数据库系统概论(八)课件

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1、,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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 恢复的实现,10.4 恢复策略,10.5 具有检查点的恢复技术,10.6 数据库镜像,10.7 SQL Server 的恢复技术,12/13/2024,1,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9/16,10.1 事务的基本概念,什么是事务？,事务的基本操作与状态

2、,系统赋予事务的特性,12/13/2024,2,第十章 数据库恢复技术,10.1 事务的基本概念 什么是事务？9/16/20232,10.1.1 什么是事务？,典型事务，如银行转帐：,帐户A – 10000元；帐户B + 10000元。,Read(A);,A:=A-10000;,Write(A);,Read(B);,B:=B+10000;,Write(B);,begin transaction;,Read(A);,A:=A-10000;,Write(A);,Read(B);,B:=B+10000;,Write(B);,commit transaction;,1、定义,为了完成某个任务所执

3、行的一个数据库读、写操作序列。,2、显式定义方式,,BEGIN TRANSACTION,SQL 语句1,SQL 语句2,。。。。。,,COMMIT （ 或 ROLLBACK）,3、隐式方式,当用户没有显式地定义事务时，,DBMS按缺省规定自动划分事务。,12/13/2024,3,第十章 数据库恢复技术,10.1.1 什么是事务？典型事务，如银行转帐：Read(,10.1.2 事务的基本操作与状态,1）事务开始（begin transaction）：开始执行。,2）事务读写（read / write） ：进行数据库操作。,3）事务结束（end transaction）：完成所有操作。,4）

4、,事务交付（commit）,：完成所有操作，并保存所有结果。,5）,事务撤消（rollback）,：执行途中出现异常，系统或用户撤消事务。,活跃,部分交付,交付,撤消,终止,事务开始,事务结束,交付,撤消,读写操作,事务的起点,事务的终点,12/13/2024,4,第十章 数据库恢复技术,10.1.2 事务的基本操作与状态1）事务开始（begin,10.1.3 系统赋予事务的特性（ACID）,为了保证事务并发、有效、正确地执行，保证数据库的正确性，系统必须赋予事务一些特性。,1）,原子性,（Atomicity)： 最基本特性,事务的所有操作要么全部完成，要么均不执行。原子性在于保证正确性

5、。由DBMS的恢复子系统来保证原子性。,2）,一致性,(Consistency)：事务必须将数据库从一种一致状态转换为另一种一致状态。由DBMS和程序开发者共同保证数据库的一致性。,3）,隔离性,（Isolation)：任何事务不能访问到其他未交付事务的中间结果。由DBMS的并发控制子系统来保证事务的隔离性。,4）,持久性,（Durability)：保证已交付事务的结果不丢失，且与以后的故障无关。由DBMS的恢复子系统负责确保事务的持久性。,12/13/2024,5,第十章 数据库恢复技术,10.1.3 系统赋予事务的特性（ACID） 为了,10.2 数据库恢复概述,1、引入“恢

6、复”技术的原因,事务故障、系统故障、介质故障,计算机病毒,2、恢复的基本原理,冗余,3、恢复的含义,所谓数据库的恢复就是利用存储在系统其他地方的冗余数据来修复数据库中被破坏的或不正确的数据，使数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。,（1）数据库本身被破坏,（2）数据库没有被破坏，但数据可能不正确,,12/13/2024,6,第十章 数据库恢复技术,10.2 数据库恢复概述1、引入“恢复”技术的原因 （1）,10.3 恢复的实现技术,恢复机制涉及的两个关键问题：,如何建立冗余数据,如何利用冗余数据实施数据库恢复,数据转储,登记日志文件,不同故障的恢复策略有所不同,12/13/2024,

7、7,第十章 数据库恢复技术,10.3 恢复的实现技术恢复机制涉及的两个关键问题：数据转,10.3.1 数据转储,1、含义,DBA定期地将整个数据库复制到磁带或另一个磁盘上形成后备副本保存起来的过程。,2、利用转储方法进行恢复的过程,3、转储状态,静态转储,动态转储,4、转储方式,海量转储,增量转储,Ta,Tb,Tf,正常运行,转储,运行事务,故障发生点,重装后备副本,重新运行事务,恢复,12/13/2024,8,第十章 数据库恢复技术,10.3.1 数据转储1、含义TaTbTf正常运行转储运行,10.3.2 登记日志文件,日志文件的格式和内容,日志文件的作用,登记日志文件,12/1

