数据库系统概论第七章数据库恢复技术

数据库恢复技术及其实现方法数据库恢复技术是数据库管理系统中的核心功能之一，它负责将数据库从故障或者错误中恢复并使其重新可用。

在现代社会中，数据库的重要性不言而喻，因此数据库恢复技术的研究和实践显得尤为重要。

本文将介绍数据库恢复技术的一些常见方法及其实现方式，以期对读者有所帮助。

一、日志恢复技术日志恢复技术是一种常见的数据库恢复方法，它通过事务日志（transaction log）记录以及回滚操作，实现数据库的恢复。

在数据库系统中，事务日志记录了每个事务所执行的操作，包括数据的插入、修改和删除等。

通过事务日志，可以回溯到数据库发生错误前的状态，从而进行恢复。

实现方式：1. 重做（Redo）恢复：该方法是通过重新执行已经提交的事务日志来进行恢复。

当数据库发生故障时，系统会检查事务日志中未提交的事务并将其重新执行，以保证数据库的一致性和完整性。

2. 撤销（Undo）恢复：与重做恢复相反，撤销恢复是对未提交的事务进行回滚操作，将其撤回到故障发生前的状态。

通过撤销恢复，数据库可以回滚到一个更稳定的状态。

二、快照（Snapshot）恢复技术快照恢复技术是另一种常见的数据库恢复方法，它通过保存数据库的快照（即某个时间点的数据库状态）来实现恢复。

当数据库发生故障时，可以将数据库恢复到之前某个时间点的快照状态，从而达到修复的目的。

实现方式：1. 冷备份（Cold Backup）：该方法是在数据库关闭的情况下进行备份，通过将数据库文件复制到其他位置来保存数据库的快照。

当数据库发生故障时，可以使用备份文件来还原数据库。

2. 热备份（Hot Backup）：与冷备份不同，热备份是在数据库运行期间进行备份，而不需要关闭数据库。

通过使用特殊的备份工具，可以在数据库运行的同时备份数据库文件，并保持数据库的一致性。

三、镜像（Mirroring）恢复技术镜像恢复技术是一种高可用性的数据库恢复方法，它通过实时复制数据库到备份服务器中，以实现快速恢复。

数据库恢复技术---恢复内容开始---数据库恢复技术事务：是⽤户定义的⼀个数据库操作序列，这些操作要么全做，要么全不做，是⼀个不可分割的⼯作单位。

事物的 ACID 特性：原⼦性、⼀致性、隔离性、持续性。

恢复的实现技术：建⽴冗余数据 -> 利⽤冗余数据实施数据库恢复。

建⽴冗余数据常⽤技术：数据转储（动态海量转储、动态增量转储、静态海量转储、静态增量转储）、登记⽇志⽂件。

ACID特性1. 原⼦性（Atomicity）⼀个原⼦事务要么完整执⾏，要么⼲脆不执⾏。

这意味着，⼯作单元中的每项任务都必须正确执⾏。

如果有任⼀任务执⾏失败，则整个⼯作单元或事务就会被终⽌。

即此前对数据所作的任何修改都将被撤销。

如果所有任务都被成功执⾏，事务就会被提交，即对数据所作的修改将会是永久性的。

2. ⼀致性（Consistency）⼀致性代表了底层数据存储的完整性。

它必须由事务系统和应⽤开发⼈员共同来保证。

事务系统通过保证事务的原⼦性，隔离性和持久性来满⾜这⼀要求; 应⽤开发⼈员则需要保证数据库有适当的约束(主键，引⽤完整性等)，并且⼯作单元中所实现的业务逻辑不会导致数据的不⼀致(即，数据预期所表达的现实业务情况不相⼀致)。

