事務與故障恢復-數(shù)據(jù)庫基礎教學講義

事務與故障恢復-數(shù)據(jù)庫基礎教學講義**§10.5事務的并發(fā)執(zhí)行為什么要并發(fā)執(zhí)行？事務的串行執(zhí)行雖然簡單，但效率不高；沒有充分利用計算機的磁盤I/O和CPU計算可以并行工作的特性；利用磁盤I/O和CPU的并行性，并發(fā)地執(zhí)行多個事務，可以：提高系統(tǒng)的吞吐量，即單位時間內(nèi)執(zhí)行的事務數(shù)減少事務的平均響應時間，即一個事務從開始執(zhí)行到完成所需要的平均時間。否則：如果事務串行執(zhí)行，那么短事務就不得不等待排在它前面的長事務的漫長執(zhí)行，從而導致難以預測的時間延遲！**§10.5事務的并發(fā)執(zhí)行并發(fā)執(zhí)行的基礎并發(fā)執(zhí)行與并行執(zhí)行的區(qū)別？DBMS如何并發(fā)執(zhí)行多個事務？通過事務調(diào)度：調(diào)度是指一組事務中指令交叉執(zhí)行的序列。一組事務的一個調(diào)度必須保證：包含這組事務的全部指令；必須保持各條指令在各個事務中出現(xiàn)的順序，即調(diào)度不能改變單個事務中指令的先后關系。這種關系是由程序員決定的，它保證了單個事務的一致性。調(diào)度的目的：就是用于確定那些可以保證數(shù)據(jù)庫一致性的一組事務的所有指令的執(zhí)行序列！**§10.5事務的并發(fā)執(zhí)行調(diào)度的分類串行調(diào)度：由來自各個事務的指令序列組成；屬于同一個事務的指令在調(diào)度中緊挨在一起。串行調(diào)度的方案：對于有Ｎ個事務的事務組，共有Ｎ！個可能的串行調(diào)度方案；舉例：包含兩個事務T1和T2的調(diào)度1。**§10.5事務的并發(fā)執(zhí)行調(diào)度的分類并發(fā)調(diào)度：由來自各個事務的全部指令組成；屬于不同事務的指令在調(diào)度中交叉在一起，但仍然保持在各自事務中的先后順序。并發(fā)調(diào)度的執(zhí)行：操作系統(tǒng)先選一個事務執(zhí)行一段時間；然后切換上下文，執(zhí)行別的事務一段時間，接著又切換回去，如此下去……**§10.6調(diào)度的可串行化調(diào)度的目的？調(diào)度的等價性如果一個并發(fā)調(diào)度的執(zhí)行效果與一個包含相同事務的串行調(diào)度的執(zhí)行效果是相同的，我們就說它們是等價的；事務的串行執(zhí)行可以保證數(shù)據(jù)庫的一致性，這時不言而喻的；因此，與之等價的并發(fā)調(diào)度也可以保證數(shù)據(jù)庫的一致性。是不是任何一個并發(fā)調(diào)度都能變成一個與之等價的、包含相同事務的串行調(diào)度？**§10.6調(diào)度的可串行化調(diào)度的簡化事務并發(fā)執(zhí)行時，只有訪問相同數(shù)據(jù)項的讀/寫操作read和write才會在事務間產(chǎn)生影響；對于數(shù)據(jù)項Q，在readQ和writeQ指令之間，事務可對駐留在事務局部緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)項Q的拷貝執(zhí)行任意操作；從調(diào)度角度來看，事務的重要操作是read與write指令，通常調(diào)度中只顯示這些指令。**§10.6調(diào)度的可串行化調(diào)度中指令的可交換性對于一個調(diào)度S來說，假設Im和Inmn分別是屬于事務Ti和Tj的兩條連續(xù)的讀寫指令：如果Im和In分別訪問不同的數(shù)據(jù)項，則交換Im和In的順序不會影響調(diào)度中任何事務的執(zhí)行結(jié)果；如果Im和In訪問相同的數(shù)據(jù)項Q，則兩者的順序就不能隨便交換，需要看Im和In是不是沖突指令。