第十一章：故障管理
2019-04-03 18:21:23 8 举报AI智能生成
国三数据库第十一章：故障管理
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大纲/内容
故障管理的概述
故障类型及其解决方案
事务内部的故障
预期的事物内部故障
指的是：可以通过事务程序本身发现的事物内部故障
非预期的事务内部故障
指的是：不能由事务程序处理的。如（运算溢出，死锁，违反完整性）
系统故障
又称<b>软故障</b>
由于硬件故障，数据库软件，操作系统的漏洞，突然停电等情况
影响所有正在工作的事务
数据的恢复策略
撤销（UNDO）所有未提交的事务，重做（REDO）所有已经提交的事务
介质故障
又称<b>介质故障</b>
由于磁头碰撞，磁盘损坏，强磁干扰，天灾人祸，使得数据库部分丢失或全部丢失
容错策略
软件容错
使用数据库备份以及事务日志备份文件，通过恢复技术，恢复到备份原点
硬件容错
采用双物理存储设备
将两个存储设备防止于不同的地方（异地）
设计两套相同的数据库系统
一套不能工作，另一套接管工作
计算机病毒故障
使用防火墙软件
杀毒失败，还是要使用<b>软件容错</b>
数据库恢复技术概述
建立冗余数据
数据备份
登记日志文件
数据库复制
数据库镜像
为段设立保存点
使用后备段与现行页表来支持对段的保存
数据转储
基本概述
DBA或DBMS定期复制数据库，并将复制得到的数据库放到其他介质中的过程
数据转储也叫<b>数据备份</b>
复制的数据库也叫<b>后援副本或后备副本</b>
静态转储和动态转储
静态转储
静态转储的过程中系统不能进行其他事务
可以保证数据的一致性
动态转储
允许转储操作和用户事务并发执行
不能保证数据的一致性
引入<b>日志文件（log File）</b>，来确保数据的一致性，有效性
数据转储机制
完全转储
对所有的数据文件进行转储
缺点：浪费时间空间
优点
可以用作系统失败时恢复数据库的基础
系统失败时恢复时间较短
增量转储
只复制上一次转储后发生改变的文件或数据块
优点：所需时间空间较少
缺点
只能和完全转储一起使用
增量转储的恢复时间要比使用完全转储的时间要长
差量转储
又叫<b>差异转储</b>
对最近一次数据库完全转储以来发生的数据变化进行转储
优点
和完全转储相比：速度快，占用空间少
和增量转储相比：数据库恢复速度快
缺点
和增量转储相比：速度慢，占用空间较多
多种转储方法结合使用
仅使用完全转储
完全转储加增量转储
定期完全转储，完全转储中间执行多个增量转储
需要恢复的文件较多，中间任何错误都有可能导致数据恢复失败，<b>恢复时间较长</b>
完全转储加差量转储
相比较上面一种方法
优点
恢复操作简单
恢复时间较短
缺点：需要存储更多的数据量
日志文件
日志文件的概念
日志文件记录每个事务对数据库的修改操作
日志文件的具体作用
事务故障恢复和系统故障恢复必须使用日志文件
使用日志文件进行故障恢复的基本操作
撤销（UNDO）
执行逆操作的过程，直至追溯到源头
重做（REDO）
对所有需要重做的事务进行重新执行日志文件登记的操作，并执行
事务故障恢复
事务是一个完整的工作单元，要么全都做，要么全都不做
执行<b>UNDO</b>操作即可
系统故障恢复
对于刚开始日志文件登记操作的事务直接<b>撤销（UNDO）</b>
对于事务已经完成，数据还没有写入数据库，暂存在内存中的情况使用<b>重做（REDO）</b>
在动态转储方式中必须建立日志文件
在静态转储方式中，也可以使用日志文件
日志文件的格式与内容
以记录为单位的日志文件
以数据块为单位的日志文件
登记日志文件的原则
登记的次序严格按并行事务执行的时间次序
必须先写日志文件，后写数据库
检查点
检查点的作用
最大限度的减少了数据库完全恢复时所必须执行的日志部分
检查点的引入
基于检查点的恢复步骤
硬件容错方案
磁盘保护技术
RAID系统
廉价冗余磁盘阵列
容量，性能，管理，可靠性，可用性都有进一步的提高
特点：当多个磁盘堆叠在一起的时候，从中抽出一块磁盘，可以利用其他磁盘恢复出抽调走磁盘的全部数据
RAID的冗余技术
镜像冗余
把所有的数据全部复制到其他设备上或其他地方
优点
实现简单
缺点
额外开销很大
校验冗余
对磁盘上的数据进行<b>异或操作（XOR）</b>
RAID的级别
RAID0
将要写入的数据分块，<b>并行</b>存放到不同的磁盘，取数据时，再将排序好的数据交给主机
优点：数据分块，并行工作，提高了读写速度
缺点：无冗余，可靠性没有提高，任何一个盘出了问题都无法恢复
RAID1
将总体硬盘分为完全相同的两组，互为镜像
人采用分块并行传输方式
优点：提高了<b>读</b>速度，加强了系统的可靠性
缺点：硬盘利用率低，冗余度50%，<b>写</b>速度没有提高
RAID5
略
RAID10
是<b>RAID0</b>和<b>RAID1</b>的结合
服务器容错技术
服务器容错技术简介
两台相同的服务器，共享存储设备，数据库数据存在在存储设备上，当有一台服务器宕机时，则启用另一台服务器
这种技术简称<b>Active-Standby</b>
服务器接管过程
接管的资源有
共享存储资源
服务器IP地址
数据库镜像与数据库容灾
引入数据库镜像的原因
避免介质故障对数据库可用性的影响
数据库镜像简介
优点
数据库镜像提供完整或接近完整的数据冗余，增强数据保护功能
发生灾难时，数据库镜像可以快速使数据库的备用副本提供服务，使数据不会丢失，提高数据库的可用性
提高数据库在升级期间的可用性
数据库镜像分类
双机互备援模式
两台主机同时工作，互相监视对方的情况，一方倒下，另一方立马接管
缺点：接管后的主机负载会有所增加
接管条件
系统软件或服务器软件造成的服务器宕机
服务器没问题，但是系统软件或服务器软件工作不正常
SCSI卡损坏，造成服务器与磁盘阵列无法存取数据
服务器硬件损坏，在成服务器宕机
服务器不正常关机
双机热备份模式
一台主机为工作机，一台为备份机，备份机时刻监视工作机状态，如果出现不正常情况，备份机接管所有服务
接管条件和双机互备援模式一样
工作方式
工作的服务器又称<b>主体角色</b>
主体服务器
数据库副本是当前主体数据库
镜像服务器又称<b>镜像角色</b>
镜像服务器
数据库副本是镜像数据库
主体数据库在执行了每个事务后，都将事务通过私有网络发送给镜像数据库中，在镜像数据库中进行重做操作，以达到数据的一致性
SQL Server数据库镜像简介
数据库镜像会话的运行方式
同步
需要等待镜像服务器将日志写入到磁盘后才可以提交
异步
不用等待镜像服务器将日志写入磁盘便可以提交
镜像运行模式
高安全模式
采用同步机制
会有时间上的延时
高性能模式
采用异步机制
可能会丢失数据
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