2010年软考软件设计师专题讲义：数据库知识

　　故障的种类：

　　一、事务内部的故障

　　事务内部的故障有的是可以通过事务程序本身发现的(见下面转帐事务的例子)，有的是非预期的，不能由事务程序处理的。

　　二、系统故障

　　系统故障是指造成系统停止运转的任何事件，使得系统要重新启动。例如，特定类型的硬件错误(CPU故障)、操作系统故障、DBMS代码错误、突然停电等等。这类故障影响正在运行的所有事务，但不破坏数据库。这时主存内容，尤其是数据库缓冲区(在内存)中的内容都被丢失，所有运行事务都非正常终止。发生系统故障时，一些尚未完成的事务的结果可能已送入物理数据库，有些已完成的事务可能有一部分甚至全部留在缓冲区，尚未写回到磁盘上的物理数据库中，从而造成数据库可能处于不正确的状态。为保证数据一致性，恢复子系统必须在系统重新启动时让所有非正常终止的事务回滚，强行撤消(UNDO)所有未完成事务。重做(Redo)所有已提交的事务，以将数据库真正恢复到一致状态。

　　三、介质故障

　　系统故障常称为软故障(Soft Crash)，介质故障称为硬故障(Hard Crash)。硬故障指外存故障，如磁盘损坏、磁头碰撞，瞬时强磁场干扰等。这类故障将破坏数据库或部分数据库，并影响正在存取这部分数据的所有事务。这类故障比前两类故障发生的可能性小得多，但破坏性最大。

　　四、计算机病毒

　　计算机病毒是具有破坏性、可以自我复制的计算机程序。计算机病毒已成为计算机系统的主要威胁，自然也是数据库系统的主要威胁。因此数据库一旦被破坏仍要用恢复技术把数据库加以恢复。

　　恢复策略：

　　1.事务故障的恢复

　　事务故障是指事务在运行至正常终止点前被中止，这时恢复子系统应利用日志文件撤消(UNDO)此事务已对数据库进行的修改。事务故障的恢复是由系统自动完成的，对用户是透明的。系统的恢复步骤是：

　　⑴. 反向扫描文件日志(即从最后向前扫描日志文件)，查找该事务的更新操作。

　　⑵. 对该事务的更新操作执行逆操作。即将日志记录中“更新前的值”写入数据库。这样，如果记录中是插入操作，则相当于做删除操作(因此时“更新前的值”为空)。若记录中是删除操作，则做插入操作，若是修改操作，则相当于用修改前值代替修改后值。

　　⑶. 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。

　　⑷. 如此处理下去，直至读到此事务的开始标记，事务故障恢复就完成了。

　　2.系统故障的恢复

　　前面已讲过，系统故障造成数据库不一致状态的原因有两个，一是未完成事务对数据库的更新可能已写入数据库，二是已提交事务对数据库的更新可能还留在缓冲区没来得及写入数据库。因此恢复操作就是要撤消故障发生时未完成的事务，重做已完成的事务。

　　系统故障的恢复是由系统在重新启动时自动完成的，不需要用户干预。

　　系统的恢复步骤是：

　　⑴. 正向扫描日志文件(即从头扫描日志文件)，找出在故障发生前已经提交的事务(这些事务既有BEGIN TRANSACTION记录，也有COMMIT记录)，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(这些事务只有BEGIN TRANSACTION记录，无相应的COMMIT记录)，将其事务标识记入撤消(UNDO)队列。

　　⑵. 对撤消队列中的各个事务进行撤消(UNDO)处理。

　　进行UNDO处理的方法是，反向扫描日志文件，对每个UNDO事务的更新操作执行逆操作，即将日志记录中“更新前的值”写入数据库。

　　⑶. 对重做队列中的各个事务进行重做(REDO)处理。

　　进行REDO处理的方法是：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。即将日志记录中“更新后的值”写入数据库。