢复、系统故障恢复、协助后备副本本教程操作环境：windows7系统、mysql8版本、Dell G3电脑。
数据库恢复概述 数据库管理系统必须具有把数据库从某⼀错误状态恢复到某⼀已知的正确状态的功能，这就是数据库的恢复。
恢复⼦系统是数据库管理系统的⼀个重要组成部分，⽽且还相当庞⼤，常常占整个系统代码的百分之⼗以上。
数据库系统采⽤的恢复技术是否⾏之有效，不仅对系统的可靠程度起着决定性作⽤，⽽且对系统的运⾏效率也有很⼤影响，是衡量系统性能优劣的重要指标。
<h梵蒂冈介质故障 系统故障称为软故障，介质故障称为硬故障。
硬故障指外存故障，如磁盘损坏、磁头碰撞、瞬时强磁场⼲扰等。
这类故障将破坏数据库或部分数据库，并影响正在存取这部分数据的所有事务。
计算机病毒 总结各类故障，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，这时由于事务的运⾏被⾮正常终⽌造成的。
恢复的实现技术恢复机制涉及两个关键问题：1、如何建⽴冗余数据；2、如何利⽤这些冗余数据实施数据库恢复。
建⽴冗余数据最常⽤的技术是数据转储和登记⽇志⽂件。
通常在⼀个数据库系统中，这两种⽅法是⼀起使⽤的。
数据转储数据转储是数据库恢复中采⽤的基本技术。
所谓转储即DBA定期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。
这些备⽤的数据成为后备副本或后援副本。
转储可以分为静态转储和动态转储。
静态转储是在系统中⽆运⾏事务时进⾏的转储操作。
即转储操作开始的时刻，数据库处于⼀致性状态，⽽转储期间不允许对数据库的任何存取、修改活动。
显然，静态转储得到的⼀定是⼀个数据⼀致性的副本。
动态转储是指转储期间允许对数据库进⾏存取或修改。
数据库恢复技术
数据库恢复技术随着信息技术的不断发展，数据库已经成为了现代企业管理的重要工具。
然而，在日常使用过程中，数据库可能会遭受各种各样的损坏，导致数据丢失或者无法访问。
为了保障数据的安全，数据库恢复技术变得越来越重要。
本文将介绍数据库恢复技术的基本概念、常见故障类型和恢复方法，希望能够为读者提供帮助。
一、基本概念1.1 数据库恢复数据库恢复是指在数据库发生故障或者出现数据丢失的情况下，通过一系列的操作和技术手段，将数据库恢复到之前的状态或者尽可能地恢复数据。
数据库恢复是保障数据安全的重要手段，也是数据库管理人员必须掌握的技能之一。
1.2 数据库故障数据库故障是指数据库的硬件或者软件出现了问题，导致数据库无法正常工作或者数据丢失。
常见的数据库故障包括硬件故障、软件故障、人为错误等。
1.3 数据库备份数据库备份是指将数据库的数据和日志文件复制到另一个存储介质中，以便在数据库损坏或者数据丢失的情况下进行数据恢复。
数据库备份是数据库恢复的重要前提，也是保障数据安全的有效手段。
二、常见故障类型2.1 硬件故障硬件故障是指数据库服务器的硬件设备出现了问题，导致数据库无法正常工作。
常见的硬件故障包括硬盘故障、电源故障、内存故障等。
硬件故障可能导致数据丢失或者无法访问，需要通过数据库恢复技术进行修复。
2.2 软件故障软件故障是指数据库管理系统出现了问题，导致数据库无法正常工作。
常见的软件故障包括操作系统崩溃、数据库软件崩溃、网络故障等。
软件故障可能导致数据丢失或者无法访问，需要通过数据库恢复技术进行修复。
2.3 人为错误人为错误是指数据库管理人员或者用户在使用数据库的过程中出现了错误，导致数据丢失或者无法访问。
常见的人为错误包括误删除数据、误修改数据等。
人为错误可能导致数据丢失或者无法访问，需要通过数据库恢复技术进行修复。
三、恢复方法3.1 数据库备份恢复数据库备份恢复是指通过已经备份的数据库数据和日志文件，将数据库恢复到之前的状态。
数据库恢复技术PPT课件
• 第十章（数据恢复技术）和第十一章（并发控制）主要 讨论事务处理技术，即如何通过对事务的处理来恢复数 据库，以及多个事务并发执行时为保证数据的正确有效 而采取的控制措施。
• 数据恢复技术和并发控制技术是DBMS的重要组成部 分。
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10.1.1 事务(Transaction)的定义
• 事务之间不能相互干扰，主要体现在一个事务正在访问的数 据其他事务不能访问。