**§10.6調(diào)度的可串行化調(diào)度中指令的可交換性①②④③**§10.6調(diào)度的可串行化指令的沖突當Im和In是不同事務在相同數(shù)據(jù)項上的操作，且其中至少有一條是write指令時，稱Im和In是沖突的例如，右圖的調(diào)度3中：T1的writeA與T2的readA是沖突的；T2的writeA與T1的readB是不沖突的。不沖突的指令可以交換先后順序。**§10.6調(diào)度的可串行化非沖突指令的交換**§10.6調(diào)度的可串行化沖突等價與沖突可串行化若Im和In是調(diào)度S中不同事務且不沖突的兩條連續(xù)指令，則交換Im和In的順序就得到一個與S等價的調(diào)度S’；若調(diào)度S經(jīng)過一系列非沖突指令交換變成調(diào)度S’，則稱S與S’是沖突等價的；如果說一個調(diào)度S是沖突可串行化的，是指該調(diào)度S與一個串行調(diào)度沖突等價。如何判斷調(diào)度沖突可串行化**§10.6調(diào)度的可串行化視圖等價存在這樣的調(diào)度，它們產(chǎn)生相同的結(jié)果，但卻不是沖突等價的；兩個有相同事務集的調(diào)度S和S’，若S和S’滿足下面三個條件，則它們是視圖等價的：對每個數(shù)據(jù)項Q，若事務Ti在S中讀取了Q的初始值，那么Ti在S’中也必須讀取Q的初始值；對每個數(shù)據(jù)項Q，若事務Ti在S中執(zhí)行了readQ且讀取的值是由Tj產(chǎn)生的writeQ，則Ti在S’中讀取的值也必須是由Tj產(chǎn)生的writeQ；對每個數(shù)據(jù)項Q，若在S中有事務執(zhí)行了最后的寫操作writeQ，則在S’中該事務也必須執(zhí)行最后的寫操作writeQ。**§10.6調(diào)度的可串行化視圖可串行化在視圖等價的三個條件中，前兩個條件保證兩個調(diào)度中的每個事務都讀取了相同的值；第三個條件和前兩個條件一起保證了兩個調(diào)度都能得到相同的最終結(jié)果；視圖等價引出了視圖可串行化的概念。若某個調(diào)度視圖等價于一個串行調(diào)度，則該調(diào)度是視圖可串行化的。舉例：**§10.7調(diào)度的可恢復性問題的提出若調(diào)度中事務Ti失敗了，怎么辦？調(diào)度中那些依賴于Ti的其他事務如Tj：它讀取了由Ti所寫的數(shù)據(jù)怎么辦？問題的解決可恢復調(diào)度：處理沖突事務的辦法？串行提交！對于每對事務Ti和Tj，如果Tj讀取了由Ti所寫的數(shù)據(jù)項，則Ti應先于Tj提交。為什么？**§10.7調(diào)度的可恢復性問題的解決無級聯(lián)調(diào)度：處理沖突事務的辦法？串行提交！因一個事務回滾而導致調(diào)度中一系列事務回滾的現(xiàn)象稱為級聯(lián)回滾；無級聯(lián)調(diào)度應滿足：對于每對事務Ti和Tj，如果Tj讀取了由Ti所寫的數(shù)據(jù)項，則Ti必須在Tj讀取之前提交**§10.8隔離性的實現(xiàn)事務隔離性的目的把DBMS中并發(fā)執(zhí)行的事務間的相互影響給隔離開，就好像它們是串行的一樣。因此就要尋找與這些并發(fā)事務等價的串行事務序列。隔離性的實現(xiàn)原理沖突可串行化或視圖可串行化的調(diào)度可以保證并發(fā)調(diào)度與某個串行調(diào)度等價。并發(fā)控制機制DBMS中并發(fā)控制管理器的并發(fā)控制機制要保證DBMS只產(chǎn)生沖突可串行化的或視圖可串行化的并發(fā)調(diào)度。