《SQL Server 数据库技术》课程PPT教学课件：第11章 数据库恢复技术与SQL Server的数据恢复机制

叫意库您线术与6e的饥制 111故障的种类 112数据恢复的实现技步斜谁步 11.3数据库恢复策菥 11.4 SQL Server的数据备份和数据恢复机制 2021/1/21

第11章 数据库恢复技术与SQL Server的数据恢复机制 2021/1/21 11.1 故障的种类 11.2 数据恢复的实现技术 11.3 数据库恢复策略 11.4 SQL Server的数据备份和数据恢复机制

叫意库您线术与6e的饥制 111故障的种类 数据库系统中发生的故障是多种多样的,大致可以归结为以 下几类: 令事务内部故障 事务内部故障有的可以通过事务程序本身发现,但是更多的 则是非预期的,它们不能由事务处理程序处理。例如运算溢出 并发事务发生死锁而被选中撤消该事务、违反了某些完整性限制 事务故障意味着事务没有达到预期的终点( COMMIT或显式的 ROLLBACK),因此数据库可能处于不正确状态。恢复程序的任务就 是在不影响其他事务运行的情况下,强行回滚( ROLLBACK)该事务, 即撤消该事务已经作出的任何对数据库的修改,使得该事务好像 根本没有启动一样。这类恢复操作称为事务撤消(UNDO) 2021/1/21

第11章 数据库恢复技术与SQL Server的数据恢复机制 2021/1/21 11.1故障的种类 数据库系统中发生的故障是多种多样的，大致可以归结为以 下几类： ❖ 事务内部故障 事务内部故障有的可以通过事务程序本身发现，但是更多的 则是非预期的，它们不能由事务处理程序处理。例如运算溢出、 并发事务发生死锁而被选中撤消该事务、违反了某些完整性限制 等。 事务故障意味着事务没有达到预期的终点(COMMIT或显式的 ROLLBACK)，因此数据库可能处于不正确状态。恢复程序的任务就 是在不影响其他事务运行的情况下，强行回滚 (ROLLBACK)该事务， 即撤消该事务已经作出的任何对数据库的修改，使得该事务好像 根本没有启动一样。这类恢复操作称为事务撤消(UNDO)

叫意库您线术与6e的饥制 令系统故障 系统故障是指造成系统停止运转,必须重新启动系统的任何 事件。例如,特定类型的硬件故障、操作系统故障、DBMS代码 错误、数据库服务器出错以及其他自然原因等。 系统故障主要有两种情况: ■发生故障时,一些尚未完成的事务的部分结果已送入物理数 据库,从而造成数据库可能处于不正确的状态 为保证数据一致性,需要清除这些事务对数据库的所有修改。 在这种情况下,恢复子系统必须在系统重新启动时让所有非正常终 止的事务回滚,强行撤消(UND0所有未完成的事务。 发生系统故障时,有些已完成的事务有一部分甚至全部留在 缓冲区,尚未写回到磁盘上的物理数据库中 系统故障使得这些事务对数据库的修改部分或全部丢失,这也 会使数据库处于不一致状态,因此应将这些事务已提交的结果重新 写人数据库。这种情况下,系统重新启动后,恢复子系统除了需要 撤消所有未完成的事务外,还需要重做(REDO所有已提交的事务, 以使数据库真正恢复到一致状态。 2021/1/21

第11章 数据库恢复技术与SQL Server的数据恢复机制 2021/1/21 ❖ 系统故障 系统故障是指造成系统停止运转,必须重新启动系统的任何 事件。例如，特定类型的硬件故障、操作系统故障、DBMS代码 错误、数据库服务器出错以及其他自然原因等。 系统故障主要有两种情况： ▪ 发生故障时，一些尚未完成的事务的部分结果已送入物理数 据库，从而造成数据库可能处于不正确的状态。 为保证数据一致性，需要清除这些事务对数据库的所有修改。 在这种情况下，恢复子系统必须在系统重新启动时让所有非正常终 止的事务回滚，强行撤消(UNDO)所有未完成的事务。 ▪ 发生系统故障时，有些已完成的事务有一部分甚至全部留在 缓冲区，尚未写回到磁盘上的物理数据库中。 系统故障使得这些事务对数据库的修改部分或全部丢失，这也 会使数据库处于不一致状态，因此应将这些事务已提交的结果重新 写人数据库。这种情况下，系统重新启动后，恢复子系统除了需要 撤消所有未完成的事务外，还需要重做(REDO)所有已提交的事务， 以使数据库真正恢复到一致状态