8、3/2024,9,第十章 数据库恢复技术,10.3.2 登记日志文件 日志文件的格式和内容9/16,一、日志文件的格式和内容,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。,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,12/13/2024,10,第十章 数据库恢复技术,一、日志文件的格式和内容什么是日志文件9/16/202310,日志文件的格式和内容（续）,以记录为单位的日志文件内容,各个事务的开始标记(BEGIN TRANSACTION),各个事务的结束标记(COMMIT或ROLLBACK),各个事务的所有更新操作,以上均

9、作为日志文件中的一个,日志记录 (log record),每条,日志记录,的内容,事务标识（标明是哪个事务）,操作类型（插入、删除或修改）,操作对象（记录内部标识）,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）,12/13/2024,11,第十章 数据库恢复技术,日志文件的格式和内容（续）以记录为单位的日志文件内容9/16,日志文件的格式和内容（续）,以数据块为单位的日志文件，每条日志记录的内容,事务标识（标明是那个事务）,被更新的数据块,12/13/2024,12,第十章 数据库恢复技术,日志文件的格式和内容（续）以数据块为单位的日志

10、文件，每条日志,二、日志文件的作用,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,12/13/2024,13,第十章 数据库恢复技术,二、日志文件的作用 进行事务故障恢复9/16/202313,利用静态转储副本和日志文件进行恢复,Ta,Tb,Tf,正常运行,转储,运行事务,故障发生点,登记日志文件,重装后备副本,利用日志文件恢复事务,恢复,登记日志文件,继续运行,12/13/2024,14,第十章 数据库恢复技术,利用静态转储副本和日志文件进行恢复TaTbTf正常运行转储运,三、登记日志文件,基本原则,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

11、据库,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,写数据库操作：把对数据的修改写到数据库中,12/13/2024,15,第十章 数据库恢复技术,三、登记日志文件基本原则9/16/202315第十章 数据,10.4 恢复策略,事务分类,基本的恢复操作,不同故障的恢复策略,12/13/2024,16,第十章 数据库恢复技术,10.4 恢复策略事务分类9/16/202316第十章,10.4.1 事务分类,圆满事务,指日志文件中记录了事务的 commit 标识，说明日志中已经完整地记录下事务所有的更新活动。,夭折事务,指日志文件中只有事务的开始标识，而无commit标识，说明对

12、事务更新活动的记录是不完整的，无法根据日志来重现事务。为保证事务的原子性，应该撤销这样的事务。,12/13/2024,17,第十章 数据库恢复技术,10.4.1 事务分类圆满事务9/16/202317第十章,10.4.2 基本的恢复操作：Redo和Undo,Redo,和,Undo,是针对事务的某一次更新操作。,Redo,是重新执行这次操作。其处理的方法是，正向扫描日志文件，将日志记录中“更新后的值”重新写入数据库。,Undo,是消除这次操作的影响，将事务执行点回退到这次操作之前。其处理的方法是，反向扫描日志文件，将日志记录中“更新前的值”重新写入数据库。,在利用日志文件进行恢复的过程中，

13、对已结束的事务中的更新操作进行,Redo，,对未结束的事务中的更新操作进行,Undo。,12/13/2024,18,第十章 数据库恢复技术,10.4.2 基本的恢复操作：Redo和UndoRedo和,10.4.3 不同故障的恢复策略,事务故障的恢复,系统故障的恢复,介质故障的恢复,12/13/2024,19,第十章 数据库恢复技术,10.4.3 不同故障的恢复策略 事务故障的恢复9/16,思考题,在SQL语言中，定义事务控制的语句主要有________ 、________ 和 ________ 。,事务具有四个特性：它们是___ 、____ 、____ 和 ____ 。这个四个特性

14、也简称为_____特性。,_______和_______是数据库恢复的基本技术。,如何进行事务故障的恢复？系统故障的恢复？介质故障恢复？,12/13/2024,20,第十章 数据库恢复技术,思考题在SQL语言中，定义事务控制的语句主要有_______,10.5 具有检查点的恢复技术,问题的提出,检查点技术,利用检查点的恢复策略,12/13/2024,21,第十章 数据库恢复技术,10.5 具有检查点的恢复技术 问题的提出9/16/20,10.5.1 问题的提出,两个问题,搜索整个日志将耗费大量的时间,REDO处理：重新执行，浪费了大量时间,12/13/2024,22,第十章 数据

15、库恢复技术,10.5.1 问题的提出两个问题9/16/202322第十,解决方案,具有检查点（checkpoint）的恢复技术,在日志文件中增加,检查点记录,（checkpoint）,增加,重新开始文件,恢复子系统在登录日志文件期间,动态地维护日志,12/13/2024,23,第十章 数据库恢复技术,解决方案具有检查点（checkpoint）的恢复技术9/16,10.5.2 检查点技术,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,重新开始文件的内容,记录各个检查点记录在日志文件中的地址,12/13/2024,24,第十章 数据库恢