**§10.8隔離性的實現(xiàn)用于產(chǎn)生串行調(diào)度的并發(fā)機制下面用一個簡單的例子來說明，考慮如下機制：一個事務在它開始前獲得整個數(shù)據(jù)庫的鎖，在它提交之后才釋放這個鎖；當一個事務持有鎖時，其他事務絕對不能獲得這個鎖，因此它必須等待別的事務釋放鎖；采用上述封鎖策略，使得DBMS一次只能執(zhí)行一個事務，所以這種機制只會產(chǎn)生串行調(diào)度。**§10.9SQL中事務的定義事務的開始begintran[saction][…]事務的結(jié)束commit[transaction][…]rollback[transaction][…]實際問題如果沒有用begintran定義事務，那么DBMS如何認定哪些SQL語句是一個事務呢？例如：insertintotest1values'key1','for1'insertintotest2values'for1','key1'**§10.10沖突可串行化的判定如何判斷一個調(diào)度是沖突可串行化的？Step1：根據(jù)調(diào)度產(chǎn)生調(diào)度的優(yōu)先圖：有向圖GV,E：其中V是頂點集，E是邊集；邊Ti?Tj存在于邊集E的條件是：Ti的writeQ在Tj的readQ之前執(zhí)行；Ti的readQ在Tj的writeQ之前執(zhí)行；Ti的writeQ在Tj的writeQ之前執(zhí)行。如果有向圖中存在邊Ti?Tj，則在任何與該調(diào)度等價的串行調(diào)度中，Ti都必須出現(xiàn)在Tj之前。Step2：采用一個合適的算法檢查調(diào)度的優(yōu)先圖中是否存在有向環(huán)：如果有，則它就不是沖突可串行化的；否則……**§10.10沖突可串行化的判定示例1并發(fā)調(diào)度3如右所示：它的優(yōu)先圖構(gòu)造如下：因此調(diào)度3等價于串行調(diào)度T1,T2。**§10.10沖突可串行化的判定示例2本調(diào)度的優(yōu)先圖構(gòu)造如右圖所示；因此它等價于串行調(diào)度：T11,T12,T13**§10.10沖突可串行化的判定示例3本調(diào)度的優(yōu)先圖如右所示因為該調(diào)度的優(yōu)先圖中存在有向環(huán)，所以它不是沖突可串行化的。**§10.10沖突可串行化的判定示例4假設某并發(fā)調(diào)度的優(yōu)先圖如右所示：由于圖中沒有有向環(huán)，因此它是沖突可串行化的；據(jù)圖可以確定在串行調(diào)度中Ti在最前，Tm在最后；該調(diào)度等價于串行調(diào)度：T1,T2,T3,T4，或T1,T3,T2,T4**小結(jié)：ACID與調(diào)度及故障恢復事務的ACID特性：DBMS如何保證它們？在DBMS中事務提交的含義是什么？DBMS如何保證整個數(shù)據(jù)庫的一致性？調(diào)度的等價性是指：包含相同事務集的不同調(diào)度，它們的執(zhí)行效果是相同的。沖突等價：沖突可串行化視圖等價：視圖可串行化初始讀中間讀最終寫**小結(jié)：ACID與調(diào)度及故障恢復數(shù)據(jù)庫日志記錄的內(nèi)容是什么？發(fā)生故障前，DBMS中事務的狀態(tài)與事務的更新數(shù)據(jù)的位置關系有哪些？什么是臟頁？提交未寫、活動已寫什么是最小恢復LSN？重做事務中最小的LSN故障恢復的三個階段是什么？什么是檢查點？為什么要重做事務？為什么要反做事務？**考試題T1T3T4T5T2清華大學計算機系馮建華**第10章事務與故障恢復講課內(nèi)容：從用戶的觀點看，數(shù)據(jù)庫上一些操作的集合通常被認為是一個獨立的單元。事務就是構(gòu)成單一邏輯工作單元的操作集合。不論是否發(fā)生故障，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須保證事務的正確執(zhí)行：或者執(zhí)行整個事務或者屬于該事務的操作一個也不執(zhí)行?！