淺談數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)

陳益全，蔡澤利

瓊臺(tái)師范高等專科學(xué)校信息技術(shù)系，海南?？?571100

當(dāng)我們使用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，總希望數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容是可靠的、正確的。但在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的過(guò)程中，由于人為誤操作、人為惡意破壞、系統(tǒng)的不穩(wěn)定、存儲(chǔ)介質(zhì)的損壞等等原因而影響數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的操作，影響數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的正確性，甚至破壞數(shù)據(jù)庫(kù)使數(shù)據(jù)庫(kù)中部分或全部數(shù)據(jù)丟失，這將帶來(lái)嚴(yán)重后果。因此，當(dāng)發(fā)生上述情況后，人們希望能重新建立一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，該處理過(guò)程稱為數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)。

1 事務(wù)特性

事務(wù)（Transaction）是用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作序列，這些操作要么全做，要么全不做，是一個(gè)不可分割的工作單位。

事務(wù)有4個(gè)特性。原子性：事務(wù)是數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯工作單位，事務(wù)中包括的諸操作要么都做，要么都不做；一致性：事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)；隔離性：一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾，即一個(gè)事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對(duì)其他并發(fā)事務(wù)是隔離的，同時(shí)并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)之間不能互相干擾；持續(xù)性：一個(gè)一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的，接下來(lái)的其他操作或故障不應(yīng)該對(duì)其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。

事務(wù)是數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)故障的種類及相應(yīng)的恢復(fù)方法

2.1 事務(wù)故障

事務(wù)故障是指某個(gè)事務(wù)在運(yùn)行過(guò)程中由于種種原因未運(yùn)行至正常終止，而此時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)可能處于不一致狀態(tài)。發(fā)生事務(wù)故障時(shí)，該事務(wù)可能已把對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的部分修改寫回磁盤。

恢復(fù)方法：撤消事務(wù)（UNDO）。強(qiáng)行回滾（ROLLBACK）該事務(wù)；清除該事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的所有修改，使得這個(gè)事務(wù)象根本沒(méi)有啟動(dòng)過(guò)一樣。

2.2 系統(tǒng)故障

系統(tǒng)故障是指造成系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的任何事件，使得系統(tǒng)要重新啟動(dòng)。系統(tǒng)故障通常使所有正在運(yùn)行的事務(wù)都非正常終止、內(nèi)存中數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖區(qū)的信息全部丟失。

恢復(fù)策略：1）清除尚未完成的事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的所有修改。系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)，恢復(fù)程序要強(qiáng)行撤消（UNDO）所有未完成事務(wù)；2）將緩沖區(qū)中已完成事務(wù)提交的結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)，恢復(fù)程序需要重做（REDO）所有已提交的事務(wù)。

2.3 介質(zhì)故障

介質(zhì)故障稱為硬故障。硬件故障使存儲(chǔ)在外存中的數(shù)據(jù)部分丟失或全部丟失，比如磁盤損壞、磁頭碰撞、瞬時(shí)強(qiáng)磁場(chǎng)干擾等。介質(zhì)故障比前兩類故障的可能性小得多，但破壞性大得多。

恢復(fù)策略：裝入數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生介質(zhì)故障前某個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)副本；重做自此時(shí)始的所有成功事務(wù)，將這些事務(wù)已提交的結(jié)果重新記入數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)的基本原理是建立冗余數(shù)據(jù)。

3.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)是指將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制到磁帶或另一個(gè)磁盤上保存起來(lái)的過(guò)程。這些備用的數(shù)據(jù)文本稱為后備副本或后援副本。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)遭到破壞后可以將后備副本重新裝入，但重裝后備副本只能將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的狀態(tài)，要想恢復(fù)到故障發(fā)生時(shí)的狀態(tài)，必須重新運(yùn)行自轉(zhuǎn)儲(chǔ)以后的所有更新事務(wù)。

3.2 建立日志文件

日志文件（log）是用來(lái)記錄事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新操作的文件。

日志文件內(nèi)容包括：各個(gè)事務(wù)的開始標(biāo)記、各個(gè)事務(wù)的結(jié)束標(biāo)記、各個(gè)事務(wù)的所有更新操作。每個(gè)事務(wù)開始的標(biāo)記、每個(gè)事務(wù)的結(jié)束標(biāo)記和每個(gè)更新操作均作為日志文件中的一個(gè)記錄，每條日志記錄的內(nèi)容

又包括事務(wù)標(biāo)識(shí)、操作類型（插入、刪除或修改）、操作對(duì)象（記錄ID、Block NO.）、更新前數(shù)據(jù)的舊值（對(duì)插入操作而言，此項(xiàng)為空值）、更新后數(shù)據(jù)的新值（對(duì)刪除操作而言, 此項(xiàng)為空值）。

日志文件的可以用來(lái)進(jìn)行事務(wù)故障恢復(fù)和系統(tǒng)故障恢復(fù)，并協(xié)助后備副本進(jìn)行介質(zhì)故障的恢復(fù)。

3.3 具有檢查點(diǎn)（checkpoint）的恢復(fù)技術(shù)

這種技術(shù)在日志文件中增加一類新的記錄——檢查點(diǎn)（checkpoint）記錄，增加一個(gè)重新開始文件，并讓恢復(fù)子系統(tǒng)在登錄日志文件期間動(dòng)態(tài)地維護(hù)日志。

使用檢查點(diǎn)方法可以改善恢復(fù)效率。當(dāng)事務(wù)T在一個(gè)檢查點(diǎn)之前提交，T對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所做的修改一定都已寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，寫入時(shí)間是在這個(gè)檢查點(diǎn)建立之前或在這個(gè)檢查點(diǎn)建立之時(shí)。這樣，在進(jìn)行恢復(fù)處理時(shí)，沒(méi)有必要對(duì)事務(wù)T執(zhí)行REDO操作。

3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)自動(dòng)把整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或其中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)復(fù)制到另一個(gè)磁盤上，并自動(dòng)保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)的一致性。出現(xiàn)介質(zhì)故障時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)自動(dòng)利用鏡像磁盤數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)，不需要關(guān)閉系統(tǒng)和重裝數(shù)據(jù)庫(kù)副本。

4 結(jié)論

故障是不可避免的。我們一定要高度重視系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全工作，防止在出現(xiàn)意外情況時(shí)能夠最大限度地減少損失。

[1]康懿.基于SQLServer的數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)[J].科技信息，2009(29).

[2]龔雄濤.SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)研究[J].科技信息，2009(27).

[3]周如意.基于檢查點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)[J].沙洲職業(yè)工學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(2).