数据库系统概论第七章数据库恢复技术
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。
数据库原理数据库恢复技术
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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。
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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
数据库恢复的基本技术
数据库恢复的基本技术数据库恢复是指在数据库发生故障或损坏后，通过一系列的技术手段将数据库恢复到正常运行状态的过程。
数据库恢复技术主要包括备份和恢复、事务日志恢复以及物理和逻辑恢复等。
本文将分别介绍这些基本的数据库恢复技术。
1.备份和恢复技术备份和恢复是数据库恢复的最基本方法。
备份指将数据库的原始数据或者副本复制到其他存储介质中，以防止原始数据丢失或损坏。
常见的备份方式包括完全备份和增量备份。
完全备份是将整个数据库完全复制到备份介质，而增量备份则是只备份自上次备份以来发生变化的数据。
当数据库发生故障时，可以通过还原备份数据来恢复数据库。
2.事务日志恢复技术事务日志是数据库中记录每一次事务操作的日志，包括事务开始、事务结束和对数据库进行的修改操作。
事务日志恢复技术是通过分析事务日志记录来实现数据库的恢复。
当数据库发生故障时，可以通过重放事务日志中的操作来恢复数据库到故障发生前的状态。
事务日志恢复主要包括正向恢复和反向恢复两种方式。
正向恢复是从备份数据开始，按照日志记录的顺序逐步重放操作，直到故障点之后的操作。
反向恢复则是从故障点开始，按照日志记录的顺序逐步撤销操作，直到备份数据的状态。
3.物理恢复技术物理恢复是指将数据库的物理文件从损坏或错误状态恢复到正常状态的过程。
常见的物理恢复技术包括点备份和增量备份恢复、崩溃恢复以及校验和恢复等。
点备份和增量备份恢复是通过使用备份数据和增量备份数据来恢复数据库。
崩溃恢复是指在数据库崩溃、主机断电等突发情况下，通过恢复到最后一次一致状态来保护数据的完整性。
校验和恢复是通过校验和验证来检测和纠正物理文件的错误，以保证数据的一致性和完整性。
4.逻辑恢复技术逻辑恢复是指通过使用数据库的逻辑结构和操作来恢复数据库。
常见的逻辑恢复技术包括数据导入和导出、数据转换以及数据修复等。
数据导入和导出是将数据库中的数据导出为文本文件或其他格式，然后再将导出的数据导入到数据库中。
数据转换是指将数据库中的数据转换为其他数据库或应用程序所需的格式。
DBS第七章(第3版)
一旦发生数据库故障，分情况处理：
据库未被破坏，某些数据不可靠：用日志撤消
第七章
系统实现技术
7.2
数据库的恢复
三、故障类型与恢复对策
(1) 事务故障 事务故障――事务因不可预知的原因而中途(在提交前)夭折 原因：无法执行 ( 数据库中无要访问的数据、运算溢出、 不满足约束条件)
件，依登入日志文件的次序，重新执行所登记的操作
－对撤消队列中每个事务进行undo操作，反向扫描日志文
件，依据登入日志文件中相反次序，对每个更新操作执 行逆操作，从而恢复原状 *若是Update，将BI写入数据库 *若是insert，则将数据对象删去 *若是delete操作，则做插入操作，插入值为记录中的BI
第七章 系统实现技术 7.2 数据库的恢复
(1) 仅使用后备副本的恢复技术 原理：由DBA定期地将整个数据库转储(DUMP)到磁带或 另一个磁盘上，形成数据库副本，称后备副本。
脱机存放、故障时取最近的后备副本来恢复
转储 恢复 运行事务
最近转储点 故障发生点 重新运行事务
装入后备副本
效果：#数据库只能恢复到最近转储时状态
的更新操作的文件。
是记录式文件，由运行记录组成。 日志文件的主要内容：
前像：事务所涉及的物理块更新前的映像(旧值)BI
前像可以使数据库恢复到更新前的状态
对应的操作是撤销(undo)更新 → 回滚rollback
后像：事务所涉及的物理块更新后的映像(新值)AI
后像可以使数据库恢复到更新后的状态(更新丢失时) 对应的操作是重做一次更新 → 重做(redo)
#从最近转储点至故障时所有数据库的更新将丢失 #需通过重运行更新事务来恢复
第七章 系统实现技术 7.2 数据库的恢复
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。
数据库的恢复技术
一、数据库恢复理论知识1、数据库恢复：DBMS必须具有把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能。
2、数据库恢复机制包括“一个数据库恢复子系统”和“一套特定的数据结构”。
而其基本原理是重复存储数据，即“数据冗余（data redundancy）”3、恢复机制涉及两个关键的问题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。
4、建立冗余数据最常用（也是最基本）的技术就是：数据转储和登陆日志文件。
（一般两种技术一起使用）5、基本概念①数据转储：DBA（Database Administrator）定期地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举例子:假定有三个瞬时时间t1<t2<t3。
其中t1时刻DBMS停止事务的运行而开始进行数据的转储，在到达时间t2的时候转储完毕，当到达t3的时候数据库发生故障，因此为了恢复到数据库发生故障的前一刻t（即t2<t<t3），DBA就要重装数据库后备副本，将数据库恢复到t2时刻的状态，然后重新运行自t2时刻到t3时刻的所有更新事务，这样子就可以完成数据库的恢复。
值得注意的是：转储是十分消耗时间和资源的，所以一般不会频繁运行，一般转储周期（为几小时、几天、也可以是几个月）还得选择适合你当前数据库的那个时间。
从上面中的介绍可以看出：转储需要在停止了所有事务时才可以进行，这种情况我们称之为“静态转储”，为了克服这种转储，数据库另有一种方式为“动态转储”，即转储和用户事务可以并发执行，而且能够恢复到用户事务更新到故障的前一刻。
转储的时候会涉及数据的多少问题：因此会有“海量转储”和“增量转储”两种方式。
海量：即每一次转储全部的数据，而增量：每一次只转储上一次转储后的更新过的数据。
用一张表来简单描述为：②登录日志文件（可以协助或备副本进行介质故障恢复）基本概念：日志文件：是用来记录事务对数据库的更新操作的文件。
数据库系统概论-数据库恢复技术
转储必须等待正运行的用户事务结束 新的事务必须等转储结束
静态转储与动态转储（续）
10.1 事务的基本概念
1.事务 2.事务的ACID特性
1.事务
• 事务(Transaction)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。
• 事务和程序是两个概念
• 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 • 一个程序通常包含多个事务
数据库系统概论 An Introduction to Database System
第十章 数据库恢复技术
第十章 数据库恢复技术
10.1 事务的基本概念 10.2 数据库恢复概述 10.3 故障的种类 10.4 恢复的实现技术 10.5 恢复策略 10.6 具有检查点的恢复技术 10.7 数据库镜像 10.8 小结
（1）原子性
• 事务是数据库的逻辑工作单位
• 事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做
（2）一致性
• 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 • 一致性状态
• 数据库中只包含成功事务提交的结果
• 不一致状态
• 数据库系统运行中发生故障，有些事务尚未完成就被迫中断； • 这些未完成事务对数据库所做的修改有一部分已写入物
10.2 数据库恢复概述
• 故障是不可避免的
• 计算机硬件故障 • 软件的错误 • 操作员的失误 • 恶意的破坏