数据库原理第十章数据库恢复技术
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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。
数据库恢复技术
数据库恢复技术---恢复内容开始---数据库恢复技术事务：是⽤户定义的⼀个数据库操作序列，这些操作要么全做，要么全不做，是⼀个不可分割的⼯作单位。
事物的 ACID 特性：原⼦性、⼀致性、隔离性、持续性。
恢复的实现技术：建⽴冗余数据 -> 利⽤冗余数据实施数据库恢复。
建⽴冗余数据常⽤技术：数据转储（动态海量转储、动态增量转储、静态海量转储、静态增量转储）、登记⽇志⽂件。
ACID特性1. 原⼦性（Atomicity）⼀个原⼦事务要么完整执⾏，要么⼲脆不执⾏。
这意味着，⼯作单元中的每项任务都必须正确执⾏。
如果有任⼀任务执⾏失败，则整个⼯作单元或事务就会被终⽌。
即此前对数据所作的任何修改都将被撤销。
如果所有任务都被成功执⾏，事务就会被提交，即对数据所作的修改将会是永久性的。
2. ⼀致性（Consistency）⼀致性代表了底层数据存储的完整性。
它必须由事务系统和应⽤开发⼈员共同来保证。
事务系统通过保证事务的原⼦性，隔离性和持久性来满⾜这⼀要求; 应⽤开发⼈员则需要保证数据库有适当的约束(主键，引⽤完整性等)，并且⼯作单元中所实现的业务逻辑不会导致数据的不⼀致(即，数据预期所表达的现实业务情况不相⼀致)。
例如，在⼀次转账过程中，从某⼀账户中扣除的⾦额必须与另⼀账户中存⼊的⾦额相等。
3. 隔离性（Isolation）隔离性意味着事务必须在不⼲扰其他进程或事务的前提下独⽴执⾏。
换⾔之，在事务或⼯作单元执⾏完毕之前，其所访问的数据不能受系统其他部分的影响。
当我们编写了⼀条 update 语句，提交到数据库的⼀刹那间，有可能别⼈也提交了⼀条 delete 语句到数据库中。
也许我们都是对同⼀条记录进⾏操作，可以想象，如果不稍加控制，就会出⼤⿇烦来。
我们必须保证数据库操作之间是“隔离”的（线程之间有时也要做到隔离），彼此之间没有任何⼲扰。
4. 持久性（Durability）持久性表⽰在某个事务的执⾏过程中，对数据所作的所有改动都必须在事务成功结束前保存⾄某种物理存储设备。
数据库第10章数据库恢复技术
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7
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
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8
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
– 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。
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2
数据库恢复技术
10.1 恢复的原理 10.2 恢复的实现技术 10.3 ORACLE的恢复技术 10.4 数据库镜像
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9
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
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19
10.2.1 数据转储
一、什么是转储 二、转储的用途 三、转储方法
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20
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。
数据库原理数据库恢复技术
• 事务内部的故障 • 系统故障 • 介质故障 • 计算机病毒
第9页/共38页
事务内部的故障
• 概述
• 事务内部故障，有的可以通过事务程序本身发现，有的是非预期的，不能有事务程序处理。
• 示例：银行转账
• begin transaction
• 读取帐户甲的余额balance;
• balance=balance-amount;
第26页/共38页
系统故障的恢复 • 任务
• 撤销故障发生时未完成的事务 • 重做已完成的事务。
• 步骤
• 正向扫描日志文件，找出故障发生前已经提交的事务（既有begin transaction,又 有commit），将其事务标识记入重做（redo）队列；同时找出故障发生时尚未完 成的事务，将其事务标识记入撤消（undo）队列。
第7页/共38页
恢复概念
• 概念 • 将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态（也称一致状态或完整状态）。
• 恢复技术的地位 • 恢复技术是数据库管理系统的重要组成部分； • 对系统的可靠性起决定作用； • 对系统的效率有很大影响； • 是衡量系统性能优劣的重要指标。
第8页/共38页
3 故障的种类
• if(balance<0) then{打印‘金额不足，不能转帐’;rollback;}
• else{写回balance;读取帐户乙的余额balance；
•
balance=balance+amount;
•
写回帐户乙的余额balance;commit;
•
}
第10页/共38页
示例中事务内部故障
• 可预料故障 • 如：资金不足。
检查点Ci的 重新开始记录
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事务内部的故障
• 概述