叫意库您线术与6e的饥制 介质故障 介质故障指外存故障,例如磁盘损坏、磁头碰撞、瞬时磁场干 扰等。这类故障会破坏数据库或部分数据,并影响正在存取这部分 数据的所有事务。介质故障虽然发生的可能性较小,但是它的破坏 性却是最大的,有时会造成数据的无法恢复 令计算机病毒 计算机病毒是一种人为的故障或破坏,它是由一些人恶意的编 制的计算机程序。这种程序与其他程序不同,它可以像微生物学所 称的病毒一样进行繁殖和传播,并造成对计算机系统包括数据库系 统的破坏。 令用户操作错误 在某些情况下,由于用户有意或无意的操作也可能删除数据库 中的有用的数据或加入错误的数据,这同样会造成一些潜在的故障。 2021/1/21

第11章 数据库恢复技术与SQL Server的数据恢复机制 2021/1/21 ❖ 介质故障 介质故障指外存故障，例如磁盘损坏、磁头碰撞、瞬时磁场干 扰等。这类故障会破坏数据库或部分数据，并影响正在存取这部分 数据的所有事务。介质故障虽然发生的可能性较小，但是它的破坏 性却是最大的，有时会造成数据的无法恢复。 ❖ 计算机病毒 计算机病毒是一种人为的故障或破坏，它是由一些人恶意的编 制的计算机程序。这种程序与其他程序不同，它可以像微生物学所 称的病毒一样进行繁殖和传播，并造成对计算机系统包括数据库系 统的破坏。 ❖ 用户操作错误 在某些情况下，由于用户有意或无意的操作也可能删除数据库 中的有用的数据或加入错误的数据，这同样会造成一些潜在的故障

叫意库您线术与6e的饥制 11.2数据恢复的实现技术 数据恢复涉及两个关键问题:建立备份数据、利用这些备份 数据实施数据库恢复。数据恢复最常用的技术是建立数据转储和 利用日志文件。 1.2.1数据转储 数据转储是数据库恢复中采用的基本技术。数据转储就是数 据库管理员(DBA)定期地将整个数据库复制到其他存储介质(如 磁带或非数据库所在的另外磁盘)上保存形成备用文件的过程。 这些备用的数据文件称为后备副本或后援副本。当数据库遭到破 坏后可以将后备副本重新装入,并重新执行自转储以后的所有更 新事务。 数据转储是十分耗费时间和资源的,不能频繁进行。数据库 管理员(DBA)应该根据数据库使用情况确定一个适当的转储周期 和转储策略。数据转储有以下几类。 2021/1/21

第11章 数据库恢复技术与SQL Server的数据恢复机制 2021/1/21 11.2 数据恢复的实现技术 数据恢复涉及两个关键问题：建立备份数据、利用这些备份 数据实施数据库恢复。数据恢复最常用的技术是建立数据转储和 利用日志文件。 11.2.1 数据转储 数据转储是数据库恢复中采用的基本技术。数据转储就是数 据库管理员（DBA）定期地将整个数据库复制到其他存储介质（如 磁带或非数据库所在的另外磁盘）上保存形成备用文件的过程。 这些备用的数据文件称为后备副本或后援副本。当数据库遭到破 坏后可以将后备副本重新装入，并重新执行自转储以后的所有更 新事务。 数据转储是十分耗费时间和资源的，不能频繁进行。数据库 管理员（DBA）应该根据数据库使用情况确定一个适当的转储周期 和转储策略。数据转储有以下几类

