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第11章 故障管理
11.1 事務(wù)
1、事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯控制單位，是操作數(shù)據(jù)的一個程序執(zhí)行單元。
2、為了保證數(shù)據(jù)的完整性，要求數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)維護(hù)事務(wù)具有如下性質(zhì)：
(1) 原子性：事務(wù)是一個不可分割的工作單位，事務(wù)中的操作要么都做，要么都不做;
(2) 一致性：事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須使數(shù)據(jù)庫從一個一致的狀態(tài)變到另一個一致的狀態(tài);
(3) 隔離性：一個事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對于其他并發(fā)事務(wù)是隔離的;
(4) 持續(xù)性：一個事務(wù)提交后，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變是永久性的，即使系統(tǒng)可能出現(xiàn)故障，也不會對其它執(zhí)行的結(jié)果有任何影響。
11.2 故障的種類及解決方法
11.2.1 事務(wù)內(nèi)部故障
1、預(yù)期的事務(wù)內(nèi)部故障：
通過事務(wù)程序本身發(fā)現(xiàn)的事物內(nèi)部故障，可以通過將事務(wù)回滾，撤銷其對數(shù)據(jù)庫的修改，從而使數(shù)據(jù)庫回到一致性的狀態(tài);
2、非預(yù)期的事務(wù)內(nèi)部故障：
(1)由于事務(wù)內(nèi)部故障大部分屬于此類，所以事務(wù)故障僅限指此類故障;
(2)事務(wù)故障表明事務(wù)沒有提交或撤銷就結(jié)束了，因此數(shù)據(jù)庫可能處于不正確的狀態(tài)，因此，恢復(fù)事務(wù)必須強(qiáng)行回滾事務(wù)，在保證該事務(wù)對其他事務(wù)沒有影響的條件下，利用日志文件撤銷其對數(shù)據(jù)庫的修改，使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到該事務(wù)運(yùn)行之前的效果;
(3)事務(wù)故障恢復(fù)是由系統(tǒng)自動完成的，對用戶是透明的。
11.2.2 系統(tǒng)故障(軟故障)
1、指數(shù)據(jù)庫在運(yùn)行過程中，由于硬件故障、數(shù)據(jù)庫軟件及操作系統(tǒng)的漏洞、突然停電等情況，導(dǎo)致系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，所有正在運(yùn)行的事務(wù)以非正常方式終止，需要系統(tǒng)重新啟動的一類故障;
2、系統(tǒng)故障導(dǎo)致內(nèi)存中的內(nèi)容丟失，而在硬盤上的內(nèi)容仍然完好;從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)可以處于不正確的狀態(tài);
3、要消除這些事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的影響，保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一致性，辦法就是在計算機(jī)系統(tǒng)重新啟動后，對于未完成的事務(wù)可能已經(jīng)寫入數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，回滾所有未完成的事務(wù)寫的結(jié)果，以保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一致性;對于已完成的事務(wù)可能部分或全部留在緩存區(qū)的結(jié)果，需要重做所有已提交的事務(wù)，以將數(shù)據(jù)庫真正恢復(fù)到一致狀態(tài)。
4、一句話，當(dāng)數(shù)據(jù)庫發(fā)生系統(tǒng)故障時，容錯對策是在重新啟動系統(tǒng)后，撤銷(UNDO)所有未提交的事務(wù)，重做(REDO)所有已提交的事務(wù)。
11.2.3 介質(zhì)故障(硬故障)
1、指數(shù)據(jù)庫在運(yùn)行過程中，由于磁盤損壞、天災(zāi)****等情況，使用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)部分或全部丟失的一類故障;
2、介質(zhì)故障的容錯對策采用兩種方式：
(1)軟件容錯：
是使用數(shù)據(jù)庫備份及事務(wù)日志文件，通過恢復(fù)技術(shù)，恢復(fù)數(shù)據(jù)庫到備份結(jié)束時的狀態(tài);
(2)硬件容錯：
目前常用的方法是采用雙物理存儲設(shè)備，最完全的方式是設(shè)計兩套相同的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)同時工作，數(shù)據(jù)的變化也同步，空間有一定距離，這樣當(dāng)發(fā)生損壞性的自然現(xiàn)象時，由于兩套數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有空間距離，因此同時發(fā)生破壞的概率幾乎為零，達(dá)到數(shù)據(jù)庫的完全安全。
11.2.4 計算機(jī)病毒故障
1、計算機(jī)病毒是一種惡意的計算機(jī)程序，在對計算機(jī)系統(tǒng)造成破壞的同時也可對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)造成破壞(主要破壞數(shù)據(jù)庫文件);
2、可以通過設(shè)立防火墻預(yù)防，殺毒軟件查殺已感染的文件和數(shù)據(jù)庫備份來解決;
11.3 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)概述
1、 恢復(fù)機(jī)制涉及兩個關(guān)鍵問題：
(1) 如何建立冗余數(shù)據(jù);
(2) 如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。
2、 最常用的建立冗余數(shù)據(jù)技術(shù)是數(shù)據(jù)備份和登錄日志文件，他們通常是結(jié)合起來使用的。
11.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲
1、 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲—指數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)定期拷貝數(shù)據(jù)庫，并將拷貝得到的數(shù)據(jù)庫放到其他介質(zhì)中的過程。
2、 DBA可在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)生故障后，利用這些副本恢復(fù)數(shù)據(jù)庫，但此時恢復(fù)的數(shù)據(jù)庫只能回到轉(zhuǎn)儲時的狀態(tài)，要想恢復(fù)到故障前的狀態(tài)，需要參考日志文件，重新運(yùn)行轉(zhuǎn)儲后到故障前的所有事務(wù)才可以;
3、 靜態(tài)轉(zhuǎn)儲和動態(tài)轉(zhuǎn)儲
(1) 靜態(tài)轉(zhuǎn)儲：在靜態(tài)轉(zhuǎn)儲過程中系統(tǒng)不能運(yùn)行其他事務(wù)，不允許在轉(zhuǎn)儲期間對數(shù)據(jù)庫的任何存取、修改活動。
(2) 動態(tài)轉(zhuǎn)儲：允許轉(zhuǎn)儲操作和用戶事務(wù)并發(fā)執(zhí)行;
(3) 靜態(tài)轉(zhuǎn)儲雖然保證了數(shù)據(jù)的有效性，但卻是以降低數(shù)據(jù)庫的可用性為代價;而動態(tài)轉(zhuǎn)儲雖然提高了數(shù)據(jù)庫的可用性，但數(shù)據(jù)庫的有效性卻得不到保證。
(4) 為了能保證數(shù)據(jù)的有效性，而又不降低可用性，就需要引入日志文件，用它記錄轉(zhuǎn)儲期間各事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改活動，然后使用動態(tài)轉(zhuǎn)儲的備份副本加上日志文件就可將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到某一時刻的正確狀態(tài)。
3、 幾種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲機(jī)制
(1) 完全轉(zhuǎn)儲：對所有數(shù)據(jù)庫進(jìn)行備份，需占用較多時間和空間，可作為系統(tǒng)失敗時恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ);
(2) 增量轉(zhuǎn)儲：只復(fù)制上次備份后變化的文件;
(3) 差量轉(zhuǎn)儲：對最近一次數(shù)據(jù)庫完全備份以來發(fā)生的數(shù)據(jù)變化進(jìn)行備份，優(yōu)點(diǎn)是速度快，占用較少的時間和空間。
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