• 保证隔离性由DBMS的并发控制子系统来实现。 • 持续性（Durability ）
• 事务一旦提交，它对数据库的改变是有效的，即使发生故障 改变也不会改变。
• 持续性由DBMS的数据恢复子系统实现。
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10.2 数据库恢复概述
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10.7 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
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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
• 故障是不可避免的 • 故障的种类：事务故障，系统故障（非正常重启），介质故障，
病毒 • 数据库的恢复
把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态(亦称为一致状态 或完整状态) • 恢复数据库的技术保证：
• 1.适时做好数据库的转储。 • 2.登记日志文件
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10.3.1 日志文件的格式和内容
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第8章数据库恢复技术
8.1数据库恢复概述
• 3、前滚恢复 • 这种恢复技术是版本恢复的一个扩展，使用 完整的数据库备份和日志相结合，可以使一 个数据库或者被选择的表空间恢复到某个特 定时间点。如果从备份时刻起到发生故障时 的所有日志文件都可以获得的话，则可以恢 复到日志上涵盖到的任意时间点。前滚恢复 需要在配置中被明确激活才能生效。
日志文件的作用
• 日志文件在数据库恢复中起着非常重要的作用。 可以用来进行事务故障恢复和系统故障恢复， 并协助后备副本进行介质故障恢复。具体地讲： 事务故障恢复和系统故障恢复必须用日志文件。
• 在动态转储方式中必须建立日志文件，后援副 本和日志文件综合起来才能有效地恢复数据库。
日志文件的登记顺序
8.1数据库恢复概述
完全备份加事务日志备份 • 事务日志备份必须与数据库的完全备份联合使用， 才能实现数据备份和恢复功能。将完全备份和事务 日志备份联用进行数据备份和恢复时，备份步骤是： • (1)定期进行完全备份，例如一天一次或两天一 次。 • (2)更频繁地进行事务日志备份，如一小时一次 或两小时一次等。
8.2.3 恢复策略
• 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。
8.3具有检查点的恢复技术
• 当系统发生故障时，需全面搜索检查日志文 件，以决定哪些事务需要 redo 操作，哪些 事务需要undo操作。 • 为降低开销，我们引入检查点机制。 • 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。
8.1数据库恢复概述
• 2、版本恢复 • 版本恢复指的是使用备份操作期间创建的映 象来复原数据库的先前版本。这种恢复是通 过使用一个以前建立的数据库备份恢复出一 个完整的数据库。一个数据库的备份允许你 把数据库恢复至和这个数据库在备份时完全 一样的状态。而从备份建立后到日志文件中 最后记录的所有工作事务单位将全部丢失。
数据库数据恢复技巧
数据库数据恢复技巧近年来，随着信息技术的飞速发展，数据库的应用越来越广泛，而数据丢失或损坏也成为数据库管理中的一大难题。
为了解决这一问题，数据库数据恢复技巧应运而生。
本文将为您介绍几种常见的数据库数据恢复技巧，帮助您在面对数据损失时能够迅速恢复数据。
一、备份和恢复技巧备份是数据库管理中最基础也是最重要的一环。
通过定期备份数据库，可以最大程度地保护数据免遭损失。
在数据丢失的情况下，可以通过备份数据的恢复来回复最新的数据库状态。
以下是一些备份和恢复技巧：1. 定期备份数据库定期备份数据库是保证数据完整性和安全性的首选方法。
根据需求，可以选择全量备份或增量备份。
