第7章事務(wù)管理(已修改)
2025-08-01 12:27 本頁(yè)面
【正文】 第 7章 事務(wù)管理 ? 恢復(fù) ——保證事務(wù)在并發(fā)執(zhí)行時(shí)滿足 ACID準(zhǔn)則的技術(shù)。 ? 并發(fā)控制 ——保證事務(wù)在并發(fā)執(zhí)行時(shí)滿足ACID準(zhǔn)則的技術(shù)。 事務(wù)管理（ transaction management）： 恢復(fù)引論 故障的可能性總是存在的。解決故障的措施有二：一是盡可能 提高可靠性 ；二是 恢復(fù) 。 這里主要討論發(fā)生故障后，恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)至一致狀態(tài)的技術(shù)，即 恢復(fù)技術(shù) 。 系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失 (loss)，要恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)，必須有后備副本。 對(duì)于恢復(fù)，數(shù)據(jù)冗余是必需的！ 一致 狀 態(tài) 恢復(fù)技術(shù)大致可以分為下列三種 ? 從文件系統(tǒng)繼承而來(lái)，周期性的把磁盤上的數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)（ dump） 到脫機(jī)存放的磁帶上。 失效 取后備副本 取后備副本 取后備副本 更新丟失 更新丟失 取后備副本 取后備副本 ID ID ID ID 取后備副本 ID 失效 ? 增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)（ ID） 單純以后備副本為基礎(chǔ)的恢復(fù)技術(shù)： 優(yōu)點(diǎn)： 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，不增加數(shù)據(jù)庫(kù)正常運(yùn)行時(shí)的開銷。 缺點(diǎn)： 不能恢復(fù)到數(shù)據(jù)庫(kù)的最近一致的狀態(tài)。 多用于文件系統(tǒng)以及小型的不重要的數(shù)據(jù) 庫(kù)系統(tǒng)。 運(yùn)行記錄（ log或 journal） 由系統(tǒng)維護(hù)，一般包括下列內(nèi)容： （ 1）前像（ Before Image,BI） 當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)被一個(gè)事務(wù)更新時(shí)，所涉及的物理塊更新前的映像（ image） 稱為該事務(wù)的 前像（ BI） ， 前像以物理塊為單位；有了前像可以使數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到更新前狀態(tài)，對(duì)應(yīng)操作 undo(撤銷 )。 （ 2）后像 (After Image,AI) 當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)被一個(gè)事務(wù)更新時(shí)，所涉及的物理塊更新后的映像（ image） 稱為該事務(wù)的 后像（ AI） ， 后像也以物理塊為單位；有了后像，即便更新的數(shù)據(jù)丟失了，仍然可以使數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到更新后的狀態(tài)，相當(dāng)于重做一次更新，對(duì)應(yīng)操作 redo(重做 ) 。 問題：前像 (BI)、 后像 (AI)和事務(wù)操作的關(guān)系？ 修改 ——有 前像 有 后像 插入 ——沒 前像 有 后像 刪除 ——有 前像 沒 后像 （ 3）事務(wù)狀態(tài) 記錄每個(gè)事務(wù)的狀態(tài)，以便在恢復(fù)時(shí)作不同的處理（ COMMIT和 NOT COMMIT）。 事務(wù)失敗 事務(wù)開始 活動(dòng)狀態(tài) 操作結(jié)束 事務(wù)提交 回卷 事務(wù)結(jié)束 提交 (Commit)——成功執(zhí)行 (do all)。 回卷 (Rollback或 Abort)——消除事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的影響 (do nothing)。 對(duì)恢復(fù)而言，至少要區(qū)分一個(gè) 事務(wù)是否提交 ！ 實(shí)現(xiàn)方法 最近后備副本 運(yùn) 行 記 錄 失效 最近后備副本運(yùn) 行 記 錄 基于后備副本與運(yùn)行記錄的恢復(fù)如上圖所示，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)失效時(shí)，取出 最近后備副本 ，然后根據(jù) 運(yùn)行記錄 ，對(duì)未提交的事務(wù)用前像卷回 ——向后恢復(fù) (backward recovery)； 對(duì)已提交的事務(wù)，必要時(shí)用后像重做 ——向前恢復(fù) (forward recovery)。 這種恢復(fù)技術(shù)，需保持運(yùn)行記錄，這將會(huì)影響數(shù)據(jù)庫(kù)的正常工作速度，但可以使數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到最近一致狀態(tài)。大多數(shù)商品化 DBMS采用這種恢復(fù)技術(shù)。 如果系統(tǒng)中有多個(gè) DB副本，且這些副本具有 獨(dú)立的失效模式 (independent failure mode)， 則可利用這些副本互為備份，用于恢復(fù)。 此技術(shù)在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中應(yīng)用的較多。 近年來(lái)，由于硬件價(jià)格的下降，也采用鏡像磁盤(mirrored disks)技術(shù)。 寫數(shù)據(jù)時(shí)，兩個(gè)磁盤都寫入同樣的內(nèi)容。 當(dāng)一個(gè)磁盤的數(shù)據(jù)丟失時(shí)，可以用另一個(gè)磁盤的數(shù)據(jù)來(lái)恢復(fù)。（ 兩盤同時(shí)故障的概率可以假設(shè)為零！ ） 磁盤 1 磁盤 2 控制器 1 控制器 2 CPU1 CPU2 鏡像磁盤系統(tǒng) 下面主要討論第二種恢 復(fù)技術(shù)。 運(yùn)行記錄的結(jié)構(gòu) 運(yùn)行記錄的存儲(chǔ)要避免與數(shù)據(jù)庫(kù) “ 全軍覆沒 ” 。 運(yùn)行記錄 (log)一般不能和數(shù)據(jù)庫(kù)放在同一磁盤上，以免兩者皆失。（假設(shè) log和 DBMS同時(shí)失效的概率為零；一般假設(shè) log不會(huì)損壞，若運(yùn)行中 DBMS測(cè)得 log損壞，則采取強(qiáng)制措施，例如拒絕新事務(wù)，完成已提交事務(wù)，停止運(yùn)行，修復(fù) log）。 ? 運(yùn)行記錄的結(jié)構(gòu)因 DBMS而異 ? Log基本內(nèi)容 （ active transaction listATL） 記錄所有正在執(zhí)行，尚未提交的事務(wù)的標(biāo)識(shí)符 (transaction identifierTID)。 （ mitted transaction listCTL） 記錄所有已提交事務(wù)的標(biāo)識(shí)符 。 注意 ： 提交時(shí)，先將要提交事務(wù)的 TID加入 CTL， 再?gòu)?ATL中刪除相應(yīng)的 TID。 否則，一旦發(fā)生故障，該事務(wù)的狀態(tài)將丟失！ 問題：某事務(wù)需要提交時(shí)，該按照什么順序?qū)?ATL和 CTL進(jìn)行更新？ 可以看成一個(gè)堆文件。每個(gè)物理塊有個(gè)塊標(biāo)識(shí)符BID（ block identifier）。 BID由 TID、 關(guān)系名和邏輯塊號(hào)組成。 邏輯塊號(hào)在關(guān)系中是唯一的。 如果一個(gè)事務(wù)需要卷回，可以在前像文件中找出該事務(wù)的所有前像塊，按照邏輯塊號(hào)寫入到關(guān)系的對(duì)應(yīng)塊，從而消除該事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的影響。 undo滿足冪等性 : undo(undo(undo… undo(x)))=undo(x) 因此， undo失敗可以再 undo! 結(jié)構(gòu)與前像文件相仿，不過記的是后像。在恢復(fù)時(shí)，
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