鍪聞盏母拍睢稣{(diào)度的可恢復性■事務的狀態(tài)■隔離性的實現(xiàn)■原子性和持久性的實現(xiàn)■SQL中事務的定義■事務的并發(fā)執(zhí)行■沖突可串行化的判定■調(diào)度的可串行化■本章總結(jié)**DBMS總體結(jié)構(gòu)回顧：事務管理器用戶應用界面索引統(tǒng)計數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)字典應用程序交互查詢數(shù)據(jù)庫模式應用程序目標碼嵌入式DML預編譯器DML編譯器DDL解釋器查詢計算引擎事務管理器緩沖區(qū)管理器文件管理器查詢處理器存儲管理器數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)磁盤存儲器權(quán)限及完整性管理器日志**§10.1事務的概念背景知識古老而典型的例子：提起事務，就會用到銀行中兩個賬戶之間轉(zhuǎn)帳的例子，即從賬戶A轉(zhuǎn)XX元錢到賬戶B，它同時涉及到兩個不同賬戶的讀寫操作。事務中涉及數(shù)據(jù)庫訪問的基本操作：讀，readX：從數(shù)據(jù)庫中傳送數(shù)據(jù)項X到執(zhí)行read操作的那個事務的局部緩沖區(qū)。寫，writeX：從執(zhí)行write的那個事務的局部緩沖區(qū)中把數(shù)據(jù)項X傳回數(shù)據(jù)庫。**§10.1事務的概念背景知識事務之間的相互影響：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中同時可能有很多事務在執(zhí)行，這些事務要么互不相干，要么訪問相同的數(shù)據(jù)項；對于那些訪問相同數(shù)據(jù)項的事務之間的相互影響要特別處理：**§10.1事務的概念事務的特性為了保證數(shù)據(jù)庫的完整性一致性，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須維護事務的以下特性：ACID原子性Atomicity事務中的所有操作要么全部執(zhí)行，要么都不執(zhí)行。一致性Consistency如果在執(zhí)行事務之前數(shù)據(jù)庫是一致的，那么在執(zhí)行事務之后數(shù)據(jù)庫也還應該是一致的。隔離性Isolation即使多個事務并發(fā)執(zhí)行，每個事務都感覺不到系統(tǒng)中有其他事務在執(zhí)行，以保證數(shù)據(jù)庫的一致性。持久性Durability事務成功執(zhí)行后它對數(shù)據(jù)庫的修改是永久的，即使系統(tǒng)出現(xiàn)故障。**§10.1事務的概念一致性單個事務的一致性：由具體事務的語義決定。例如對圖中的事務Ti來說，一致性要求就是事務的執(zhí)行不改變賬戶A和賬戶B的和；單個事務的一致性是由對該事務進行編碼的應用程序員負責的。整個數(shù)據(jù)庫的一致性：簡單地說，就是數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的完整性，包括它們的正確性；在單個事務都是一致的狀態(tài)下靜態(tài)，DBMS如何保證執(zhí)行事務后整個數(shù)據(jù)庫的一致性動態(tài)？**§10.1事務的概念原子性如果事務沒有原子性的保證，則在發(fā)生系統(tǒng)故障的情況下，數(shù)據(jù)庫就有可能處于不一致狀態(tài)。如圖所示：即使沒有故障發(fā)生，系統(tǒng)在某一時刻也會處于不一致狀態(tài)。原子性的要求就是這種不一致狀態(tài)除了在事務執(zhí)行當中出現(xiàn)外，在其他任何時刻都是不允許的。