例如，在⼀次转账过程中，从某⼀账户中扣除的⾦额必须与另⼀账户中存⼊的⾦额相等。

3. 隔离性（Isolation）隔离性意味着事务必须在不⼲扰其他进程或事务的前提下独⽴执⾏。

换⾔之，在事务或⼯作单元执⾏完毕之前，其所访问的数据不能受系统其他部分的影响。

当我们编写了⼀条 update 语句，提交到数据库的⼀刹那间，有可能别⼈也提交了⼀条 delete 语句到数据库中。

也许我们都是对同⼀条记录进⾏操作，可以想象，如果不稍加控制，就会出⼤⿇烦来。

我们必须保证数据库操作之间是“隔离”的（线程之间有时也要做到隔离），彼此之间没有任何⼲扰。

4. 持久性（Durability）持久性表⽰在某个事务的执⾏过程中，对数据所作的所有改动都必须在事务成功结束前保存⾄某种物理存储设备。

数据库恢复的基本技术数据库恢复是指在数据库发生故障或损坏后，通过一系列的技术手段将数据库恢复到正常运行状态的过程。

数据库恢复技术主要包括备份和恢复、事务日志恢复以及物理和逻辑恢复等。

本文将分别介绍这些基本的数据库恢复技术。

1.备份和恢复技术备份和恢复是数据库恢复的最基本方法。

备份指将数据库的原始数据或者副本复制到其他存储介质中，以防止原始数据丢失或损坏。

常见的备份方式包括完全备份和增量备份。

完全备份是将整个数据库完全复制到备份介质，而增量备份则是只备份自上次备份以来发生变化的数据。

当数据库发生故障时，可以通过还原备份数据来恢复数据库。

2.事务日志恢复技术事务日志是数据库中记录每一次事务操作的日志，包括事务开始、事务结束和对数据库进行的修改操作。

事务日志恢复技术是通过分析事务日志记录来实现数据库的恢复。

当数据库发生故障时，可以通过重放事务日志中的操作来恢复数据库到故障发生前的状态。

事务日志恢复主要包括正向恢复和反向恢复两种方式。

正向恢复是从备份数据开始，按照日志记录的顺序逐步重放操作，直到故障点之后的操作。

反向恢复则是从故障点开始，按照日志记录的顺序逐步撤销操作，直到备份数据的状态。

3.物理恢复技术物理恢复是指将数据库的物理文件从损坏或错误状态恢复到正常状态的过程。

常见的物理恢复技术包括点备份和增量备份恢复、崩溃恢复以及校验和恢复等。

点备份和增量备份恢复是通过使用备份数据和增量备份数据来恢复数据库。

崩溃恢复是指在数据库崩溃、主机断电等突发情况下，通过恢复到最后一次一致状态来保护数据的完整性。

校验和恢复是通过校验和验证来检测和纠正物理文件的错误，以保证数据的一致性和完整性。

4.逻辑恢复技术逻辑恢复是指通过使用数据库的逻辑结构和操作来恢复数据库。

常见的逻辑恢复技术包括数据导入和导出、数据转换以及数据修复等。

数据导入和导出是将数据库中的数据导出为文本文件或其他格式，然后再将导出的数据导入到数据库中。

数据转换是指将数据库中的数据转换为其他数据库或应用程序所需的格式。

数据库恢复技术随着信息技术的不断发展，数据库已经成为了现代企业管理的重要工具。

然而，在日常使用过程中，数据库可能会遭受各种各样的损坏，导致数据丢失或者无法访问。

为了保障数据的安全，数据库恢复技术变得越来越重要。

本文将介绍数据库恢复技术的基本概念、常见故障类型和恢复方法，希望能够为读者提供帮助。

一、基本概念1.1 数据库恢复数据库恢复是指在数据库发生故障或者出现数据丢失的情况下，通过一系列的操作和技术手段，将数据库恢复到之前的状态或者尽可能地恢复数据。

数据库恢复是保障数据安全的重要手段，也是数据库管理人员必须掌握的技能之一。

1.2 数据库故障数据库故障是指数据库的硬件或者软件出现了问题，导致数据库无法正常工作或者数据丢失。

常见的数据库故障包括硬件故障、软件故障、人为错误等。

1.3 数据库备份数据库备份是指将数据库的数据和日志文件复制到另一个存储介质中，以便在数据库损坏或者数据丢失的情况下进行数据恢复。

数据库备份是数据库恢复的重要前提，也是保障数据安全的有效手段。

二、常见故障类型2.1 硬件故障硬件故障是指数据库服务器的硬件设备出现了问题，导致数据库无法正常工作。

常见的硬件故障包括硬盘故障、电源故障、内存故障等。

硬件故障可能导致数据丢失或者无法访问，需要通过数据库恢复技术进行修复。

2.2 软件故障软件故障是指数据库管理系统出现了问题，导致数据库无法正常工作。

常见的软件故障包括操作系统崩溃、数据库软件崩溃、网络故障等。

软件故障可能导致数据丢失或者无法访问，需要通过数据库恢复技术进行修复。

2.3 人为错误人为错误是指数据库管理人员或者用户在使用数据库的过程中出现了错误，导致数据丢失或者无法访问。

常见的人为错误包括误删除数据、误修改数据等。

人为错误可能导致数据丢失或者无法访问，需要通过数据库恢复技术进行修复。

三、恢复方法3.1 数据库备份恢复数据库备份恢复是指通过已经备份的数据库数据和日志文件，将数据库恢复到之前的状态。

一、数据库恢复理论知识1、数据库恢复：DBMS必须具有把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能。