16、复技术,10.5.2 检查点技术检查点记录的内容9/16/2023,动态维护日志文件的方法,动态维护日志文件的方法,周期性地执行如下操作：,建立检查点，保存数据库状态,。,具体步骤是：,1.将当前,日志,缓冲区中的所有日志记录写入磁盘的日志文件上,2.在日志文件中写入一个检查点记录,3.将当前,数据,缓冲区的所有数据记录写入磁盘的数据库中,4.把检查点记录在日志文件中的地址写入一个重新开始文件,12/13/2024,25,第十章 数据库恢复技术,动态维护日志文件的方法动态维护日志文件的方法9/16/202,建立检查点,恢复子系统可以定期或不定期地建立检查点，保存数据库状态,定期,按照预定的

17、一个时间间隔，如每隔一小时建立一个检查点,不定期,按照某种规则，如日志文件已写满一半建立一个检查点,12/13/2024,26,第十章 数据库恢复技术,建立检查点恢复子系统可以定期或不定期地建立检查点，保存数据库,10.5.3 利用检查点的恢复策略,,,,,,,,,,,T,c,(检查点),T,f,(系统故障),UNDO,UNDO,,REDO,,REDO,T,2,T,3,T,4,,T,5,不要REDO,T,1,,,,12/13/2024,27,第十章 数据库恢复技术,10.5.3 利用检查点的恢复策略Tc (检查点)Tf,利用检查点的恢复步骤,1.从,重新开始文件,中找到最后一个检查点

18、记录在日志文件中的地址，由该地址在日志文件中找到最后一个检查点记录。,2.由该,检查点记录,得到检查点建立时刻所有正在执行的事务清单,ACTIVE-LIST,建立两个事务队列,UNDO-LIST,REDO-LIST,把ACTIVE-LIST暂时放入UNDO-LIST队列，REDO队列暂为空。,12/13/2024,28,第十章 数据库恢复技术,利用检查点的恢复步骤 1.从重新开始文件中找到最后一个检查,利用检查点的恢复策略（续）,3.从检查点开始正向扫描日志文件，直到日志文件结束,如有新开始的事务T,i,，把T,i,暂时放入UNDO-LIST队列,如有提交的事务T,j,，把T,j,从UND

19、O-LIST队列移到REDO-LIST队列,4.对UNDO-LIST中的每个事务执行UNDO操作,对REDO-LIST中的每个事务执行REDO操作,12/13/2024,29,第十章 数据库恢复技术,利用检查点的恢复策略（续）3.从检查点开始正向扫描日志文件，,10.6 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）,12/13/2024,30,第十章 数据库恢复技术,10.6 数据库镜像介质故障是对系统影响最为严重的一种故障,数据库镜

20、像技术,什么是数据库镜像,数据库镜像即根据DBA的要求，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，每当主数据库更新时，DBMS自动把更新后的数据复制过去，即DBMS自动保证镜像数据与主数据库的一致性。,12/13/2024,31,第十章 数据库恢复技术,数据库镜像技术什么是数据库镜像9/16/202331第十章,数据库镜像（续）,12/13/2024,32,第十章 数据库恢复技术,数据库镜像（续）9/16/202332第十章 数据库恢复技,数据库镜像的用途,出现介质故障时,可由镜像磁盘继续提供使用,同时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

21、据库副本,12/13/2024,33,第十章 数据库恢复技术,数据库镜像的用途出现介质故障时9/16/202333第十章,数据库镜像存在的问题及解决办法,存在的问题,频繁地复制数据自然会降低系统运行效率,解决办法,只选择对,关键数据,和,日志文件,镜像，而不是对整个数据库进行镜像,12/13/2024,34,第十章 数据库恢复技术,数据库镜像存在的问题及解决办法存在的问题9/16/20233,设有四个事务T1、T2、T3、T4，它们的操作定义如下：,在系统崩溃之前系统在日志中记录了如下内容：,T1,,T2,,T3,,T4,,read_item(A) read_item(D) write_i

22、tem(D),,read_item(B) write_item(B) read_item(D) write_item(D),,read_item(A) write_item(A) read_item(C) write_item(C),,read_item(B) write_item(B) read_item(A) write_item(A),,[begin_transaction,T1],[read_item,T1,A],[read_item,T1,D],[write_item,T1,D,20],[commit,T1],[,checkpoint,],[begin_transaction,T2]