保證原子性是DBMS的責任：事務管理器數(shù)據(jù)庫日志和恢復管理器**§10.1事務的概念持久性事務成功執(zhí)行后，對數(shù)據(jù)庫的更新是永久的可以用以下兩種方式來達到持久性的目的：以犧牲應用系統(tǒng)的性能為代價：事務對數(shù)據(jù)庫所做的任何更新在事務結(jié)束前已經(jīng)寫入磁盤；以多占用磁盤空間為代價：事務已執(zhí)行的和已寫到磁盤的、對數(shù)據(jù)庫進行更新的信息是充分的，使得DBMS在系統(tǒng)出現(xiàn)故障后重新啟動時，能夠重新構(gòu)造更新。保證持久性也是DBMS的責任：事務管理器數(shù)據(jù)庫日志和恢復管理器**§10.1事務的概念如何利用日志保證持久性并提高應用系統(tǒng)性能？一個事務的日志記錄在向客戶進程發(fā)送事務提交的應答之前必須寫入磁盤，但對數(shù)據(jù)的實際變化即含有數(shù)據(jù)變化的緩沖區(qū)的臟頁卻沒有必要馬上寫入磁盤！什么是事務的提交?**§10.1事務的概念隔離性事情的起因：訪問相同數(shù)據(jù)項的不同事務同時執(zhí)行時相互影響解決的辦法：串行執(zhí)行：一個接一個地執(zhí)行事務；并發(fā)執(zhí)行：同時執(zhí)行多個事務，用并發(fā)控制機制來解決訪問相同數(shù)據(jù)項的不同事務間的相互影響隔離性的保證：確保事務并發(fā)執(zhí)行后的系統(tǒng)狀態(tài)與這些事務按某種次序串行執(zhí)行后的系統(tǒng)狀態(tài)是等價的。保證隔離性也是DBMS的責任：除了事務、日志……，主要是并發(fā)控制管理器。**§10.2事務的狀態(tài)基本術(shù)語中止事務：執(zhí)行中發(fā)生故障、不能執(zhí)行完成的事務。回滾事務：將中止事務對數(shù)據(jù)庫的更新撤消掉。已提交事務：成功執(zhí)行完成的事務；事務一旦提交，就不能中止它。補償事務撤消已提交事務對數(shù)據(jù)庫所造成影響的惟一方法是由DBA或程序員手動執(zhí)行一個補償事務。**§10.2事務的狀態(tài)抽象事務模型在系統(tǒng)中，事務必須處于以下狀態(tài)之一：活動狀態(tài)：事務開始執(zhí)行后就處于該狀態(tài)。部分提交狀態(tài)：事務的最后一條語句被執(zhí)行之后。失敗狀態(tài)：事務的正常執(zhí)行不能繼續(xù)后。中止狀態(tài)：事務回滾且數(shù)據(jù)庫被恢復到事務開始前的狀態(tài)后。提交狀態(tài)：事務成功完成之后。**§10.2事務的狀態(tài)事務狀態(tài)圖已提交的或中止的事務稱為已經(jīng)結(jié)束的事務**§10.3原子性和持久性的實現(xiàn)影子數(shù)據(jù)庫方案在DBMS中：事務管理器數(shù)據(jù)庫日志和恢復管理器提供對事務原子性和持久性實現(xiàn)的支持；這是一個非常復雜的過程，我們以一個簡單但效率極低的方案為例。這個方案就是最原始的影子數(shù)據(jù)庫Shadow-Database方案，其前提條件是：某一時刻DBMS中只有一個活動事務；要處理的數(shù)據(jù)庫只是磁盤上的一個文件；磁盤上有一個稱為db-pointer指針指向該文件。**§10.3原子性和持久性的實現(xiàn)影子數(shù)據(jù)庫方案原理：在影子數(shù)據(jù)庫方案中，欲更新數(shù)據(jù)庫的事務首先創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫的一個完整拷貝；所有的更新都在新建的拷貝上進行，而原始數(shù)據(jù)庫稱為影子拷貝則原封不動。如果任何時候DBMS中的事務不得不中止：新拷貝簡單地被刪除，原始數(shù)據(jù)庫不受任何影響。