• 事务内部故障，有的可以通过事务程序本身发现，有的是非预期的，不能有事务程序处理。
• 示例：银行转账
• begin transaction
• 读取帐户甲的余额balance;
• balance=balance-amount;
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系统故障的恢复 • 任务
• 撤销故障发生时未完成的事务 • 重做已完成的事务。
• 步骤
• 正向扫描日志文件，找出故障发生前已经提交的事务（既有begin transaction,又 有commit），将其事务标识记入重做（redo）队列；同时找出故障发生时尚未完 成的事务，将其事务标识记入撤消（undo）队列。
第7页/共38页
恢复概念
• 概念 • 将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态（也称一致状态或完整状态）。
• 恢复技术的地位 • 恢复技术是数据库管理系统的重要组成部分； • 对系统的可靠性起决定作用； • 对系统的效率有很大影响； • 是衡量系统性能优劣的重要指标。
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3 故障的种类
• if(balance<0) then{打印‘金额不足，不能转帐’;rollback;}
• else{写回balance;读取帐户乙的余额balance；
•
balance=balance+amount;
•
写回帐户乙的余额balance;commit;
•
}
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示例中事务内部故障
• 可预料故障 • 如：资金不足。
检查点Ci的 重新开始记录
第10章数据库恢复技术
故障发生点 转储 t0 t1 运行事务 登记日志文件 利用日志文件进行恢复 t2 继续运行事务 登记日志文件
重装副本 介质故障恢复
系统故障和事务故障恢复
11/25
登记日志文件：为保证数据库可恢复，登记日志文件时必须遵 循两条原则： 登记的次序严格按照并行事务执行的时间次序。 必须先写日志文件，后写数据库。 把对数据的修改写到数据库和把表示这个修改的日志记录写到 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了 故障，即两个写操作只完成了一个。若先写了数据库修改，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；若先写日志，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。
事务的概念：用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么 全做，要么全不做，是一个不可分割的工作单位。如从A帐户 转帐到B帐户100元的过程是一个事务，它包括两个更新操作 ：A=A-100，B=B+100，它们要么全做，要么全不做。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。事务不同于程序，一个程序通常包含多个事务。 事务的开始与结束可以由用户显式控制，如果没有显式地定义 事务，则由DBMS按缺省规定自动地划分事务。显式定义为： Begin Transction……Commit(或RollBack) 其中， Begin Transction表示事务开始， Commit为事务提 交，即告诉事务管理器事务中的所有操作都已完成，数据库处 于另一个一致性状态；而RollBack为事务回滚，即告诉事务 管理器事务执行时发生故障，所有已完成操作必须全部撤销， 滚回到事务开始的状态。这里的操作指对数据库的更新操作。
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重装副本 介质故障恢复
系统故障和事务故障恢复
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登记日志文件：为保证数据库可恢复，登记日志文件时必须遵 循两条原则： 登记的次序严格按照并行事务执行的时间次序。 必须先写日志文件，后写数据库。 把对数据的修改写到数据库和把表示这个修改的日志记录写到 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了 故障，即两个写操作只完成了一个。若先写了数据库修改，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；若先写日志，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。
事务的概念：用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么 全做，要么全不做，是一个不可分割的工作单位。如从A帐户 转帐到B帐户100元的过程是一个事务，它包括两个更新操作 ：A=A-100，B=B+100，它们要么全做，要么全不做。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。事务不同于程序，一个程序通常包含多个事务。 事务的开始与结束可以由用户显式控制，如果没有显式地定义 事务，则由DBMS按缺省规定自动地划分事务。显式定义为： Begin Transction……Commit(或RollBack) 其中， Begin Transction表示事务开始， Commit为事务提 交，即告诉事务管理器事务中的所有操作都已完成，数据库处 于另一个一致性状态；而RollBack为事务回滚，即告诉事务 管理器事务执行时发生故障，所有已完成操作必须全部撤销， 滚回到事务开始的状态。这里的操作指对数据库的更新操作。
