论文部分内容阅读
【摘要】集中式数据库系统由一个处理器、与它相关联的数据存储设备以及其他外围设备组成，它被物理地定义到单个位置。系统提供数据处理能力，用户可以在同样的站点上操作，也可以在地理位置隔开的其他站点上通过远程终端来操作，系统及其数据管理被某个或中心站点集中控制，本文探讨了集中式数据库的事务恢复机制。
【关键词】集中式数据库；事务恢复；机制
一、事务恢复
事务是数据库管理系统（DBMS）的执行单位，事务应满足ACID（原子性，一致性，隔离性，持久性）准则。保证事务在故障时满足ACID准则的技术称为恢复。要恢复丢失的数据，数据必须有后备的复本。对于恢复，数据冗余是必需的。恢复技术大致分为下列三种：一是单纯以后备复本为基础的恢复技术。即周期性地把磁盘上的数据库转储（dump）到磁带上，磁带上的数据库复本称为后备复本。二是以后备复本和运行记录（log或journal）为基础的恢复技术。运行记录是供恢复用的数据库运行情况的记录。三是基于多复本的恢复技术。如果系统中有多个数据库复本，而且这些复本具有独立的失效模式（指各个复本不致因同一故障而一起失效），则可利用这些复本互为备份，用于恢复。近来由于硬件价格下降，在某些可靠性要求高的系统中，采用镜像磁盘技术，即数据库以双复本的形式存于两个独立的磁盘系统中。由于第二种恢复技术在数据库系统中用得最多，大部分商品化的DBMS都支持这种恢复技术，以下我们对这种恢复技术进行详细介绍。
二、基于运行记录的恢复技术
运行记录是供恢复用的数据库运行情况的记录。一般包括下列三个内容：一是前像（before image，BI）。当数据库被一个事务更新时，所涉及的物理块更新前的映像（image）称为该事务的前像。前像以物理块为单位。有了前像，如果需要，可以使数据库恢复到更新前的状态，即撤消更新，这种操作在恢复技术中称为撤消（undo）。二是后像（after image，AI）。当数据库被一个事务更新时，所涉及的物理块更新后的映像（image）称为该事务的后像。后像以物理块为单位。有了后像，即使更新的数据丢失了，仍可以使数据库恢复到更新后的状态，相当于重做一次更新，这种操作在恢复技术中称为重做（redo）。三是事务状态。记录每个事务的状态，以便在恢复时做不同的处理。每个事务从交付DBMS到结束为止，每个事务有两种可能的结局：一是经提交（commit）而结束，这标志着事务已成功地执行（这相当于all），只有在事务提交后，事务对数据库的更新才能被其它事务访问；另一结局是由于事务本身或外部的原因，事务失败，要消除事务对数据库的影响（这相当于nothing）。对事务的这种处理称为卷回（rollback或abort）。对恢复来说，不必记每个状态，但是至少要区分出一个事务是提交的，还是未提交的。当数据库失效时，可取出最近后备复本，然后根据运行记录，对未提交的事务用前像卷回，这叫向后恢复（backward recovery）；对已提交的事务，必要时用后像重做，这叫向前恢复（forward recovery）。用这种恢复技术，必须有运行记录。
三、运行记录的结构
下面列出运行记录中的一些基本内容，实际DBMS的运行记录还可能包括若干其它细节，具体结构也不一定相同：其一，活动事务表。活动事务表（active transaction list，简称为ATL）记录所有正在执行，尚未提交的事务的标识符（transaction identifier，简称TID）。其二，提交事务表。提交事务表（committed transaction list，简称CTL）记录所有已提交的事务的标识符。如果先从活动事务表中删除TID，再将TID加入提交事务表，则可能冒如下的危险：即TID刚从活动事务表中删除后，该事务的状态在系统中将无任何记录。其三，前像文件。前像文件可以看成一个堆文件，每个物理块有个块标识符（block identifier，简称BID）。设BID由TID、关系名和逻辑块号所组成，其中TID表示执行更新操作的事务，关系名表示被更新的关系，逻辑块号表示该块是关系中哪块的前像。逻辑块号在关系中是唯一的，即使一个块被删除了，它的逻辑块号也不允许重新使用。必须注意：undo操作是满足幂等（idempotent）性的，即undo（undo（undo…（x）））=undo（x）。因此，即使数据库中的某块还没有来得及更新，在恢复时对它做一次undo操作也无妨，无非在这一块上写入同样的内容而已。其四，后像文件。结构与前像文件相仿，不过其中记的是后像。在恢复时，可按提交事务表中的事务次序，按逻辑块号写入其后像。这相当于按提交的次序，重做各个事务。Redo操作也满足幂等性。
参 考 文 献
[1]简云松．数据库恢复技术探讨[J]．软件导刊．2008（8）
[2]林烈青．基于事务日志的数据库恢复机制研究[J]．现代计算机（专业版）．2009（8）
