事务故障恢复的数据库技术

介质故障指硬件级别的故障，如磁盘损坏、磁头碰撞或操作系统错误等。这些故障对数据库存取可能造成毁灭性影响，影响所有相关事务的数据存取。尽管介质故障发生的概率较低，但其破坏性极大。

随着数据库管理系统技术的发展，故障恢复技术日益成为评估系统优劣的重要指标。DBMS提供了恢复子系统，确保在故障发生后能将数据库数据从错误状态恢复到逻辑一致的状态，同时保障事务的ACID特性。

Oracle的恢复技术（续） 图7.6 Oracle的恢复过程(a) 发生故障，事务非正常终止Ta Tf T1 T3 T2 T44时间

一个事务进入失败状态后，数据库管理系统首先消除该事务的操作对数据库和其他事务的影响，然后使事务进入中止状态。系统在处理时有两种选择：重新启动事务（restart），仅当事务中止不是由事务内部逻辑引起的软硬错误时才能重新启动；或者废除事务（kill），若中止是由事务内部逻辑错误（如零做除数、程序错误或输入错误等）引起的。这些处理过程保证了数据库的稳定性和事务的完整性。

事务内部的故障通常是未预期的，不能通过应用程序处理。例如，运算溢出或并发事务死锁的发生可能导致事务被撤销，违反某些完整性限制。事务故障恢复通常包括事务撤销（UNDO）。

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，例如在银行转账事务中，当将一笔金额从A账户转给B账户时，如果A账户中的金额不足，则应该不能进行转账，否则可以进行转账。有的故障是非预期的，不能由应用程序处理，例如：运算溢出、并发事务发生死锁而被选中撤销该事务、违反了某些完整性限制等。

数据库系统遭遇故障时，需要采取相应的恢复技术来确保数据一致性。 未提交事务： 当系统故障发生时，对于未完成的事务，采用强行撤销（UNDO）策略。 该策略会回滚所有未完成的事务，将数据库恢复到故障发生前的状态。 已提交事务： 对于已提交但数据尚未完全写入磁盘的事务，采用重做（REDO）策略。 该策略会重新执行所有已提交的事务，确保所有已提交的数据被写入磁盘，保证数据的一致性和持久性。

数据库故障对数据库的影响主要分为两类：1. 物理破坏：介质故障导致数据库数据不可访问。2. 逻辑破坏：事务故障或系统故障导致数据库数据不一致。数据库恢复原理是利用存储在其他位置的冗余数据重建受损或不正确的数据。尽管原理简单，但实现较为复杂，在大型数据库中，恢复子系统代码量往往超过总代码量的10%。

数据库系统中的日志文件扮演着不可或缺的角色，其主要作用体现在以下三个方面： 事务故障恢复: 当单个事务执行过程中发生错误（例如程序崩溃、断电等），日志文件记录了该事务的操作轨迹，数据库系统可以利用这些信息回滚未完成的操作，确保数据的一致性。 系统故障恢复: 当整个数据库系统出现故障（例如操作系统崩溃），日志文件记录了所有已提交事务的操作，系统重启后可以利用这些信息进行数据恢复，将数据库状态恢复到故障发生前的 一致性状态。 介质故障恢复: 当存储数据库的物理介质出现故障（例如磁盘损坏），可以通过日志文件配合数据库备份进行数据恢复。 综上所述，日志文件是保证数据库系统可靠性和数据完整性的重要机制。