如果事務執(zhí)行完成，則它的提交過程如下：首先操作系統(tǒng)確保數(shù)據(jù)庫新拷貝的緩沖區(qū)里的所有頁已被寫到磁盤上Unix系統(tǒng)中，flush命令……；在刷新完成后，db-pointer指針被修改為指向數(shù)據(jù)庫的新拷貝，而影子拷貝則被刪除。**§10.3原子性和持久性的實現(xiàn)影子數(shù)據(jù)庫方案問題的核心：只有當修改后的db-pointer指針寫到磁盤上后，事務才算是提交了。因此無論是在db-pointer指針修改之前或之后發(fā)生故障，都能保證事務的原子性和持久性。問題的核心變成了……**§10.3原子性和持久性的實現(xiàn)在文本編輯中的應用整個文本編輯過程可以看成是一個事務，事務的更新操作就是讀文件和寫文件：開始編輯之前都要復制舊文件的一個副本；所有的文本編輯操作都在這個副本上進行；不存盤退出就相當于中止事務，保留原來的舊文件，并刪除副本文件；存盤退出就相當于提交事務，保留新編輯的副本文件，并刪除舊文件。文本編輯事務的提交過程：相當于執(zhí)行文件重命名命令；文件重命名是文件系統(tǒng)上的原子操作。**§10.3原子性和持久性的實現(xiàn)影子數(shù)據(jù)庫方案的評價要復制整個數(shù)據(jù)庫、不允許并發(fā)執(zhí)行，因此效率太低；為解決其他問題提供了思路：即副本方法。數(shù)據(jù)庫一致性的實現(xiàn)在DBMS中，事務的ACID特征最終是為了保證整個數(shù)據(jù)庫的一致性，與保證單個事務的一致性不同，它的實現(xiàn)需要DBMS的：事務管理器數(shù)據(jù)庫日志和恢復管理器并發(fā)控制管理器的共同支持。并發(fā)控制的基礎和機制是什么？數(shù)據(jù)庫日志記錄什么內(nèi)容？恢復管理器是如何工作的？**§10.4故障恢復數(shù)據(jù)庫日志DBMS利用日志來保存所有更新數(shù)據(jù)庫的事務的所有操作；DBMS的恢復管理器利用日志來恢復由軟件系統(tǒng)故障如，程序的非法中斷，或硬件系統(tǒng)故障所造成的數(shù)據(jù)丟失；DBMS利用日志可以將數(shù)據(jù)庫向前恢復到最近的一致性狀態(tài)，例如：在數(shù)據(jù)庫服務器出現(xiàn)故障后：回滾未提交的事務；回滾到最后一個已提交但還未寫入磁盤的事務。**§10.4故障恢復數(shù)據(jù)庫日志的內(nèi)容存儲事務的開始BeginTrans和提交Commit；所涉及到的相關數(shù)據(jù)庫表、元組和屬性；以及執(zhí)行前和執(zhí)行后的屬性值。舉例：日志記錄插入/刪除：記錄INSERT/DELETE語句！**§10.4故障恢復數(shù)據(jù)庫日志的維護與管理當DBMS執(zhí)行事務時，自動更新日志內(nèi)容；數(shù)據(jù)庫日志本身也要做好訪問控制、安全控制和轉(zhuǎn)儲備份，以降低系統(tǒng)失敗的風險。數(shù)據(jù)庫日志的使用當系統(tǒng)發(fā)生故障時：DBMS檢查日志中所有未提交的事務，并根據(jù)日志信息執(zhí)行回滾Rollback；將日志中所有已提交事務的相關數(shù)據(jù)寫入磁盤。日志增加了DBMS處理的開銷，但對維護數(shù)據(jù)庫的一致性和恢復數(shù)據(jù)庫是非常有價值的。**§10.4故障恢復數(shù)據(jù)庫日志的結(jié)構(gòu)日志本身也是DBMS要管理的一個重要對象：其結(jié)構(gòu)是表？特殊格式的文件？例如，SQLServer將日志文件邏輯地劃分為沒有固定大小的虛擬日志文件VLF的序列，并且將所有的物理日志文件作為一個連續(xù)的文件循環(huán)使用。日志本身的結(jié)構(gòu)一般是不公開的！為什么？商家的核心技術(shù)與該技術(shù)的先進性，怕露怯？像Windows一樣留有后門？見不得人？