全量备份将数据库的全部数据和对象进行备份，而增量备份只备份最新更改的数据和对象。
根据实际情况，合理选择备份频率，以确保数据可靠性。
2. 使用不同的存储介质将备份文件存储在不同的地点和存储介质中，可以提高数据的安全性。
例如将备份文件存储在云服务中，或者使用外部硬盘等存储设备备份数据，以防止单点故障对数据的影响。
3. 定期测试恢复过程定期测试数据库的恢复过程可以提前发现备份或恢复过程中的问题，并及时修复。
通过模拟数据丢失的情况，测试恢复过程的有效性和可靠性，确保备份数据能够在需要时成功恢复。
二、事务日志技巧事务日志是数据库管理中的另一项重要组成部分，它记录了数据库的操作历史和变化。
在数据丢失或损坏的情况下，可以通过事务日志来还原数据库到之前的某个时间点。
以下是一些事务日志技巧：1. 开启事务日志功能在数据库中开启事务日志功能，可以实时地记录数据库的操作历史和变更。
这使得在数据丢失的情况下，可以利用事务日志来还原数据库到某个时间点，尽量减少数据损失。
2. 定期备份事务日志除了备份数据库外，备份事务日志也是非常重要的。
定期备份事务日志可以保证在数据丢失时，仍然能够利用事务日志进行数据恢复。
3. 控制事务日志的大小和数量事务日志的大小和数量会对数据库的性能产生影响，并占用一定的存储空间。
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第7章
第 15 张
tc 事 务 T3
T4 T5 检查点(时间tc) T1 T2
tf
时间
系统失效(时间tf)
T3和T5应该撤消; T2和T4必须重做; 恢复不涉及T1, 因为检查点前已被强制写入数据库中.
©Yongjun Chen 2013-6-28
数据库系统概论
第7章
第 16 张
在系统重启时, 按照下列步骤标识T2 ~ T5事务
数据库系统概论 第7章 第5张
©Yongjun Chen 2013-6-28
7.3 故障的种类
事务内部的故障
•
可以通过事务程序本身发现的
在编写程序时应该进行的检测 这是我们讨论的重点 如运算溢出等 并发事务发生死锁而引起的
•
非预期的, 不能由事务程序处理的
•
事务故障即该事务没有达到预期的终点, 要 执行强行回滚, 撤消该事务(UNDO)
数据库系统概论 第7章 第 18 张
©Yongjun Chen 2013-6-28
数据库系统概论 第7章 第9张
恢复涉及的两个问题
• •
建立冗余数据的常用技术
• •
©Yongjun Chen 2013-6-28
7.4.1 数据转储
数据转储实际就是数据备份
故障发生点
正常运行
转储
运行事务 T2 重新运行事务 T3
T1
重装后备副本
恢
复
©Yongjun Chen 2013-6-28
数据库系统概论
第7章
第 10 张
•
静态转储
在系统中无运行事务时进行
•
动态转储
系统中可以有事务运行
• •
海量转储 增量转储
©Yongjun Chen 2013-6-28
数据库系统概论
第7章
第 11 张
7.4.2登记日志文件来自内容• • •
BEGIN TRANSACTION 标记 COMMIT 或 ROLLBACK 标记 所有更新操作
第七章 数据库恢复技术
数据库系统概论（第三版） 萨师煊 王珊 高等教育出版社 2000.2
7.1 事务的基本概念
BEGIN TRANSACTION --撤消某个部门 DELETE FROM DEPT WHERE DEPTNO = '部门号'; IF any error occurred THEN go to UNDO; END IF; -- 删除与该部门有关的职工信息 DELETE FROM EMP WHERE DEPTNO = '部门号' IF any error occurred THEN go to UNDO; END IF; COMMIT; go to finish; UNDO: ROLLBACK; FINISH: RETURN;
事务一旦提交, 它对数据库数据的改变是永久的
数据库系统概论 第7章 第4张
•
持续性 (Durability)
©Yongjun Chen 2013-6-28
7.2 数据库恢复概述
数据库的安全性和完整性被破坏是不可 避免的 数据库系统中的恢复主要指恢复数据库 本身, 即在故障引起数据库当前状态不一 致后将数据库恢复到某个正确状态或一 致状态 数据库系统的恢复技术是衡量系统性能 优劣的重要指标
