数据库第04章

前某一时刻数据库的副本，副本中包含了数据 库中所有数据，包括系统数据和用户数据。 制做后备副本的过程称为转储，是由DBA 定期将数据库复制到磁带或另一个磁盘上，并 将这些备用的数据文本妥善地保存起来。
转储可以分为增量转储和海量转储。海量 转储是指每次转储全部数据库，而增量转储是 指每次转储上次转储后修改过的数据。 转储要用DBMS提供的专门命令，而不能 简单采用复制数据库文件的方法。转储可分为 静态转储和动态转储。
每个日志记录的内容主要包括： 事务标识（标明是哪个事务） 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（对插入操作而言， 更新后数据的新值（对删除操作而言， 此项为空值） 此项为空值）
4.2.3.2 登记日志文件（Logging）
登记日志文件时必须遵循两条原则： （1）登记的次序严格按并发事务执行的 时间次序。
如图4.3（b）所示。在本次执行中事务T2
更新了账户B，之后由于某种原因被撤消了，
但T2更新账户B的执行结果被事务T1读到了， 并在这个结果上增加了100元。最终的结果是 账户A的余额为160，账户B的余额是1050。正 确的结果应该是账户A的余额为160，账户B的
余额是1100。出错的原因在于T1读了T2撤消前
静态转储是指系统停止对外服务，不允许
用户运行事务，只进行转储操作。
动态转储是指转储期间允许用户对
数据库进行存取操作，即转储和用户事
务可以并发执行。
普通用户是无权进行转储操作的，
转储操作必须由DBA完成。当然DBA也
可以授权给其他用户，由他代为转储。
4.2.3 日志文件
日志文件是用来记录事务的每一次对数据
的中间执行结果。这种现象叫做“读脏数据”。
（3）并发执行三 L3=R1(A=260)W1(A=160)R2(B=1000)R1(B =1000)W2(B=950)R1(B=950)ROLLBACK(T1)R 假设事务T1=R1（A） W1（A）R1（B）R1（B）W1（B）。T1在执 行过程中读了两次账户B，但是发现B的两次 余额不一样，由于不知道发生了什么情况而将 T1撤消了。在这次执行中事务T1第一次读账户 B的余额为1000元，第二次读的余额为950元， 对同一个数据两次读的结果不一样，原因是在 两个读操作中间执行了其他的事务T2。这种现 象叫做“不可重复读”。
语句之间的所有SQL语句对数据库的操作撤消
掉，数据库恢复到事务执行前的状态。
4.2 恢
复
如果因为某种原因，一个事务不能 从头到尾地成功执行，数据库就处于一 个不一致性状态。这是不允许的。这时 需要将数据库恢复到事务执行前的状态。
4.2.1 故障的种类
1．事务故障及恢复
典型的事务故障是用户执行
ROLLBACK语句。
实现串行调度的调度器很容易实现。例如， 可以按照事务的第一个操作到达调度器的先后 来决定事务的执行次序，系统中只允许一个事
务在执行，其他事务的操作暂缓执行，只有当
前执行的事务提出了COMMIT或ABORT操作
时，才开始执行下一个事务。
[例4] 有两个转账事务，事务T1将账户A 中的余额减少100元，将账户B中的余额增加 100元。事务T2将账户B的余额减少50元，将账 户A的金额增加50元。假设事物开始时账户A 的余额是260元，账户B的余额是1000元。数据 库中定义的完整性限制是借贷平衡，简单地说 就是一个账户增加了一定数量的钱，其他账户 必须减少等量的钱。可以看到两个事务都满足 完整性限制。
将两个事务用读操作R（X）和写操作W （X）表示如下： T1=R1(A)W1(A)R1(B)W1(B) T2=R2(B)W2(B)R2(A)W2(A) （1）并发执行一 L1= R1(A=260) W1(A=160) R2(B=1000) R1(B=1000) W2(B=950) R2(A=160)W2(A=210) W1(B=1100)
3．介质故障与恢复 使存储在外存上的数据部分损失或全部损 失，称为介质故障。 介质故障发生后，存储在磁盘上的数据被 破坏。重启动后，数据库管理员要手工装入数 据库发生介质故障前某个时刻的副本，并将自
此时开始的所有成功事务全部重作，也就是将
这些事务已提交的结果重新记入数据库。
4.2.2 转储操作
后备副本（或后援副本）是指在故障发生
这些操作到达调度器的先后次序是：
R1(A)R2(B)W1(A)R3(C)W3(C) COMMIT(T3)
W2(B)R1(B)W1(B)COMMIT(T1)ABORT(T2)， 经过调度器的调度后，在数据库中的执行次序 是： R1(A)W1(A)R1(B)W1(B)R2(B)W2(B)UNDO(T2) R(C)3W(C)3，这样的调度就是串行调度。
1．原子性（Atomicity） 一个事务中的所有操作是一个逻辑上不可 分割的单位。