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数据库第10章数据库恢复技术
– 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
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：
正常运行
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
– 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。
介质故障(续)
• 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
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：
正常运行
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
– 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。
介质故障(续)
数据库恢复技术课件
3
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。
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。
第十章数据库恢复技术
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10.3 故障的种类
这个例子所包括的两个更新操作要么全部完成要么 全部不做。否则就会使数据库处于不一致状态， 例如只把帐户甲的余额减少了而没有把帐户乙的 余额增加。
这段程序中若产生帐户甲余额不足的情况，应用程 序可以发现并让事务滚回，撤消已作的修改，恢 复数据库到正确状态。
10.3 故障的种类
正常运行
转储
Ta
Tb
10.4 恢复的实现技术
运行事物 登记日志文件
故障发生点 Tf
重装后备副本 介质故障恢复
利用日志文件恢复事物
继续运行 登记日志文件
图10.2 利用日志文件恢复
10.4 恢复的实现技术
三、登记日志文件（logging）
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：
1.登记的次序严格按并发事务执行的时间次序。
发生系统故障时，一些尚未完成的事务的结果可能已送 入物理数据库，有些已完成的事务可能有一部分甚至 全部留在缓冲区，尚未写回到磁盘上的物理数据库中， 从而造成数据库可能处于不正确的状态。为保证数据 一致性，恢复子系统必须在系统重新启动时让所有非 正常终止的事务回滚，强行撤消（UNDO）所有未完 成事务。重做（Redo）所有已提交的事务，以将数据 库真正恢复到一致状态。
10.5 恢复策略
当系统运行过程中发生故障,利用数据库后备副本和日 志文件就可以将数据库恢复到故障前的某个一致状态. 不同故障起恢复策略和方法也不一样。
一、事物故障的恢复
事务故障是指事务在运行至正常终止点前被中止，这时 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。事务故障的恢复是由系统自动 完成的，对用户是透明的。系统的恢复步骤是： 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。
10.3 故障的种类
这个例子所包括的两个更新操作要么全部完成要么 全部不做。否则就会使数据库处于不一致状态， 例如只把帐户甲的余额减少了而没有把帐户乙的 余额增加。
这段程序中若产生帐户甲余额不足的情况，应用程 序可以发现并让事务滚回，撤消已作的修改，恢 复数据库到正确状态。
10.3 故障的种类
正常运行
转储
Ta
Tb
10.4 恢复的实现技术
运行事物 登记日志文件
故障发生点 Tf
重装后备副本 介质故障恢复
利用日志文件恢复事物
继续运行 登记日志文件
图10.2 利用日志文件恢复
10.4 恢复的实现技术
三、登记日志文件（logging）
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：
1.登记的次序严格按并发事务执行的时间次序。
发生系统故障时，一些尚未完成的事务的结果可能已送 入物理数据库，有些已完成的事务可能有一部分甚至 全部留在缓冲区，尚未写回到磁盘上的物理数据库中， 从而造成数据库可能处于不正确的状态。为保证数据 一致性，恢复子系统必须在系统重新启动时让所有非 正常终止的事务回滚，强行撤消（UNDO）所有未完 成事务。重做（Redo）所有已提交的事务，以将数据 库真正恢复到一致状态。
10.5 恢复策略
当系统运行过程中发生故障,利用数据库后备副本和日 志文件就可以将数据库恢复到故障前的某个一致状态. 不同故障起恢复策略和方法也不一样。
一、事物故障的恢复
事务故障是指事务在运行至正常终止点前被中止，这时 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。事务故障的恢复是由系统自动 完成的，对用户是透明的。系统的恢复步骤是： 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。
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An Introduction to Database System
事务内部的故障（续）
事务内部更多的故障是非预期的，是不能由应用程序处理 的。
运算溢出 并发事务发生死锁而被选中撤销该事务 违反了某些完整性限制等
