随着社会的不停发展,不断地产生大量的数据。数据是一种极为有用的资源,为了利用数据中的能量,需要设计好的数据库系统来存储大量的数据。同时为了系统的高可用性,常常使用分布式数据库系统,这样能够可靠地进行负载均衡。而网络的不稳定,系统的故障是不可避免的,为了防止数据的丢失,设计可靠、高效率的数据恢复算法是非常必要的。在分布式数据库系统中,为了使各个副本节点能够达成一致性,常常使用分布式一致性算法来进行数据同步。本文通过使用Paxos算法在各个副本节点之间进行日志复制的操作,而由于Paxos算法在日志同步的时候是允许副本节点存在空洞日志的。在节点因为故障而导致的副本恢复的过程中,可以通过本地日志以及和其它副本节点的交互来达到一致性恢复。本文的主要贡献如下:1、分布式数据库系统之中,在出现高冲突日志项的场景下,本文设计优化了Redo日志项结构、日志文件结构。在日志复制的过程中,通过设计的缓存队列和优化过后的Redo日志项,在当前日志项中记录满足冲突条件的一部分日志项索引。当节点进入数据恢复状态的时候,便可以利用这些日志文件来避免对一部分空洞日志的补全操作。2、基于日志筛选的思想,研究在多副本环境中如何达成数据的一致性恢复。利用日志回放技术,设计基于Paxos的备节点恢复算法和主节点恢复算法。在日志回放的过程中,通过重新设计后的日志项来避免对冗余日志项的重放步骤,减少与其它副本节点的网络交互,因而减少了故障副本节点的数据恢复时间。3、研究基于数据访问频度的副本并发恢复技术,由于影响数据恢复的主要限制在于系统的I/O次数。在副本宕机恢复的过程中,大部分消耗的时间集中在日志页的读取,数据页的读取,以及数据页的落盘。通过设计基于数据访问频度的恢复方法,在Redo日志文件重放的过程中,避免Redo日志项对应的数据页的重复读取和落盘,减少了磁盘的输入与输出次数,因此提高了数据恢复效率。同时设计并发的恢复策略,来加快数据的恢复。最终,本文设计并且实现了一个多副本原型系统Paxos-replication,并且实现了以上的优化方案,进行了相关实验验证了恢复方法的有效性。当分布式数据库的某个副本仅仅基于本地日志进行恢复的时候,在磁盘数据库原型系统DB_SELT中实现了优化方案,并且进行了实验来验证。