2．一致性（Consistency）
数据库处于一致性状态是指数据库中的数 据满足各种完整性规则。
3．隔离性（Isolation） 为了提高事务的吞吐率，大多数DBMS允 许同时执行多个事务，就像分时操作系统为了 充分利用系统资源，同时执行多个进程一样。
从本例中可以看到事务是类似于具
有一个入口，两个出口的一种控制结构。
COMMIT是一个出口，表示事务的所有
操作都完成了。ROLLBACK是另一个出
口，通过撤消所有的已经做过的操作达
到一个操作也没做的效果。
4.1.2 事务的特性
事务有4个特性，可以说对数据库中的数 据的保护是围绕着实现事务的特性而达到的。
（2）必须先写日志文件，后写数据库。
4.2.4 恢复过程
1．事务故障恢复 事务故障是指事务未运行至正常终止点前 被撤消，这时恢复子系统应对此事务做UNDO 处理。具体做法是：反向阅读日志文件，找出 该事务的所有更新操作，对每一个更新操作做 它的逆操作。即若记录中是插入操作，则做删 除操作。若记录中是删除操作，则做插入操作， 若是修改操作，则用修改前的值代替修改后的 值。如此处理直至读到此事务的开始标记，事 务故障恢复完成。
2．系统故障与恢复 这时内存中的信息丢失，而存储在外存储 设备上的数据未受到影响，这种情况称为系统 故障。 系统故障时，有些尚未完成的事务的结果 已写入物理数据库，系统重新启动后，恢复子 系统要把这些事务滚回（ROLLBACK）。 有些已完成事务提交的结果可能还有一部 分甚至全部留在缓冲区而未写回磁盘上的物理 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。在系统重新启动后应将 这些事务已提交的结果重新写入数据库。即重 作这些已提交的事务。
4.1 事务的概念
4.1.1 实例
[例1] 将第3章中学生—选课数据库中的英 语课的课程编号由1156修改为2256。 因为课程编号出现在表Course和表SC中， 所以要将两个表中的1156都修改为2256，而不 能只修改其中的一个表。用户必须通知DBMS， 通知的方法是将下面的两个SQL语句定义成一 个事务。
第4章 数据保护
数据库管理系统（DBMS）除了提供对数 据的查询操作和更新操作以外，还必须对数据
库中的各种操作加以监控并对数据进行保护，
如要保证对数据的操作没有违反完整性规则，
防止对数据的非法存取，防范系统故障造成的
数据丢失和数据库处于不一致性状态。
退出
4.1 事务的概念
4.2 恢
复
4.3 并发控制 4.4 完整性和安全性
3．介质故障的恢复
（1）重装转储的后援副本，使数据库恢
复到转储时的一致状态。
（2）装入转储后备份的第一个日志文件。
（3）装入下一个日志文件重复第（2）步，
直至处理完所有的日志文件，这时数据库恢复
至故障前某一时刻的一致状态。
4.3 并发控制
DBMS为了有效利用计算机的硬件资源和 数据库中的数据，允许多个事务并发执行，但 事务的并发执行可能出现诸如丢失修改、读脏 数据或不可重复读等问题，使数据库处于不一 致性状态。为了防止并发执行产生的问题， DBMS需要具备并发控制的功能。并发控制常 用的方法有封锁法、时间印法和乐观控制法， 商用的DBMS一般都采用封锁法。
事务管理器
READ(X) WRITE(X) COMMIT(T) ABORT(T)
调度器 第一部分 锁表 LOCK(X),READ(X) WRITE(X) 调度器 第二部分 READ(X) WRITE(X)
图 4.2 并发控制的组成
4.3.1 串行调度和可串行化调 度
一个串行调度就是执行完一个事务的所有 操作以后才去执行下一个事务的操作。 [例3] 有3个事务 T1=R1(A)W1(A)R1(B)W1(B)COMMIT， T2=R2(B)W2(B)ABORT，T3=R(C)3W (C)3COMMIT。
[例2]
在银行应用中，将用户A账户中的1
万元转移到用户B的账户上。
这个操作要求从用户A的账户中减掉1万元，
在用户B的账户上增加1万元。银行的业务规则
要求增加1万元和减少1万元这两个操作要么全 做，要么一个也不要做。将下面的SQL语句定 义成一个事务：
EXEC SQL UPDATE Account SET Balance = Balance + 10000 WHERE CID = 'B'； /*用户B的账户增加10 000元*/ EXEC SQL SELECT Balance INTO ：C_Balance /* 取出用户A的余额，放到变量C_Balance中*/ FROM Account WHERE CID = 'A'；
4．持久性（Durability）
一个事务一旦完成了全部操作，它对数据 库的所有更新操作的结果应反映到数据库中。 事务的这4个特性一般简称为事务的ACID 特性。
4.1.3 SQL中的事务控制