以后，事务故障仅指这类非预期的故障 事务故障的恢复：撤消事务（UNDO）
An Introduction to Database System
10.2 数据库恢复概述
故障是不可避免的
系统故障：计算机软、硬件故障 人为故障：操作员的失误、恶意的破坏等。
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)
An Introduction to D类型的硬件错误（如CPU故障） 操作系统故障 DBMS代码错误 系统断电
An Introduction to Database System
系统故障的恢复
发生系统故障时，事务未提交
恢复策略：强行撤消（UNDO）所有未完成事务
发生系统故障时，事务已提交，但缓冲区中的信 息尚未完全写回到磁盘上。
危害
破坏、盗窃系统中的数据 破坏系统文件
An Introduction to Database System
故障小结
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，这是由
于事务的运行被非正常终止造成的。
An Introduction to Database System
An Introduction to Database System
二、系统故障
系统故障
称为软故障，是指造成系统停止运转的任何事件，使得 系统要重新启动。 整个系统的正常运行突然被破坏 所有正在运行的事务都非正常终止 不破坏数据库，但内存中数据库缓冲区的信息全部丢
失
An Introduction to Database System
10.4 恢复的实现技术
恢复操作的基本原理：冗余 利用存储在系统其它地方的冗余数据来重建数据库中 已被破坏或不正确的那部分数据
恢复机制涉及的关键问题 1. 如何建立冗余数据 数据转储（backup） 登录日志文件（logging） 2. 如何利用这些冗余数据实施数据库恢复
An Introduction to Database System
事务和程序比较
在关系数据库中，一个事务可以是一条或多条SQL语句,也可以包 含一个或多个程序。
一个程序通常包含多个事务
An Introduction to Database System
定义事务
定义事务的语句：
BEGIN TRANSACTION SQL 语句1 SQL 语句2 。。。。。
事务内部的故障（续）
例如，银行转账事务，这个事务把一笔金额从一个账户甲转给另一个账户乙。 BEGIN TRANSACTION 读账户甲的余额BALANCE； BALANCE=BALANCE-AMOUNT；(AMOUNT 为转账金额) 写回BALANCE； IF(BALANCE < 0 ) THEN { 打印'金额不足，不能转账'； ROLLBACK；(撤销刚才的修改，恢复事务) } ELSE { 读账户乙的余额BALANCE1； BALANCE1=BALANCE1+AMOUNT； 写回BALANCE1； COMMIT； }
1．静态转储与动态转储 2．海量转储与增量转储
An Introduction to Database System
静态转储
在系统中无运行事务时进行的转储操作 转储开始时数据库处于一致性状态 转储期间不允许对数据库的任何存取、修改活动 得到的一定是一个数据一致性的副本 优点：实现简单 缺点：降低了数据库的可用性
恢复策略：重做（REDO）所有已提交的事务
An Introduction to Database System
三、介质故障
介质故障 称为硬故障，指外存故障
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
An Introduction to Database System
故障的种类
事务内部的故障 系统故障 介质故障 计算机病毒
An Introduction to Database System
一、事务内部的故障
事务内部的故障
有的是可以通过事务程序本身发现的(见下面转账事 务的例子)
有的是非预期的
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
四、计算机病毒
计算机病毒
一种人为的故障或破坏，是一些恶作剧者研制的一种 计算机程序
可以繁殖和传播
数据库系统概论
An Introduction to Database System
第十章 数据库恢复技术
An Introduction to Database System
一、事务的基本概念(Transaction)
定义
一个数据库操作序列 一个不可分割的工作单位 恢复和并发控制的基本单位
一、什么是数据转储
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，备用的数据称为后备副本或后援副本
如何使用
数据库遭到破坏后可以将后备副本重新装入 重装后备副本只能将数据库恢复到转储时的状态
An Introduction to Database System
二、转储方法
COMMIT
BEGIN TRANSACTION SQL 语句1 SQL 语句2 。。。。。
ROLLBACK
An Introduction to Database System
二、事务的特性(ACID特性)
事务的ACID特性：
原子性（Atomicity） 一致性（Consistency） 隔离性（Isolation） 持续性（Durability ）
事务内部的故障（续）
事务内部更多的故障是非预期的，是不能由应用程序处理 的。
运算溢出 并发事务发生死锁而被选中撤销该事务 违反了某些完整性限制等
以后，事务故障仅指这类非预期的故障 事务故障的恢复：撤消事务（UNDO）
An Introduction to Database System
10.2 数据库恢复概述
故障是不可避免的
系统故障：计算机软、硬件故障 人为故障：操作员的失误、恶意的破坏等。
