數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程師-軟考備考筆記-數(shù)據(jù)庫故障與恢復(fù)

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　　前言：五一假期后兩天，天氣不好，大雨。

　　1.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)故障的種類1.1 事務(wù)故障：由于程序執(zhí)行錯誤而引起事務(wù)非預(yù)期的、異常終止的故障。邏輯錯誤：如非法輸入、找不到數(shù)據(jù)、溢出、超出資源限制等原因引起的事務(wù)執(zhí)行失敗。系統(tǒng)錯誤：系統(tǒng)進入一種不良狀態(tài)（如死鎖），導(dǎo)致事務(wù)無法繼續(xù)執(zhí)行。1.2 系統(tǒng)故障：指硬件故障、軟件漏洞的影響，導(dǎo)致丟失了內(nèi)存中的信息，影響正在執(zhí)行的事務(wù)，但未破壞存儲在外存上的信息。1.3 介質(zhì)故障：指數(shù)據(jù)庫的存儲介質(zhì)發(fā)生故障，如磁盤損壞、瞬間強磁場干擾等。這種故障直接破壞了數(shù)據(jù)庫，影響到所有正在讀取這部分數(shù)據(jù)的事務(wù)。

　　2.數(shù)據(jù)庫備份數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲是將數(shù)據(jù)自制到另一個磁盤或磁帶上保存起來的過程，又稱為數(shù)據(jù)備份。2.1 靜態(tài)轉(zhuǎn)儲和動態(tài)轉(zhuǎn)儲。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲是指在轉(zhuǎn)儲期間不允許對數(shù)據(jù)庫進行任何存取、修改操作；動態(tài)轉(zhuǎn)儲是在轉(zhuǎn)儲期間允許對數(shù)據(jù)庫進行存取、修改操作，因此，轉(zhuǎn)儲和用戶事務(wù)可并發(fā)執(zhí)行。2.2 海量轉(zhuǎn)儲和增量轉(zhuǎn)儲。海量轉(zhuǎn)儲是指每次轉(zhuǎn)儲全部數(shù)據(jù)；增量轉(zhuǎn)儲是指每次只轉(zhuǎn)儲上次轉(zhuǎn)儲后更新過的數(shù)據(jù)。2.3 日志文件。在事務(wù)處理的過程中，DBMS把事務(wù)開始、事務(wù)結(jié)束以及對數(shù)據(jù)庫的插入、刪除和修改的每一次操作寫入日志文件。2.4 數(shù)據(jù)庫鏡像。為了避免磁盤介質(zhì)出現(xiàn)故障影響數(shù)據(jù)庫的可用性，許多DBMS提供數(shù)據(jù)庫鏡像功能用于數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。

　　3.數(shù)據(jù)庫恢復(fù)要使數(shù)據(jù)庫在發(fā)生故障后能夠恢復(fù)，必須建立冗余數(shù)據(jù)，在故障發(fā)生后利用這些冗余數(shù)據(jù)實施數(shù)據(jù)庫恢復(fù)，常用的是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲和日志文件。3.1 故障恢復(fù)的兩個操作：（1）撤銷事務(wù)(UNDO)：將未完成的事務(wù)撤銷，使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到事務(wù)執(zhí)行前的正確狀態(tài)。撤銷事務(wù)的過程：反向掃描日志文件（由后向前掃描），查找事務(wù)的更新操作；對該事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作，用日志文件記錄中更新前的值寫入數(shù)據(jù)庫，插入的記錄從數(shù)據(jù)庫中刪除，刪除的記錄重新插入數(shù)據(jù)庫中；繼續(xù)反向掃描日志文件，查找該事務(wù)的其它更新操作并執(zhí)行逆操作直至事務(wù)開始標志。（2）重做事務(wù)(REDO)：將已提交的事務(wù)重新執(zhí)行。重做事務(wù)的過程：從事務(wù)的開始標志起，正向掃描日志文件，重新執(zhí)行日志文件登記的該事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的所有操作，直至事務(wù)結(jié)束標識。3.2 故障恢復(fù)策略：（1）事務(wù)故障的恢復(fù)：事務(wù)故障是事務(wù)在運行至正常終止點（SUBMIT或ROLLBACK）前終止，日志文件只有該事務(wù)的開始標識而沒有結(jié)束標識。對這類故障的恢復(fù)通常是通過撤銷（UNDO）產(chǎn)生故障的事務(wù)，使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到該事務(wù)執(zhí)行前的正確狀態(tài)來完成的。具體做法：1、反向掃描日志文件，查找該事務(wù)的更新操作。2、對事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作。3、繼續(xù)反向掃描日志文件，查找該事務(wù)的其他更新操作，并做同樣的處理，直到事務(wù)的開始標志。（2）系統(tǒng)故障的恢復(fù)：系統(tǒng)故障會使數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)不一致：一是未完成的事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新可能已經(jīng)寫入數(shù)據(jù)庫；二是已提交的事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新可能還在緩沖區(qū)沒來得及寫入數(shù)據(jù)庫。因此對于系統(tǒng)故障，恢復(fù)操作是UNDO+REDO：1、撤銷故障發(fā)生時未完成的事務(wù)（UNDO）。2、重做已經(jīng)提交的事務(wù)（REDO）。（3）介質(zhì)故障的恢復(fù)：介質(zhì)故障時數(shù)據(jù)庫遭到破壞，需要重裝數(shù)據(jù)庫，一般需要DBA的參與，裝載故障前最近一次的備份和故障前的日志文件副本，再按照系統(tǒng)故障的恢復(fù)過程執(zhí)行撤銷（UNDO）和重做（REDO）來恢復(fù)。

　　4.檢查點機制檢查點機制（CHECKPOINT)：在日志中設(shè)置檢查點，當(dāng)發(fā)生故障需要利用日志文件恢復(fù)時，反向掃描日志文件，找到檢查點，確認檢查點時刻正在執(zhí)行的事務(wù)（活動事務(wù)），即檢查點前有事務(wù)開始標志但沒有事務(wù)結(jié)束標志。對于檢查點后提交的事務(wù)，執(zhí)行REDO（重做）對于檢查點后未提交的事務(wù)，執(zhí)行UNDO（撤銷）

　　致敬未來，致敬每一個努力的自己！