叫意库您线术与6e的饥制 ◆静态转储和动态转储 ■静态转储 静态转储是指在转储过程中,系统不运行其他事务,专门 进行数据转储工作。 ■动态转储 动态转储是指在转储过程中,允许其他事务对数据库进行 存取或修改操作的转储方式 由于动态转储是动态地进行的,这样后备副本中存储的就可 能是过时的数据。因此,有必要把转储期间各事务对数据库的修 改活动登记下来,建立日志文件 Log File),使得后援副本加上 日志文件能够把数据库恢复到某一时刻的正确状态。 2021/1/21

第11章 数据库恢复技术与SQL Server的数据恢复机制 2021/1/21 ❖ 静态转储和动态转储 ▪ 静态转储 静态转储是指在转储过程中，系统不运行其他事务，专门 进行数据转储工作。 ▪ 动态转储 动态转储是指在转储过程中，允许其他事务对数据库进行 存取或修改操作的转储方式。 由于动态转储是动态地进行的，这样后备副本中存储的就可 能是过时的数据。因此，有必要把转储期间各事务对数据库的修 改活动登记下来，建立日志文件(Log File)，使得后援副本加上 日志文件能够把数据库恢复到某一时刻的正确状态

叫意库您线术与6e的饥制 令海量转储和增量转储 海量转储 海量转储是指每次转储全部数据库。海量转储能够得到后备 副本,利用后备副本能够比较方便地进行数据恢复工作。但对 于数据量大和更新频率高的数据库,不适合频繁地进行海量转 储 ■增量转储 增量转储是指每次只转储上一次转储后更新过的数据。增量 转储适用于数据库较大、但是事务处理又十分频繁的数据库系 统 由于数据转储可在动态和静态两种状态下进行,因此数据转储方 法可以分为4类:动态海量转储、动态增量转储、静态海量转储和静 态增量转储 2021/1/21

第11章 数据库恢复技术与SQL Server的数据恢复机制 2021/1/21 ❖ 海量转储和增量转储 ▪ 海量转储 海量转储是指每次转储全部数据库。海量转储能够得到后备 副本，利用后备副本能够比较方便地进行数据恢复工作。但对 于数据量大和更新频率高的数据库，不适合频繁地进行海量转 储。 ▪ 增量转储 增量转储是指每次只转储上一次转储后更新过的数据。增量 转储适用于数据库较大、但是事务处理又十分频繁的数据库系 统。 由于数据转储可在动态和静态两种状态下进行，因此数据转储方 法可以分为4类：动态海量转储、动态增量转储、静态海量转储和静 态增量转储

叫意库您线术与6e的饥制 122登记日志文件 令日志文件的格式和内容 日志文件是用来记录对数据库的更新操作的文件。不同的数据 库系统采用的日志文件格式不完全相同。日志文件主要有以记录 为单位的日志文件和以数据块为单位的日志文件。 以记录为单位的日志文件中需要登记的内容包括:每个事务的 开始 (BEGIN TRANSACTIO0N)标记、结束( COMMIT或 ROLLBACK)标记和 所有更新操作,这些内容均作为日志文件中的一个日志记录(Log Record)。对于更新操作的日志记录,其内容主要包括:事务标识 表明是哪个事务)、操作的类型(插入、删除或修改)、操作对象 记录内部标识)、更新前数据的旧值(插入操作,该项为空)及更 新后数据的新值(删除操作,该项为空) 以数据块为单位的日志文件内容包括事务标识和更新的数据块。 由于更新前后的各数据块都放入了日志文件,所以操作的类型和 操作对象等信息就不必放入日志记录。 2021/1/21

