全国计算机等级考试三级数据库技术（十一）

第十一章_故障管理

考点分析

◆在考试中一般情况下会出现在选择题、填空题部分。
◆常考知识点有:
1.掌握故障类型及相应的解决方法
2.掌握数据转储与日志文件的相关内容
3.掌握RAID的冗余技术和服务器容错技术
4.熟悉数据库镜像与数据库容灾

11.1 故障管理概述

一、故障类型及其解决方法
1.在数据库系统中大致存在四类故障:事务内部的故障、系统故障、介质故障、计算机病毒故障。
01.事务内部的故障：分为预期和非预期，其中大部分是非预期的
02.系统故障：又称软故障，会影响正在运行的所有事务。
03.介质故障：又称硬故障。可能会导致物理存储设备损坏。
04.计算机病毒故障：是一种恶意的计算机程序，会破坏数据库系统。

四类故障各有不同.但其对数据库的影响有两种.即对数据库本身的破坏或是对数据库中数据的破坏。
其恢复的基本原理概括为:冗余,数据库中所有数据都可以根据存储在别处的冗余数据来重建。
2.内部事务的故障
3.系统故障
4.介质故障
描述:介质故障又叫硬故障。主要指数据库在运行过程中,由于磁头碰撞、磁盘损坏、强磁干扰、天灾人祸等,使得数据库中的数据部分或全部丢失的一类故障。介质故障的容错对策有两种方式:软件容错和硬件容错。
A.硬件容错
a.硬件容错方法可以保证介质故障下的数据库能够完全恢复
b.硬件容错目前常用的方法是采用双物理存储设备,如双硬盘镜像;
c.在较高级别的硬件容错方案中需要使用专用的存储设备。
d.硬件容错另一种方法是设计两套相同的数据库系统.通过数据库软件机制,同步变化数据,两套系统空间上有一定的距离.
5.计算机病毒故障
描述:计算机病毒是一种恶意的计算机程序，它可以像病毒一样繁殖和传插,在对计算机系统造成破坏的同时也可能对数据库系统造成破坏(破坏方式以破坏数据库文件为主) .
防止计算机病毒破坏的方法如下所示:
使用防火墙软件防止病毒侵入
对于已感染病毒的数据库文件使用杀毒软件进行查杀
用数据库备份文件,以软件容错方式恢复数据库文件。

二、数据库恢复技术概述
数据库恢复概念:在故障发生时能够利用存储在系统其它地方的冗余数据来重建数据库中被破坏的或不正确的数据，把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态,从而重新建立一个完整的数据库。
恢复机制涉及的两个问题是：
①如何建立冗余数据;
②如何利用这些冗余数据实施数据库恢复。

建立冗余数据的技术：
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。

11.2 数据转储

一、数据转储的基本概念
1.数据转储概念:指数据库理员(DBA)或数据库管理系统定期复制数据库,并将复制得到的数据存放到其他介质中的过程,故数据转储也称数据备份。
2.数据库管理员可以在数据库系统发生故障后,利用这些副本恢复数据库,但只能恢复到转储时的状态,想要恢复到故障之前的状态需要参考日志文件。

(2)事务故障恢复
事务是一个完整的工作单元,事务中的工作要么全做,要么全不做,否则数据库会出现不一样的状态,因此事务故障恢复时只需把相应的事务撤销操作UNDO(Ti)即可。
2.系统故障恢复
系统故障时受影响的可能是正在运行的多个事务。需要分情况讨论:
(1)撤销
事务已经开始但还没提交,即在日志文件中有开始记录BEGIN TRANSACTION,而没有COMMIT或者ROLLBACK。
(2)重做
事务已经完成事务的所有操作井提交,在日志文件中既有BEGIN TRANSACTION记录,又有COMMIT记录。
①正向扫描日志文件,找到系统故障前发生的所有事务,如果该事务没有完成,将其事务标记加入撤销队列:若该事务完成将其事务标记加入重做队列。
②对撤销队列中的所有事务做掀销操作UNDO.
③对重做队列中的所有事务做重做操作REDO,
2.在动态转储方式中必须建立日志文件
01.在动态转储中,利用转储文件只能将故据库恢复到转储过程中的某个状态,且转储文件中的数据可能处于不一致状态。
02.只有动态转储和日志文件综合使用,才能将数据库恢复一致状态,或将数据库恢复到故障发生前的状态,从而有效地恢复数据库。
3.在静态转储方式中也可使用日志文件
(1)在静态转储方式中,当数据库毁坏后可使用转储文件把数据库恢复到转储结束时刻的状态,然后利用日志文件，把已经完成的事务进行重做处理,对故障发生时尚未完成的事务进行撤销处理。
(2)在静态转储方式中使用日志文件恢复的流程如图所示。

11.4 硬件容错方案

一、硬件容错方案概述
1.为了保证数据库系统的连续运行,仅仅依靠数据库系统软件不能满足要求。因此需要从硬件级别从数据库系统进行保护。
2.硬件容错的方案需要从数据库系统运行所需要的各种环境出发,分析支撑数据库系统运行的环节。例如机房的电力、机房空调环境、网络、存储、服务器、综合考虑，否则某一个环节出现故障都可能导致数据库系统不可运行。
二、RAID系统
1.描述:廉价冗余磁盘阵列(RAID) , 它是由多块磁盘构成的一个整体 ,但这并不等于是简单的磁盘容量叠加,而是相对于其他存储设备在容量、管理、性能、可靠性和可用性上都有了进一步提高。
2.特点:当从这些磁盘中抽出一块来,利用其他磁盘上的信息,可以恢复出这块磁盘的信息。
RAID系统可以连接在主机系统上,作为存储数据的介质,具有设备虚拟化的能力。RAID子系统图如图所示。

5. SQLServer数据库镜像简介
   (1)SQL Server数据库镜像是将数据库事务处理从SQL Server数据库移动到不同SQL Server环境中的另外一个SQL Server数据库中。
   (2)镜像的复制是一个备用的复制。不能直接访问,只用来进行错误恢复。
   (3)数据库镜像会话方式
   01.异步操作:事务不需要等待镜像服务器将日志写入磁盘便可提交,最大程度地提高性能。
   02.同步操作:事务将在伙伴双方处提交,但会延长事务滯后时间。
   恢复
   (4)有两种镜像运行模式:高安全性模式和运行模式。
   高安全性模式:
   ●支持同步操作.也就是“高性能模式”。
   ●当会话开始时 ,镜像服务器将使镜像数据库尽快与主体数据库同步。同步数据库之后,事务将在伙伴双方处提交,会延长事务滞后时间。
   (5)数据库镜像提供了3种实现方式:高可用性、高保护、高性能。
   01.高可用性:两台服务器上同步事务写入,井支持自动错误恢复。
   02.高保护:两台服务器上同步事务写入,但是错误恢复是手工的。
   03.高性能:两台服务器上的写入可以不同步的,因此在性能上有所提高,只允许手工的错误改复。

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来源：理想三旬不止