2、数据库恢复机制包括“一个数据库恢复子系统”和“一套特定的数据结构”。

而其基本原理是重复存储数据，即“数据冗余（data redundancy）”3、恢复机制涉及两个关键的问题①如何建立冗余数据。

②如何利用这些冗余数据实施数据库恢复。

4、建立冗余数据最常用（也是最基本）的技术就是：数据转储和登陆日志文件。

（一般两种技术一起使用）5、基本概念①数据转储：DBA（Database Administrator）定期地将整个数据库复制到磁带或另一个磁盘上保存起来的过程。

这些备用的数据文本称为后备副本或后援副本举例子:假定有三个瞬时时间t1<t2<t3。

其中t1时刻DBMS停止事务的运行而开始进行数据的转储，在到达时间t2的时候转储完毕，当到达t3的时候数据库发生故障，因此为了恢复到数据库发生故障的前一刻t（即t2<t<t3），DBA就要重装数据库后备副本，将数据库恢复到t2时刻的状态，然后重新运行自t2时刻到t3时刻的所有更新事务，这样子就可以完成数据库的恢复。

值得注意的是：转储是十分消耗时间和资源的，所以一般不会频繁运行，一般转储周期（为几小时、几天、也可以是几个月）还得选择适合你当前数据库的那个时间。

从上面中的介绍可以看出：转储需要在停止了所有事务时才可以进行，这种情况我们称之为“静态转储”，为了克服这种转储，数据库另有一种方式为“动态转储”，即转储和用户事务可以并发执行，而且能够恢复到用户事务更新到故障的前一刻。

转储的时候会涉及数据的多少问题：因此会有“海量转储”和“增量转储”两种方式。

海量：即每一次转储全部的数据，而增量：每一次只转储上一次转储后的更新过的数据。

用一张表来简单描述为：②登录日志文件（可以协助或备副本进行介质故障恢复）基本概念：日志文件：是用来记录事务对数据库的更新操作的文件。

数据库系统原理与设计习题集第一章绪论一、选择题1. DBS是采用了数据库技术的计算机系统，DBS是一个集合体，包含数据库、计算机硬件、软件和（）。

A. 系统分析员B. 程序员C. 数据库管理员D. 操作员2. 数据库（DB），数据库系统（DBS）和数据库管理系统（DBMS）之间的关系是（）。

A. DBS包括DB和DBMSB. DBMS包括DB和DBSC. DB包括DBS和DBMSD. DBS就是DB，也就是DBMS3. 下面列出的数据库管理技术发展的三个阶段中，没有专门的软件对数据进行管理的是（）。

I．人工管理阶段II．文件系统阶段III．数据库阶段A. I 和IIB. 只有IIC. II 和IIID. 只有I4. 下列四项中，不属于数据库系统特点的是（）。

A. 数据共享B. 数据完整性C. 数据冗余度高D. 数据独立性高5. 数据库系统的数据独立性体现在（）。

A.不会因为数据的变化而影响到应用程序B.不会因为系统数据存储结构与数据逻辑结构的变化而影响应用程序C.不会因为存储策略的变化而影响存储结构D.不会因为某些存储结构的变化而影响其他的存储结构6. 描述数据库全体数据的全局逻辑结构和特性的是（）。

A. 模式B. 内模式C. 外模式D. 用户模式7. 要保证数据库的数据独立性，需要修改的是（）。

A. 模式与外模式B. 模式与内模式C. 三层之间的两种映射D. 三层模式8. 要保证数据库的逻辑数据独立性，需要修改的是（）。

A. 模式与外模式的映射B. 模式与内模式之间的映射C. 模式D. 三层模式9. 用户或应用程序看到的那部分局部逻辑结构和特征的描述是（），它是模式的逻辑子集。

A.模式B. 物理模式C. 子模式D. 内模式10.下述（）不是DBA数据库管理员的职责。

A.完整性约束说明B. 定义数据库模式C.数据库安全D. 数据库管理系统设计选择题答案：(1) C (2) A (3) D (4) C (5) B(6) A (7) C (8) A (9) C (10) D二、简答题１．试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。