容易破解數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)信息，從而攻擊它。**§10.4故障恢復數(shù)據(jù)庫恢復通常是指在發(fā)生故障時，將數(shù)據(jù)庫從某個不一致的狀態(tài)恢復到某個一致的狀態(tài)；數(shù)據(jù)庫恢復的基本技術(shù)：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲和日志。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲備份將數(shù)據(jù)庫信息復制到其他介質(zhì)上的過程。復制得到的備份文件稱為后援副本，簡稱副本轉(zhuǎn)儲的方式：海量轉(zhuǎn)儲全備份：每次轉(zhuǎn)儲整個數(shù)據(jù)庫；增量轉(zhuǎn)儲：只轉(zhuǎn)儲自上次轉(zhuǎn)儲后變化的數(shù)據(jù)；日志轉(zhuǎn)儲：只轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)庫日志。**§10.4故障恢復數(shù)據(jù)庫故障的類型與原因系統(tǒng)故障：軟件故障：OS、DBMS；程序中斷：APP錯誤--除數(shù)為0、非法操作；系統(tǒng)死鎖：需要回滾事務。介質(zhì)故障：硬件故障：內(nèi)存、磁盤損壞，磁盤滿等；外部因素：火災、地震、洪水等。病毒破壞：人為因素：由于訪問控制與安全措施不到位，使得病毒攻擊了數(shù)據(jù)庫，破壞了硬盤數(shù)據(jù)。**§10.4故障恢復數(shù)據(jù)庫故障的恢復事務故障：指事務在運行至正常終止點前被中止，這時恢復子系統(tǒng)應利用日志文件撤消（UNDO）此事務對數(shù)據(jù)庫已做的修改；最簡單的系統(tǒng)故障，例如死鎖。事務故障的恢復由DBMS自動完成，對用戶來說是透明的。具體的恢復步驟是：反向掃描日志文件；找出該事務的所有更新操作；對每一個更新操作做它的逆操作；一直處理到該事務的開始標記。數(shù)據(jù)庫服務器還正常運行；主要是UNDO緩存的內(nèi)容，以便后續(xù)的計算正確進行！事務所有的更新并沒有寫入磁盤，都還在緩存；檢查點不會在一個事務執(zhí)行的過程中插入執(zhí)行的。部分提交狀態(tài)與執(zhí)行過程**§10.4故障恢復數(shù)據(jù)庫故障的恢復系統(tǒng)故障：造成數(shù)據(jù)庫不一致的具體原因：未提交的事務對數(shù)據(jù)庫的更新已寫入磁盤；已提交的事務對數(shù)據(jù)庫的更新未寫入磁盤。系統(tǒng)故障的恢復步驟是：正向掃描日志文件，找出在故障發(fā)生前：已提交的事務，進入重做隊列；未提交的事務，進入撤消隊列。重做REDO與撤消UNDO：REDO：正向掃描日志文件，根據(jù)重做隊列重新完成對數(shù)據(jù)庫的更新操作；UNDO：反向掃描日志文件，根據(jù)撤消隊列執(zhí)行相關事務的逆操作。數(shù)據(jù)庫服務器已經(jīng)崩潰，以下描述的是在重新啟動系統(tǒng)后的恢復過程。**§10.4故障恢復數(shù)據(jù)庫故障的恢復介質(zhì)故障與病毒破壞：磁盤上的物理數(shù)據(jù)庫遭到破壞。介質(zhì)故障的恢復步驟是：安裝副本，使數(shù)據(jù)庫恢復到備份時的一致狀態(tài)；從故障點開始反向掃描日志文件，找出所有已提交的事務，將其加入重做堆棧；正向掃描日志文件，根據(jù)重做堆棧對每一個REDO事務從棧頂開始處理REDO事務重新實施對數(shù)據(jù)庫的更新操作；最后數(shù)據(jù)庫恢復到故障前某一時刻的一致狀態(tài)。因為是副本數(shù)據(jù)庫，所以無須UNDO操作。日志文件的存在性與可用性？日志文件的備份