文章目录

• • 1.事务涉及到的元素
  • 2.不同的缓冲区策略会影响事务的持久性
  • 3.事务故障会影响事务的原子性
  • 4.怎样记录日志？
  • 5.Undo型日志及其故障恢复
  • 6.Redo型日志及其故障恢复
  • 7.Undo/Redo结合型日志及其故障恢复

1.事务涉及到的元素

数据库通常由元素构成

• 通常， 1 元素 = 1 磁盘块 = 1 内存页/块
• 可以更小，=1 记录 或更大 =1 关系

每个事务都会读/写某些元素

每个事务都以提交或者撤销结束

• COMMIT：事务提交
• ABORT：事务撤销
  

DBMS需要保证事务的：

• 持久性：已提交的事务对数据库产生的影响是持久的，未提交的事务对数据库不应有影响。
• 原子性：事务的所有操作，要么全都执行，要么全都不执行。
  

2.不同的缓冲区策略会影响事务的持久性

缓冲区处理策略

• Force： 内存中的数据最晚在commit的时候写入磁盘。
• No force： 内存中的数据可以一直保留，在commit之后过一段时间再写入磁盘。
• No steal： 不允许在事务commit之前把内存中的数据写入磁盘。
  (此时在系统崩溃的时候可能还没写入到磁盘，需要Redo)。–灵活
• Steal： 允许在事务commit之前把内存中的数据写入磁盘。
  (此时若系统在commit之前崩溃时，已经有数据写入到磁盘了，要恢复到崩溃前的状态，需要Undo）。–灵活
  

3.事务故障会影响事务的原子性

Begin TRANSACTION
READ(A,t);
t:=t*2;
WRITE(A,t);
READ(B,t);
t:=t*2;
WRITE(B,t)
COMMIT;
End TRANSACTION

4.怎样记录日志？

一个包含日志记录的只能追加的顺序文件, 不同事务的日志记录交错存储，按发生时间存储

• 发生系统故障时，使用日志进行恢复:
  故障时已提交的事务，重做(Redo)
  故障时未提交的事务，撤销(Undo)

日志记录的信息

<Start T>，表示事务T已经开始
<Commit T>，表示事务T成功完成
<Abort T>，事务T未成功，被中止
<T, X, v1> 或者 <T, X, v2> 或者 <T, X, v1,v2>
表示事务T改变了数据库元素X，X原来的值为v1(X的旧值)，X新的值为v2.

• 三种日志: Undo型日志， Redo型日志， Undo/Redo型日志
  记录内容和记录次序不同，恢复策略也不同

缓冲区处理策略与日志/恢复策略的关系

5.Undo型日志及其故障恢复

Undo型日志

• 对于任一事务T，按下列顺序向磁盘输出T的日志信息：

首先， <T, X, v>被写到日志中（把更新前的值写入磁盘）
其次，OUTPUT(X)	（把缓冲区的内容写入磁盘）
最后， <COMMIT T>或<ABORT T>被写到日志中

• 注意：Undo型日志仅保留旧值。<T, X, v>，v为X原来的值(X的旧值)
• Undo型日志：“将事务改变的所有数据写到磁盘前不能提交该事务”
• eg：Undo型日志
  
  利用undo型日志进行恢复
• 首先，确定每一个事务是否已完成?

<STARTT>….<COMMITT>….=yes
<STARTT>….<ABORTT>…….=no(已结束，但未完成)
<STARTT>……………………… =no

• 然后，从日志的尾部开始按日志记录的反序，处理每一日志记录，撤销未完成事务的所有修改

<COMMITT>:标记T已完成
<ABORTT>:标记T已结束但未完成
<T,X,v>: 如果T未完成，则将X=v写回磁盘；否则跳过；
<STARTT>:跳过

• 因事务未提交。通过日志恢复A=8, B=8，保证了事务的原子性
  

• 因事务已提交。无需做任何事情，已保证了事务的原子性
  
  检查点

• 为什么需要检查点？
  （1）因为并不知道处理到日志的哪一个位置才能结束
  （2）若在恢复过程中，发生故障怎么办？

• 静止检查点：周期性地对日志设置检查点
  （1）停止接受新的事务, 等到所有当前活跃事务提交或终止，并在日志中
  写入了COMMIT或ABORT记录后
  （2）将日志刷新到磁盘，写入日志记录，并再次刷新日志

• 非静止检查点（动态检查点）
  （1）在设置检查点时不必关闭系统， 允许新事务进入
  （2）写入一条**<START CKPT(T1,…,Tk)>**
  其中T1,…,Tk 是所有活跃的未结束的事务
  （3）继续正常的操作，直到T1,…,Tk都完成时，写入<END CKPT>

• eg：静态检查点
  

• eg：非静态检查点
  

6.Redo型日志及其故障恢复

Redo型日志

• Undo型日志的问题“将事务改变的所有数据写到磁盘前不能提交该事务”—如何解决?
• 对于任一事务T，按下列顺序向磁盘输出T的日志信息：

首先，<T, X, v>被写到日志中（更新后的值）
其次，<COMMIT T>被写到日志中
最后，OUTPUT(X)

• 注意：redo型日志保留新值。<T, X, v>，v为X更新后的值(X的新值)
• 注意：与undo型的差别，在后两步，先写提交记录后输出，还是先输出，再写提交记录。
• eg：Redo型日志
  

利用redo日志进行恢复

• 确定每一个事务是否已完成?

<STARTT>….<COMMITT>….=yes
<STARTT>….<ABORTT>…….=no(已结束，但未完成)
<STARTT>……………………… =no

• 从日志的起始位置开始按日志记录的正序处理每一日志记录，重做已提交事务的所有修改：

<COMMITT>:标记T已完成
<ABORTT>:标记T已结束但未完成
<T,X,v>: 如果T已完成，则将X=v写回磁盘；否则跳过；
<STARTT>:跳过

• eg：因事务未提交。原始的A=8, B=8，并未被改动。<T,A,16>等被跳过
  
• eg：因事务已提交。按次序用<T,A,16><T,B,16>等的新值更新数据库
  

检查点
非静止检查点
（1）在进行检查点设置时不必关闭系统，允许新事务进入
（2）写入一条<START CKPT(T1,…,Tk)>
其中T1,…,Tk 是所有活跃的未结束的事务
（3）将所有已提交的事务写回磁盘，
（4）继续正常的操作，直到T1,…,Tk都完成时，写入<END CKPT>

• 检查点及应用
  

7.Undo/Redo结合型日志及其故障恢复