简述数据库恢复的基本技术
数据库恢复的基本技术是指在数据库系统发生故障或者数据丢失时，通过一系列的操作手段将数据库恢复到正常使用状态的过程。

以下是数据库恢复的基本技术：
1. 数据备份：定期对数据库进行备份，将数据以某种形式存储在其他介质中，以备发生故障时进行恢复。

2. 日志记录：数据库系统会记录每一次对数据库的修改操作，并将这些日志记录到一个特定的日志文件中。

日志记录技术可以用来跟踪修改操作，并在发生故障时用于恢复。

3. 事务回滚：当发生故障或者某些操作失败时，可以通过回滚操作将数据库恢复到事务开始之前的状态。

4. 快照技术：数据库系统可以在某个时间点上将数据库保存为一个快照，当数据库发生故障时，可以将数据库恢复到这个快照的状态。

5. 崩溃恢复：当数据库系统发生崩溃或者电源故障等严重故障时，可以通过检查日志文件并进行恢复操作，将数据库恢复到一致的状态。

6. 冷备份和热备份：冷备份是在数据库系统关闭状态下进行备份，而热备份是在数据库系统运行状态下进行备份。

热备份可以减少数据库的停机时间，但需要特殊的技术支持。

7. RAID技术：RAID（冗余磁盘阵列）技术可以通过将数据分散存储在多个磁盘上，提高数据的冗余性和可靠性，从而增加数据库恢复的成功率。

这些基本技术可以根据具体的需求和数据库系统的特点进行组合和调整，以实现高效、可靠的数据库恢复。

数据库恢复技术 什么是事务 事务(Transaction)是用户定义的一个数据库操作 序列，这些操作要么全做，要么全不做，是一个 不可分割的工作单位

事务和程序是两个概念 在关系数据库中，一个事务可以是一条SQL语 句，一组SQL语句或整个程序

一个应用程序通常包含多个事务 事务是恢复和并发控制的基本单位

事务结束 COMMIT 事务正常结束 提交事务的所有操作（读+更新） 事务中所有对数据库的更新永久生效

ROLLBACK 事务异常终止 事务运行的过程中发生了故障，不能继续执行 回滚事务的所有更新操作 事务滚回到开始时的状态

事务的特性(ACID特性) 原子性（Atomicity） 事务是数据库的逻辑工作单位 事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做

一致性（Consistency） 事务执行的结果必须是使数据库从一个 一致性 状态变到另一个一致性状态

一致性状态： 数据库中只包含成功事务提交的结果 不一致状态： 数据库中包含失败事务的结果

隔离性（Isolation） 对并发执行而言一个事务的执行不能被其他事务 干扰

一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事 务是隔离的

并发执行的各个事务之间不能互相干扰

持续性（Durability ） 持续性也称永久性（Permanence） 一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就 应该是永久性的。

接下来的其他操作或故障不应该对其执行结果有 任何影响。

故障 故障原因 计算机硬件故障 系统软件和应用软件的错误 操作员的失误 恶意的破坏 故障的影响 运行事务非正常中断 破坏数据库

故障的种类 事务故障 系统故障 介质故障 计算机病毒

恢复操作的基本原理 恢复操作的基本原理：冗余 利用存储在系统其它地方的冗余数据来重建数据 库中已被破坏或不正确的那部分数据

恢复的实现技术 数据转储（backup） 登录日志文件（logging）

数据库恢复技术在当今数字化的时代，数据已经成为了企业和个人的重要资产。

数据库作为存储和管理数据的核心系统，其可靠性和可用性至关重要。

然而，由于各种原因，如硬件故障、软件错误、人为误操作、自然灾害等，数据库可能会遭受损坏或丢失数据，这时候数据库恢复技术就显得尤为重要。

数据库恢复技术的目标是将数据库从故障或损坏的状态恢复到一个一致、可用的状态，尽可能减少数据的丢失和业务的中断。

为了实现这一目标，数据库管理系统通常会采用一系列的机制和策略，包括备份与恢复、日志记录、错误检测与纠正等。

备份是数据库恢复的基础。

常见的备份方式有完全备份、增量备份和差异备份。

完全备份会将整个数据库的数据和结构完整地复制一份，这种备份方式简单直接，但备份时间长，占用存储空间大。

增量备份则只备份自上次备份以来发生变化的数据，差异备份则备份自上次完全备份以来发生变化的数据。

通过合理地组合使用这些备份方式，可以在备份效率和恢复效果之间取得平衡。

日志记录是数据库恢复的关键。

数据库在运行过程中，会将所有的操作记录在日志中，包括数据的插入、修改、删除等。

这些日志不仅可以用于恢复数据库，还可以用于故障诊断和审计。

当数据库发生故障时，通过分析日志，可以确定故障发生的时间点和操作，从而进行相应的恢复处理。

在数据库恢复过程中，错误检测与纠正是必不可少的环节。

数据库管理系统会不断地检测数据库的一致性和完整性，如果发现错误，会尝试自动纠正。

例如，当发现某个数据块损坏时，会尝试从备份中恢复该数据块或者使用纠错码进行修复。

除了上述基本的恢复技术，还有一些高级的恢复技术，如基于快照的恢复、远程备份与恢复等。

快照是数据库在某个特定时间点的一致性映像，可以快速地将数据库恢复到快照创建时的状态。

远程备份与恢复则可以在本地数据库遭受严重损坏时，从远程的备份中心恢复数据，提高了数据的安全性和可用性。

然而，数据库恢复技术并不是万能的，在实际应用中还面临着一些挑战。

首先，备份和恢复的时间窗口是一个重要的问题。