23、,[read_item,T2,B],[write_item,T2,B,12],[begin_transaction,T4],[read_item,T4,B],[write_item,T4,B,15],,[begin_transaction,T3],[read_item,T3,A],[write_item,T3,A,30],[read_item,T4,A],[write_item,T4,A,20],[commit,T4],[read_item,T2,D],[write_item,T2,D,25],如果系统采用,立即修改的恢复技术,和,检查点机制,，当系统重启后，哪些事务需要回退？哪些操作需要Re

24、do？哪些操作需要Undo？是否会出现事务嵌套回退的情形？,12/13/2024,35,第十章 数据库恢复技术,设有四个事务T1、T2、T3、T4，它们的操作定义如下：在系,10.7 SQL Server 的恢复技术,10.7.1 备份数据库,10.7.2 还原数据库,10.7.3 备份和还原的策略,12/13/2024,36,第十章 数据库恢复技术,10.7 SQL Server 的恢复技术 10.7.1,10.7.1 备份数据库,SQL Server数据备份的特点,SQL Server数据库备份的类型,创建和管理备份设备,备份数据库,12/13/2024,37,第十章 数

25、据库恢复技术,10.7.1 备份数据库 SQL Server数据备份,一、SQL Server数据备份的特点,SQL Server支持在线备份,备份工作由数据库管理员来完成,12/13/2024,38,第十章 数据库恢复技术,一、SQL Server数据备份的特点 SQL Serve,二、SQL Server数据库备份的类型,全数据库备份,事务日志备份,增量备份（差异备份）,文件和文件组备份,12/13/2024,39,第十章 数据库恢复技术,二、SQL Server数据库备份的类型 全数据库备份 9,三、创建和管理备份设备,备份设备是SQL Server用来存储数据库、事务日志

26、或文件和文件组备份的存储介质。,备份设备可以是本地机器上的磁盘文件、远端服务器上的磁盘文件、磁带以及命名管道。,创建一个备份设备时，要给它一个逻辑名称和一个物理名称。例如：,设备类型 逻辑名称 物理名称,本地磁盘 DB_BACKUP_DISK D:\BACKUPS \DBBACKUP01.BAK,网络磁盘 TL_BACKUP_SQLBACK \\SQLBACK\BACKUPS\TLBACKUP.BAK,磁带 TAPE_BACKUP \\.\TAPE0,命

27、名管道 NP_BACKUP \\SQLBACK\PIPE\SQL\BACKUP,12/13/2024,40,第十章 数据库恢复技术,三、创建和管理备份设备 备份设备是SQL Server用来存,创建备份设备,使用企业管理器,使用系统存储过程sp_addumpdevice,,sp_addumpdevice,[@devtype =],',device_type',,,[@logicalname =],'logical_name',,,[@physicalname =],'physical_name',[, {,[@cntrltype =] con

28、troller_type | [@devstatus =] 'device_status',}]创建备份设备时，返回0表示创建成功，返回1表示创建失败。,,disk、pipe、tape,12/13/2024,41,第十章 数据库恢复技术,创建备份设备使用企业管理器 disk、pipe、tape9/,示例,例1：创建一个磁盘备份设备：,EXEC sp_addumpdevice,'disk', 'student_full', 'd:\xcm\student.bak',例2：创建一个磁带备份设备：,EXEC sp_addumpdevice 'tape', 'tapedump1', '\\ .\ta

29、pe0',12/13/2024,42,第十章 数据库恢复技术,示例例1：创建一个磁盘备份设备：9/16/202342第十章,管理备份设备,列出备份设备,使用企业管理器,使用sp_helpdevice系统存储过程,,删除一个备份设备,使用企业管理器,使用SP_DROPDEVICE系统存储过程,SP_dropdevice logicalname［,DELFILE］,12/13/2024,43,第十章 数据库恢复技术,管理备份设备列出备份设备9/16/202343第十章 数据,四、备份数据库,备份的内容,master数据库,msdb 数据库,model数据库,distribution数据库,所

30、有的用户数据库,使用企业管理器来备份数据库,数据库,,所有任务,,备份数据库,使用备份语句BACKUP来备份数据库,12/13/2024,44,第十章 数据库恢复技术,四、备份数据库 备份的内容9/16/202344第十章 数,使用BACKUP来备份数据库,完全备份,BACKUP,,DATABASE,,student TO,,student_full,,WITH INIT,,增量备份（差异备份）,BACKUP,,DATABASE,,student TO,,,DISK = ‘d:\xm\student_diff.bak',,,WITH NOINIT, DIFFERENTIAL,,日志备份

