第七章 数据库恢复技术.txt

主要介绍了数据库技术的发展历程

　　9. 针对不同的故障，试给出恢复的策略和方法。（即如何进行事务故障的恢复？系统故障的恢复？介质故障恢复？）
　　答：
　　事务故障的恢复：
　　事务故障的恢复是由DBMS自动完成的，对用户是透明的。
　　DBMS执行恢复步骤是：
　　（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。
　　（2）对该事务的更新操作执行逆操作。即将日志记录中“更新前的值”写入数据库。
　　（3）继续反向扫描日志文件，做同样处理。
　　（4）如此处理下去，直至读到此事务的开始标记，该事务故障的恢复就完成了。
　　答：
　　系统故障的恢复：
　　系统故障可能会造成数据库处于不一致状态：
　　一是未完成事务对数据库的更新可能已写入数据库；
　　二是已提交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。
　　因此恢复操作就是要撤销(UNDO)故障发生时未完成的事务，重做(REDO)已完成的事务。
　　系统的恢复步骤是：
　　（1）正向扫描日志文件，找出在故障发生前已经提交的事务队列（REDO队列）和未完成的事务队列（UNDO队列）。
　　（2）对撤销队列中的各个事务进行UNDO处理。
　　进行UNDO处理的方法是，反向扫描日志文件，对每个UNDO事务的更新操作执行逆操作，即将日志记录中“更新前的值”（Before Image）写入数据库。
　　（3）对重做队列中的各个事务进行REDO处理。
　　进行REDO处理的方法是：正向扫描日志文件，对每个REDO事务重新执行日志文件登记的操作。即将日志记录中“更新后的值”（After Image）写入数据库。
　　*解析：
　　在第（1）步中如何找出REDO队列和UNDO队列？请大家思考一下。
　　下面给出一个算法：
　　1） 建立两个事务队列:
　　· UNDO-LIST: 需要执行undo操作的事务集合；
　　· REDO-LIST: 需要执行redo操作的事务集合；
　　两个事务队列初始均为空。
　　2） 从日志文件头开始，正向扫描日志文件
　　· 如有新开始（遇到Begin Transaction）的事务Ti，把Ti暂时放入UNDO-LIST队列；
　　· 如有提交的事务（遇到End Transaction）Tj，把Tj从UNDO-LIST队列移到REDO-LIST队列；
　　直到日志文件结束
　　答：
　　介质故障的恢复：
　　介质故障是最严重的一种故障。
　　恢复方法是重装数据库，然后重做已完成的事务。具体过程是：
　　（1）DBA装入最新的数据库后备副本（离故障发生时刻最近的转储副本），使数据库恢复到转储时的一致性状态。
　　（2）DBA装入转储结束时刻的日志文件副本
　　（3）DBA启动系统恢复命令，由DBMS完成恢复功能，即重做已完成的事务。
　　
　　*解析
　　1）我们假定采用的是静态转储，因此第（1）步装入数据库后备副本便可以了。
　　2）如果采用的是静动态转储，第（1）步装入数据库后备副本还不够，还需同时装入转储开始时刻的日志文件副本，经过处理后才能得到正确的数据库后备副本。
　　3）第（2）步重做已完成的事务的算法是：
　　a. 正向扫描日志文件，找出故障发生前已提交的事务的标识，将其记入重做队列
　　b. 再一次正向扫描日志文件，对重做队列中的所有事务进行重做处理。即将日志记录中“更新后的值”写入数据库。
　　
　　10. 具有检查点的恢复技术有什么优点？
　　答：
　　利用日志技术进行数据库恢复时，恢复子系统必须搜索日志，确定哪些事务需要REDO，哪些事务需要UNDO。一般来说，需要检查所有日志记录。这样做有两个问题：
　　一是搜索整个日志将耗费大量的时间。
　　二是很多需要REDO处理的事务实际上已经将它们的更新操作结果写到数据库中了，恢复子系统又重新执行了这些操作，浪费了大量时间。
　　检查点技术就是为了解决这些问题。
　　
　　11. 试述使用检查点方法进行恢复的步骤。
　　答：
　　① 从重新开始文件中找到最后一个检查点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。
　　这里建立两个事务队列:
　　· UNDO-LIST: 需要执行undo操作的事务集合；
　　· REDO-LIST: 需要执行redo操作的事务集合；
　　把ACTIVE-LIST暂时放入UNDO-LIST队列，REDO队列暂为空。
　　③ 从检查点开始正向扫描日志文件
　　· 如有新开始的事务Ti，把Ti暂时放入UNDO-LIST队列；
　　· 如有提交的事务Tj，把Tj从UNDO-LIST队列移到REDO-LIST队列，直到日志文件结束；
　　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. 什么是数据库镜像？它有什么用途？
　　答：
　　数据库镜像即根据DBA的要求，自动把整个数据库或者其中的部分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的一致性。
　　数据库镜像的用途有：
　　一是用于数据库恢复。当出现介质故障时，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据库副本。
　　二是提高数据库的可用性。在没有出现故障时，当一个用户对某个数据加排它锁进行修改时，其他用户可以读镜像数据库上的数据，而不必等待该用户释放锁。
　　
　　*13. 试述你了解的某一个实际的DBMS产品中采用的恢复策略。
　　答：
　　下面简单介绍一下Oracle的恢复技术：
　　Oracle中恢复机制也采用了转储和登记日志文件两个技术。
　　Oracle向DBA提供了多种转储后备副本的方法，如文件拷贝、利用Oracle的Export实用程序、用SQL命令Spool以及自己编程实现等。相应地，Oracle也提供了多种重装后备副本的方法，如文件拷贝、利用Oracle的Import实用程序、利用SQL*LOADER以及自己编程实现等。
　　在Oracle 早期版本（V.5）中，日志文件以数据块为单位，也就是说，Oracle的恢复操作是基于数据块的，不是基于操作的。Oracle中记录数据库更新前的旧值的日志文件称为数据库前像文件（Before Image，简称BI文件），记录数据库更新后的新值的日志文件称为数据库的后像文件（After Image，简称AI文件）。BI文件是必须配置的，AI文件是可以任选的。
　　Oracle7为了能够在出现故障时更有效地恢复数据，也为了解决读“脏”数据问题，提供了REDO日志文件和回滚段(Rollback Segment)。REDO日志文件中记录了被更新数据的前像和后像。回滚段记录更新数据的前像，设在数据库缓冲区中。在利用日志文件进行故障恢复时，为减少扫描日志文件的遍数，Oracle7首先扫描REDO日志文件，重做所有操作，包括未正常提交的事务的操作，然后再根据回滚段中的数据，撤销未正常提交的事务的操作。
　　详细技术希望同学自己设法了解Oracle最新版本的介绍，例如通过INTERNET访问Oracle公司的网站。也可以了解其他DBMS厂商的产品情况。
　　
　　*14. 试用恢复的基本技术设计一个恢复子系统，给出这个子系统的恢复策略，包括：
　　 (a) 当产生某一类故障时如何恢复数据库的方法；
　　 (b) 日志文件的结构；
　　 (c) 登记日志文件的方法；
　　 (d) 利用日志文件恢复事务的方法；
　　 (e) 转储的类型；
　　 (f) 转储的后备副本和日志文件如何配合使用。
　　*解析
　　这是一个大作业。可以综合复习和运用学到的知识。设计一个恢复子系统。
　　例如，日志文件的结构你可以记录为单位，也可以以数据块为单位。不同的日志文件结构，登记的日志内容，日志文件恢复事务的方法也就不同了。
　　对于研究生，还应该上机模拟实现你设计的恢复子系统。