系统架构设计师—数据库基础篇—数据库的控制功能
文章目录
- 事务管理
- 原子性（Atomicity）
- 一致性（Consistency）
- 隔离性（Isolation）
- 持久性（Durability）
- 并发控制
- 排他型封锁（X封锁，写锁）
- 共享型封锁（S封锁，读锁）
- 备份
- 逻辑备份
- 物理备份
- 备份的类型
- 故障恢复
- 事务故障的恢复
- 系统故障的恢复
- 介质故障与病毒破坏的恢复
- 具有检查点的恢复技术
事务管理
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。
原子性（Atomicity）
- 操作
- 操作序列要么全做要么全不做。
一致性（Consistency）
- 数据
- 数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。
隔离性（Isolation）
- 执行
- 不能被其他事务打扰
持久性（Durability）
- 变化
- 一旦提交，改变就是永久的。
并发控制
排他型封锁（X封锁，写锁）
只允许一个事物，独锁某个数据，具有排他性。
- 不允许并发加写锁。
共享型封锁（S封锁，读锁）
在S封锁解除之前，不允许任何事务对S锁数据实现X锁。
- 允许并发加读锁
备份
逻辑备份
利用DBMS自带的工具软件备份和恢复数据库的内容。
物理备份
在操作系统层面上对数据库的数据文件进行备份。
| 冷备份 | 热备份 |
|---|---|
| 关闭数据库进行备份 | 不关闭数据库进行备份。可使用备份软件。 |
备份的类型
| 完全备份 | 增量备份 | 差异备份 |
|---|---|---|
| 将数据库的内容全部备份，备份所需时间较长。 | 只备份上次完全、增量或差异备份以来修改的数据。 | 备份自上次完全备份后发生变化的所有数据。 |
故障恢复
事务故障的恢复
事务故障是指，事务未运行至正常终止点前被撤销，这时恢复子系统应对此事务做撤销处理。
事务故障的恢复是由系统自动完成的，不需要用户干预，步骤如下：
- 反向扫描文件日志，查找该事务的更新操作。
- 对该事务的更新操作执行逆操作。
- 继续反向扫描日志文件，查找该事务的其他更新操作，并做同样处理。
- 如此处理下去，直至读到此事务的开始标记，事务故障恢复完成。
系统故障的恢复
系统故障发生时，造成数据库不一致状态的原因有两个：
- 由于一些未完成事务对数据库的更新已写入数据库。
- 由于一些已提交事务对数据库的更新还留在缓冲区未写入数据库。
系统故障的恢复是在重新启动时自动完成的，不需要用户干预，步骤如下：
- 正向扫描日志文件，找出在故障发生前已经提交的事务，将其事务标识记入重做（Redo）队列。同时找出故障发生时尚未完成的事务，将事务标识记入撤销（Undo）队列。
- 对撤销队列中的各个事务进行撤销处理：反向扫描日志文件，对每个Undo事务的更新操作执行逆操作。
- 对重做队列中各个事务进行重做处理：正向扫描日志文件，对每个Redo事务重新执行日志文件登记的操作。
介质故障与病毒破坏的恢复
在发生介质故障和遭病毒破坏时，磁盘上的物理数据库被破坏，这时的恢复操作可分为三步：
- 装入最新的数据库后备副本，使数据库恢复到最近一次转储时的一致性状态。
- 从故障点开始反向读日志文件，找出已提交事务标识将其记入重做队列。
- 从起始点开始正向阅读日志文件，根据重做队列中的记录，重做所有已完成事务，将数据库恢复至故障前某一时刻的已执行状态。
具有检查点的恢复技术
检查点记录的内容可包括：
- 建立检查点时刻所有正在执行的事务清单。
- 这些事务最近一个日志记录的地址。
采用检查点的恢复步骤如下：
- 找到最后一个检查点记录在日志文件中的位置，由该地址在日志文件中找到最后一个检查点记录。
- 由该检查点记录得到检查点建立时，所有正在执行的事务清单队列（A）。
- 建立重做队列（R）和撤销队列（U），将A队列放入U队列中，R队列为空。