数据库系统概论 第7章 第6张
©Yongjun Chen 2013-6-28
系统故障
• •
•
•
使系统停止运转, 必须重新启动的故障 内存和数据库缓冲区的内容全部丢失, 但部 分结果可能已经送入物理数据库 系统重新启动时, 必须回滚非正常终止的事 务, 强行撤消所有未完成的事务 对已提交, 但仍只留在缓冲区而没有写到磁 盘上的事务要重做
©Yongjun Chen 2013-6-28
数据库系统概论
第7章
第7张
介质故障
• •
•
指外存故障 破坏数据库或部分数据库 破坏性大
计算机病毒
©Yongjun Chen 2013-6-28
数据库系统概论
第7章
第8张
7.4 恢复的实现技术
恢复的基本原理: 冗余
•
根据存储在系统别处的冗余数据来重建 如何建立冗余数据 如何利用冗余数据 数据转储 登记日志文件
©Yongjun Chen 2013-6-28
数据库系统概论
第7章
第2张
事务管理
•
恢复和并发控制是事务管理的两个重要组成部分
事务
•
•
用户定义的一个数据库操作序列, 这些操作要么全 做要么不做, 是一个不可分割的逻辑工作单元 在SQL语言中, 定义事务的语句有三条
BEGIN TRANSACTION COMMIT ROLLBACK
•
1) 首先设置两个事务列表: UNDO 和 REDO
UNDO列表为最近一个检查点记录所包含的所有事务 REDO列表为空
•
•
•
•
2) 从检查点记录开始, 对日志进行正向扫描 3) 如果遇到事务T的BEGIN TRANSACTION日志登 记项, 则将T加入UNDO列表 4) 如果遇到事务T的COMMIT日志登记项, 则将T从 UNDO列表移到REDO列表 5) 当日志扫描结束时, UNDO列表和REDO列表分别 标识了需撤消的T3和T5事务, 以及需重做的T2和T4 事务
•
系统自动设置检查点( checkpoint )
将数据库缓冲区的内容强制写入( force writing ) 物理数据库 将一检查点记录( checkpoint record )写入物理日 志, 该记录包含设置检查点时正在运行的事务列 表
©Yongjun Chen 2013-6-28
数据库系统概论
未完成事务对数据库的更新可能已经写进数据库 已提交的事务对数据库的更新可能还留在缓冲区 没来得及写入数据库
•
恢复操作
撤消故障发生时未完成的事务 重做已完成的事务
©Yongjun Chen 2013-6-28
数据库系统概论
第7章
第 14 张
7.6 具有检查点的恢复技术
系统在重启时怎么知道哪些事务该撤消, 哪些事务该重做呢?
©Yongjun Chen 2013-6-28
数据库系统概论
第7章
第3张
事务的特性(ACID)
•
原子性 (Atomicity)
事务是原子的, 要么都做, 要么都不做 事务保证了数据库的一致性
•
一致性 (Consistency)
•
隔离性 (Isolation)
事务相互隔离. 并发执行的事务之间不能互相干 扰
事务标识, 操作的类型, 操作对象, 更新前后数据的旧值和新值
作用
• •
用于事务故障和系统故障的恢复 数据转储的副本和日志文件结合起来才能有效地恢复数据库 登记的次序严格按照并发事物执行的时间次序 先写日志文件的原则
登记日志文件的原则
• •
©Yongjun Chen 2013-6-28
数据库系统概论
第7章
第 12 张
7.5 恢复策略
事务故障的恢复
• •
利用日志文件撤消此事务对数据库的修改 恢复步骤
反向扫描文件日志, 查找该事务的更新操作 对该事务的所有更新操作分别执行逆操作
©Yongjun Chen 2013-6-28
数据库系统概论
第7章
第 13 张
系统故障的恢复
•
系统故障造成数据库不一致的原因有两个
数据库系统概论 第7章 第 17 张
©Yongjun Chen 2013-6-28
7.7 数据库镜像
数据库镜像—备份的磁盘
•
DBMS将整个数据库或关键数据复制到另一 个磁盘上, 每当主数据库更新时, DBMS自动 把数据复制过去, 保证镜像数据与主数据一 致
当主盘发生介质故障, 镜像磁盘可以继续 提供使用, 而且不必关闭系统 数据库镜像还可用于并发操作