第11章 数据库恢复技术与SQL Server的数据恢复机制 2021/1/21 11.2.2 登记日志文件 ❖ 日志文件的格式和内容 日志文件是用来记录对数据库的更新操作的文件。不同的数据 库系统采用的日志文件格式不完全相同。日志文件主要有以记录 为单位的日志文件和以数据块为单位的日志文件。 以记录为单位的日志文件中需要登记的内容包括：每个事务的 开始(BEGIN TRANSACTION)标记、结束(COMMIT或ROLLBACK)标记和 所有更新操作，这些内容均作为日志文件中的一个日志记录(Log Record)。对于更新操作的日志记录，其内容主要包括：事务标识 (表明是哪个事务)、操作的类型(插入、删除或修改)、操作对象 (记录内部标识)、更新前数据的旧值(插入操作，该项为空)及更 新后数据的新值(删除操作，该项为空)。 以数据块为单位的日志文件内容包括事务标识和更新的数据块。 由于更新前后的各数据块都放入了日志文件，所以操作的类型和 操作对象等信息就不必放入日志记录

叫意库您线术与6e的饥制 今日志文件的作用 日志文件能够用来进行事务故障恢复、系统故障恢复,并能够 协助后备副本进行介质故障恢复。当数据库文件毁坏后,可重新 装入后援副本把数据库恢复到转储结束时刻的正确状态,再利用 建立的日志文件,可以把已完成的事务进行重做处理,而对于故 障发生时尚未完成的事务则进行撤消处理,这样不用运行应用程 序就可把数据库恢复到故障前某一时刻的正确状态。 令登记日志文件 Logging) 是登记的次序严格按事务执行的时间次序;二是必须先 为保证数据库的可恢复性,登记日志文件时必须遵循两条原则: 文件,后写数据库 2021/1/21

第11章 数据库恢复技术与SQL Server的数据恢复机制 2021/1/21 ❖ 日志文件的作用 日志文件能够用来进行事务故障恢复、系统故障恢复，并能够 协助后备副本进行介质故障恢复。当数据库文件毁坏后，可重新 装入后援副本把数据库恢复到转储结束时刻的正确状态，再利用 建立的日志文件，可以把已完成的事务进行重做处理，而对于故 障发生时尚未完成的事务则进行撤消处理，这样不用运行应用程 序就可把数据库恢复到故障前某一时刻的正确状态。 ❖ 登记日志文件(Logging) 为保证数据库的可恢复性，登记日志文件时必须遵循两条原则： 一是登记的次序严格按事务执行的时间次序；二是必须先写日志 文件，后写数据库

叫意库您线术与6e的饥制 11.3数据库恢复策略 当系统运行过程中发生故障时,利用数据库后备副本和日志文件就可 以将数据库恢复到故障前的某个一致性状态。不同故障其恢复策略和方 法也不一样。 心事务故障的恢复 当发生事务故障时,恢复子系统应利用日志文件撤消(UNDO此事务已 对数据库进行的修改。事务故障的恢复通常是由系统自动完成的,用户 并不知道系统是如何进行事务恢复的。 系统的恢复步骤是: (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 人数据库。如果记录中是插入操作,则相当于做删除操作;若记录中是 删除操作,则做插入操作;若是修改操作,则相当于用修改前的值代替 修改后的值 (3)重复执行(1)和(2),恢复该事务的其他更新操作,直至读到该事务的 开始标记,事务故障恢复就完成了。 2021/1/21

第11章 数据库恢复技术与SQL Server的数据恢复机制 2021/1/21 11.3 数据库恢复策略 当系统运行过程中发生故障时，利用数据库后备副本和日志文件就可 以将数据库恢复到故障前的某个一致性状态。不同故障其恢复策略和方 法也不一样。 ❖ 事务故障的恢复 当发生事务故障时，恢复子系统应利用日志文件撤消(UNDO)此事务已 对数据库进行的修改。事务故障的恢复通常是由系统自动完成的，用户 并不知道系统是如何进行事务恢复的。 系统的恢复步骤是： (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 人数据库。如果记录中是插入操作，则相当于做删除操作；若记录中是 删除操作，则做插入操作；若是修改操作，则相当于用修改前的值代替 修改后的值。 (3)重复执行(1)和(2)，恢复该事务的其他更新操作，直至读到该事务的 开始标记，事务故障恢复就完成了