31、,BACKUP,,LOG,,student TO,,student_log,,WITH NOINIT,,文件和文件组备份,BACKUP DATABASE student,,FILE,=stu2 TO,,student_file,,12/13/2024,45,第十章 数据库恢复技术,使用BACKUP来备份数据库完全备份9/16/202345第,10.7.2 还原数据库,使用企业管理器还原数据库,使用RESTORE命令还原数据库,还原整个数据库,还原差异备份,还原日志备份,还原文件和文件组,12/13/2024,46,第十章 数据库恢复技术,10.7.2 还原数据库使用企业管理器还原数据库

32、 9/16,使用RESTORE命令还原数据库,还原整个数据库,RESTORE,,DATABASE,,student FROM,,student_full,,还原差异备份,RESTORE,,DATABASE,,student FROM,,student_differ,,WITH NORECOVERY,,还原日志备份,RESTORE,,LOG,,student FROM,,student_log,,WITH RECOVERY,,12/13/2024,47,第十章 数据库恢复技术,使用RESTORE命令还原数据库还原整个数据库 9/16/2,还原文件和文件组,library数据库创建在lib1、l

33、ib2和lib3文件上。Lib2备份,在lib2bk备份文件上。该数据库的日志备份在liblog备份设备,上，现在lib2数据文件坏了，可以通过下述命令将它恢复：,RESTORE,,DATABASE,,library,,FILE,,= lib2,FROM,,lib2bk,,WITH NORECOVERY,,GO,RESTORE,,LOG,,library,FROM,,liblog,,WITH RECOVERY,12/13/2024,48,第十章 数据库恢复技术,还原文件和文件组library数据库创建在lib1、lib2,10.7,.3 备份和还原的策略,还原模型,备份类型,,全数据库,数

34、据库差异,事务日志,文件或文件差异,简单,必需,可选,不允许,不允许,完全,必需,可选,必需,可选,大容量日志记录,必需,可选,必需,可选,12/13/2024,49,第十章 数据库恢复技术,10.7.3 备份和还原的策略还原模型备份类型 全数据库数,1. 你备份SQL Server数据的理由有哪些?,A. 崩溃恢复。 C. 将数据从一种处理器结构转移到另一种。,B. 数据的历史档案。D. 将数据从一个服务器转移到另一个。,,2. 建立备份并且从中恢复的备份设备类型有哪些?,A. 磁带设备 B. 空设备 C. 命名管理设备 D. 本地磁盘设备,,3. SQL Server 备份是动态

35、备份，对于一名系统管理员，这意味着什么?,A. 你不必计划备份工作； SQL Server 会自动地为你完成。,B. 当用户使用数据库的时候，你可以备份它，只不过性能上有点影响。,C. 备份和恢复过程会在必要的时候发生，而无需用户干预。,D. 动态备份是事务日志过程，并且这个过程是不断地运行的。,思考题,12/13/2024,50,第十章 数据库恢复技术,1. 你备份SQL Server数据的理由有哪些?思考题9/,4. 假设你是一个包含着联机事务处理数据库的SQL Server 的管理员。数据库每天24小时运转。将全部数据库备份到磁带大约要花费4个小时；事务日志备份到磁带大约需20分钟。

36、,主要目的：建立数据库备份结构，允许1小时的数据损失。,次要目的：允许数据库在一定的情况下及时被恢复，允许用户在高峰使用期间以一种有效的方式继续工作。,请问，下列哪种建议方案可达到主要目的和次要目的。,A. 每天执行4次数据库的完全备份。,B. 非高峰使用的小时内执行数据库的完全备份，每小时进行一次把事务日志备份到磁带的操作。,C. 非高峰使用的小时内执行数据库的完全备份。每小时进行一次把事务日志备份到磁盘的操作。,12/13/2024,51,第十章 数据库恢复技术,4. 假设你是一个包含着联机事务处理数据库的SQL Ser,5、SQL Server现在有三种方法备份数据库中的数据，分别是

37、【 】备份、【 】备份和【 】备份。,6、下列哪项不是你应该定期维护的SQL Server数据库备份？,① msdb ② master ③ distribtion ④ Tempdb,7、下列哪条命令是对library数据库进行增量备份。,① BACKUP DATABASE library to Nw1 WITH INIT,② BACKUP DATABASE library FILE=lib2 TO librarybk,③ BACKUP LOG library TO nwlog WITH NOINIT,④ BACKUP DATABASE library TO DISK = 'e:\xcm\nwdiff.bak' WITH NOINIT,DIFFERENTIAL,12/13/2024,52,第十章 数据库恢复技术,5、SQL Server现在有三种方法备份数据库中的数据，分,