[3]陈菲．数据库复制系统的设计与实现[J]．科协论坛（下半月）．2010（1）
[4]鲍晓娟．浅谈数据库恢复技术[J]．赤峰学院学报（自然科学版）．2011（4）
【关键词】集中式数据库；事务恢复；机制
一、事务恢复
事务是数据库管理系统（DBMS）的执行单位，事务应满足ACID（原子性，一致性，隔离性，持久性）准则。保证事务在故障时满足ACID准则的技术称为恢复。要恢复丢失的数据，数据必须有后备的复本。对于恢复，数据冗余是必需的。恢复技术大致分为下列三种：一是单纯以后备复本为基础的恢复技术。即周期性地把磁盘上的数据库转储（dump）到磁带上，磁带上的数据库复本称为后备复本。二是以后备复本和运行记录（log或journal）为基础的恢复技术。运行记录是供恢复用的数据库运行情况的记录。三是基于多复本的恢复技术。如果系统中有多个数据库复本，而且这些复本具有独立的失效模式（指各个复本不致因同一故障而一起失效），则可利用这些复本互为备份，用于恢复。近来由于硬件价格下降，在某些可靠性要求高的系统中，采用镜像磁盘技术，即数据库以双复本的形式存于两个独立的磁盘系统中。由于第二种恢复技术在数据库系统中用得最多，大部分商品化的DBMS都支持这种恢复技术，以下我们对这种恢复技术进行详细介绍。
二、基于运行记录的恢复技术
运行记录是供恢复用的数据库运行情况的记录。一般包括下列三个内容：一是前像（before image，BI）。当数据库被一个事务更新时，所涉及的物理块更新前的映像（image）称为该事务的前像。前像以物理块为单位。有了前像，如果需要，可以使数据库恢复到更新前的状态，即撤消更新，这种操作在恢复技术中称为撤消（undo）。二是后像（after image，AI）。当数据库被一个事务更新时，所涉及的物理块更新后的映像（image）称为该事务的后像。后像以物理块为单位。有了后像，即使更新的数据丢失了，仍可以使数据库恢复到更新后的状态，相当于重做一次更新，这种操作在恢复技术中称为重做（redo）。三是事务状态。记录每个事务的状态，以便在恢复时做不同的处理。每个事务从交付DBMS到结束为止，每个事务有两种可能的结局：一是经提交（commit）而结束，这标志着事务已成功地执行（这相当于all），只有在事务提交后，事务对数据库的更新才能被其它事务访问；另一结局是由于事务本身或外部的原因，事务失败，要消除事务对数据库的影响（这相当于nothing）。对事务的这种处理称为卷回（rollback或abort）。对恢复来说，不必记每个状态，但是至少要区分出一个事务是提交的，还是未提交的。当数据库失效时，可取出最近后备复本，然后根据运行记录，对未提交的事务用前像卷回，这叫向后恢复（backward recovery）；对已提交的事务，必要时用后像重做，这叫向前恢复（forward recovery）。用这种恢复技术，必须有运行记录。
三、运行记录的结构
下面列出运行记录中的一些基本内容，实际DBMS的运行记录还可能包括若干其它细节，具体结构也不一定相同：其一，活动事务表。活动事务表（active transaction list，简称为ATL）记录所有正在执行，尚未提交的事务的标识符（transaction identifier，简称TID）。其二，提交事务表。提交事务表（committed transaction list，简称CTL）记录所有已提交的事务的标识符。如果先从活动事务表中删除TID，再将TID加入提交事务表，则可能冒如下的危险：即TID刚从活动事务表中删除后，该事务的状态在系统中将无任何记录。其三，前像文件。前像文件可以看成一个堆文件，每个物理块有个块标识符（block identifier，简称BID）。设BID由TID、关系名和逻辑块号所组成，其中TID表示执行更新操作的事务，关系名表示被更新的关系，逻辑块号表示该块是关系中哪块的前像。逻辑块号在关系中是唯一的，即使一个块被删除了，它的逻辑块号也不允许重新使用。必须注意：undo操作是满足幂等（idempotent）性的，即undo（undo（undo…（x）））=undo（x）。因此，即使数据库中的某块还没有来得及更新，在恢复时对它做一次undo操作也无妨，无非在这一块上写入同样的内容而已。其四，后像文件。结构与前像文件相仿，不过其中记的是后像。在恢复时，可按提交事务表中的事务次序，按逻辑块号写入其后像。这相当于按提交的次序，重做各个事务。Redo操作也满足幂等性。
参 考 文 献
[1]简云松．数据库恢复技术探讨[J]．软件导刊．2008（8）
[2]林烈青．基于事务日志的数据库恢复机制研究[J]．现代计算机（专业版）．2009（8）
[3]陈菲．数据库复制系统的设计与实现[J]．科协论坛（下半月）．2010（1）
[4]鲍晓娟．浅谈数据库恢复技术[J]．赤峰学院学报（自然科学版）．2011（4）