2010年軟考軟件設(shè)計(jì)師專題講義：數(shù)據(jù)庫知識

　　故障的種類：

　　一、事務(wù)內(nèi)部的故障

　　事務(wù)內(nèi)部的故障有的是可以通過事務(wù)程序本身發(fā)現(xiàn)的(見下面轉(zhuǎn)帳事務(wù)的例子)，有的是非預(yù)期的，不能由事務(wù)程序處理的。

　　二、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)。例如，特定類型的硬件錯(cuò)誤(CPU故障)、操作系統(tǒng)故障、DBMS代碼錯(cuò)誤、突然停電等等。這類故障影響正在運(yùn)行的所有事務(wù)，但不破壞數(shù)據(jù)庫。這時(shí)主存內(nèi)容，尤其是數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)(在內(nèi)存)中的內(nèi)容都被丟失，所有運(yùn)行事務(wù)都非正常終止。發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，一些尚未完成的事務(wù)的結(jié)果可能已送入物理數(shù)據(jù)庫，有些已完成的事務(wù)可能有一部分甚至全部留在緩沖區(qū)，尚未寫回到磁盤上的物理數(shù)據(jù)庫中，從而造成數(shù)據(jù)庫可能處于不正確的狀態(tài)。為保證數(shù)據(jù)一致性，恢復(fù)子系統(tǒng)必須在系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)讓所有非正常終止的事務(wù)回滾，強(qiáng)行撤消(UNDO)所有未完成事務(wù)。重做(Redo)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)。

　　三、介質(zhì)故障

　　系統(tǒng)故障常稱為軟故障(Soft Crash)，介質(zhì)故障稱為硬故障(Hard Crash)。硬故障指外存故障，如磁盤損壞、磁頭碰撞，瞬時(shí)強(qiáng)磁場干擾等。這類故障將破壞數(shù)據(jù)庫或部分?jǐn)?shù)據(jù)庫，并影響正在存取這部分?jǐn)?shù)據(jù)的所有事務(wù)。這類故障比前兩類故障發(fā)生的可能性小得多，但破壞性最大。

　　四、計(jì)算機(jī)病毒

　　計(jì)算機(jī)病毒是具有破壞性、可以自我復(fù)制的計(jì)算機(jī)程序。計(jì)算機(jī)病毒已成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要威脅，自然也是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要威脅。因此數(shù)據(jù)庫一旦被破壞仍要用恢復(fù)技術(shù)把數(shù)據(jù)庫加以恢復(fù)。

　　恢復(fù)策略：

　　1.事務(wù)故障的恢復(fù)

　　事務(wù)故障是指事務(wù)在運(yùn)行至正常終止點(diǎn)前被中止，這時(shí)恢復(fù)子系統(tǒng)應(yīng)利用日志文件撤消(UNDO)此事務(wù)已對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行的修改。事務(wù)故障的恢復(fù)是由系統(tǒng)自動(dòng)完成的，對用戶是透明的。系統(tǒng)的恢復(fù)步驟是：

　　⑴. 反向掃描文件日志(即從最后向前掃描日志文件)，查找該事務(wù)的更新操作。

　�、�. 對該事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作。即將日志記錄中“更新前的值”寫入數(shù)據(jù)庫。這樣，如果記錄中是插入操作，則相當(dāng)于做刪除操作(因此時(shí)“更新前的值”為空)。若記錄中是刪除操作，則做插入操作，若是修改操作，則相當(dāng)于用修改前值代替修改后值。

　�、�. 繼續(xù)反向掃描日志文件，查找該事務(wù)的其他更新操作，并做同樣處理。

　�、�. 如此處理下去，直至讀到此事務(wù)的開始標(biāo)記，事務(wù)故障恢復(fù)就完成了。

　　2.系統(tǒng)故障的恢復(fù)

　　前面已講過，系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)庫不一致狀態(tài)的原因有兩個(gè)，一是未完成事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新可能已寫入數(shù)據(jù)庫，二是已提交事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新可能還留在緩沖區(qū)沒來得及寫入數(shù)據(jù)庫。因此恢復(fù)操作就是要撤消故障發(fā)生時(shí)未完成的事務(wù)，重做已完成的事務(wù)。

　　系統(tǒng)故障的恢復(fù)是由系統(tǒng)在重新啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)完成的，不需要用戶干預(yù)。

　　系統(tǒng)的恢復(fù)步驟是：

　�、�. 正向掃描日志文件(即從頭掃描日志文件)，找出在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù)(這些事務(wù)既有BEGIN TRANSACTION記錄，也有COMMIT記錄)，將其事務(wù)標(biāo)識記入重做(REDO)隊(duì)列。同時(shí)找出故障發(fā)生時(shí)尚未完成的事務(wù)(這些事務(wù)只有BEGIN TRANSACTION記錄，無相應(yīng)的COMMIT記錄)，將其事務(wù)標(biāo)識記入撤消(UNDO)隊(duì)列。

　�、�. 對撤消隊(duì)列中的各個(gè)事務(wù)進(jìn)行撤消(UNDO)處理。

　　進(jìn)行UNDO處理的方法是，反向掃描日志文件，對每個(gè)UNDO事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作，即將日志記錄中“更新前的值”寫入數(shù)據(jù)庫。

　　⑶. 對重做隊(duì)列中的各個(gè)事務(wù)進(jìn)行重做(REDO)處理。

　　進(jìn)行REDO處理的方法是：正向掃描日志文件，對每個(gè)REDO事務(wù)重新執(zhí)行日志文件登記的操作。即將日志記錄中“更新后的值”寫入數(shù)據(jù)庫。