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)
An Introduction to D类型的硬件错误（如CPU故障） 操作系统故障 DBMS代码错误 系统断电
An Introduction to Database System
系统故障的恢复
发生系统故障时，事务未提交
恢复策略：强行撤消（UNDO）所有未完成事务
发生系统故障时，事务已提交，但缓冲区中的信 息尚未完全写回到磁盘上。
危害
破坏、盗窃系统中的数据 破坏系统文件
An Introduction to Database System
故障小结
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，这是由
于事务的运行被非正常终止造成的。
An Introduction to Database System
An Introduction to Database System
二、系统故障
系统故障
称为软故障，是指造成系统停止运转的任何事件，使得 系统要重新启动。 整个系统的正常运行突然被破坏 所有正在运行的事务都非正常终止 不破坏数据库，但内存中数据库缓冲区的信息全部丢
失
An Introduction to Database System
10.4 恢复的实现技术
恢复操作的基本原理：冗余 利用存储在系统其它地方的冗余数据来重建数据库中 已被破坏或不正确的那部分数据
恢复机制涉及的关键问题 1. 如何建立冗余数据 数据转储（backup） 登录日志文件（logging） 2. 如何利用这些冗余数据实施数据库恢复
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事务和程序比较
在关系数据库中，一个事务可以是一条或多条SQL语句,也可以包 含一个或多个程序。
一个程序通常包含多个事务
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定义事务
定义事务的语句：
BEGIN TRANSACTION SQL 语句1 SQL 语句2 。。。。。
事务内部的故障（续）
例如，银行转账事务，这个事务把一笔金额从一个账户甲转给另一个账户乙。 BEGIN TRANSACTION 读账户甲的余额BALANCE； BALANCE=BALANCE-AMOUNT；(AMOUNT 为转账金额) 写回BALANCE； IF(BALANCE < 0 ) THEN { 打印'金额不足，不能转账'； ROLLBACK；(撤销刚才的修改，恢复事务) } ELSE { 读账户乙的余额BALANCE1； BALANCE1=BALANCE1+AMOUNT； 写回BALANCE1； COMMIT； }
1．静态转储与动态转储 2．海量转储与增量转储
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静态转储
在系统中无运行事务时进行的转储操作 转储开始时数据库处于一致性状态 转储期间不允许对数据库的任何存取、修改活动 得到的一定是一个数据一致性的副本 优点：实现简单 缺点：降低了数据库的可用性
恢复策略：重做（REDO）所有已提交的事务
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三、介质故障
介质故障 称为硬故障，指外存故障
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
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故障的种类
事务内部的故障 系统故障 介质故障 计算机病毒
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一、事务内部的故障
事务内部的故障
有的是可以通过事务程序本身发现的(见下面转账事 务的例子)
有的是非预期的
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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
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四、计算机病毒
计算机病毒
一种人为的故障或破坏，是一些恶作剧者研制的一种 计算机程序
可以繁殖和传播
数据库系统概论
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第十章 数据库恢复技术
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一、事务的基本概念(Transaction)
定义
一个数据库操作序列 一个不可分割的工作单位 恢复和并发控制的基本单位
一、什么是数据转储
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，备用的数据称为后备副本或后援副本
如何使用
数据库遭到破坏后可以将后备副本重新装入 重装后备副本只能将数据库恢复到转储时的状态
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二、转储方法
COMMIT
BEGIN TRANSACTION SQL 语句1 SQL 语句2 。。。。。
ROLLBACK
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二、事务的特性(ACID特性)
事务的ACID特性：
原子性（Atomicity） 一致性（Consistency） 隔离性（Isolation） 持续性（Durability ）