Crash Recovery

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Willkommen in der Klasse!

In der heutigen Klasse werden wir über die Wiederherstellung von Abstürzen sprechen. Genießen Sie die Klasse!

Crash Recovery

Definition

Crash Recovery ist der Prozess, durch den die Datenbank in einen konsistenten und verwendbaren Zustand zurückversetzt wird. Dies geschieht, indem unvollständige Transaktionen zurückgesetzt und festgeschriebene Transaktionen abgeschlossen werden, die sich zum Zeitpunkt des Absturzes noch im Speicher befanden. Wenn sich die Datenbank in einem konsistenten und verwendbaren Zustand befindet, hat sie einen sogenannten Konsistenzpunkt erreicht. Nach einem Transaktionsfehler muss die Datenbank wiederhergestellt werden.

Bedingungen, die zu einem Transaktionsfehler führen können

1. Ein Stromausfall auf dem Computer, der dazu führt, dass der Datenbankmanager und die darauf befindlichen Datenbankpartitionen ausfallen.
2. Ein Hardwarefehler, z. B. Speicherbeschädigung, Festplatten-, CPU- oder Netzwerkfehler.
3. Ein schwerwiegender Betriebssystemfehler, der dazu führt, dass die Datenbank ausfällt

Einführung in ARIES (Algorithms for Recovery and Isolation Exploiting Semantics)

ARIES ist ein Wiederherstellungsalgorithmus, der entwickelt wurde, um mit No-Force, Steal Database-Ansatz zu arbeiten. Es wird von IBM DB2, MS SQL Server und vielen anderen Datenbanksystemen verwendet.

Die drei Hauptprinzipien, die hinter dem ARIES-Wiederherstellungsalgorithmus stehen:

1. Write-Ahead-Protokollierung: Jede Änderung an einem Objekt wird zuerst im Protokoll aufgezeichnet, und dann muss das Protokoll in Stable Storage geschrieben werden, bevor Änderungen am Objekt auf eine Festplatte geschrieben werden.
2. Wiederholen des Verlaufs während der Wiederherstellung: Beim Neustart nach einem Absturz werden die Aktionen einer Datenbank vor dem Absturz zurückverfolgt und das System in den genauen Zustand zurückversetzt, in dem es sich vor dem Absturz befand. Das n es macht die Transaktion rückgängig, die zum Absturzzeitpunkt noch aktiv ist.
3. Änderungen beim Rückgängigmachen protokollieren: Änderungen an der Datenbank, die beim Rückgängigmachen von Transaktionen vorgenommen wurden, werden protokolliert, um sicherzustellen, dass eine solche Aktion bei wiederholten Neustarts nicht wiederholt wird.

Wiederherstellungsvorgang nach Absturz

Die Wiederherstellung erfolgt in drei Phasen.

1. Analysephase: In der ersten Phase, der Analyse, werden alle erforderlichen Informationen aus der Protokolldatei berechnet.
2. REDO-Phase: Die Redo-Phase stellt den genauen Zustand der Datenbank zum Zeitpunkt des Absturzes wieder her, einschließlich aller Änderungen nicht festgeschriebener Transaktionen, die zu diesem Zeitpunkt ausgeführt wurden.
3. Phase RÜCKGÄNGIG MACHEN: In der Rückgängig-Phase werden dann alle nicht festgeschriebenen Änderungen rückgängig gemacht, sodass die Datenbank in einem konsistenten Zustand bleibt. Nach der Redo-Phase spiegelt die Datenbank den genauen Zustand beim Absturz wider. Die Änderungen nicht festgeschriebener Transaktionen müssen jedoch rückgängig gemacht werden, um die Datenbank in einen konsistenten Zustand zu versetzen.

Evaluation

1. Define crash recovery
2. Erklären Sie den Begriff ARIES.

Andere Daten im Zusammenhang mit der Datenstruktur

1. Das Write-Ahead-Protokoll: Die Write-Ahead-Protokollierung (WAL) ist eine Familie von Techniken zur Bereitstellung von Atomizität und Haltbarkeit (zwei der ACID-Eigenschaften) in Datenbanksystemen. In einem System, das WAL verwendet, werden alle Änderungen in ein Protokoll geschrieben, bevor sie angewendet werden. Normalerweise werden sowohl Redo- als auch Undo-Informationen im Protokoll gespeichert. Mit WAL können Aktualisierungen einer Datenbank an einem Ort durchgeführt werden.
2. Atomizität: Dies ist die Eigenschaft der Transaktionsverarbeitung, bei der entweder alle Operationen von Transaktionen ausgeführt werden oder keine von ihnen ausgeführt wird (alles oder nichts)
3. Haltbarkeit: Dies ist die ACID-Eigenschaft, die garantiert, dass Transaktionen, die sich verpflichtet haben, dauerhaft überleben.
4. Log: Ein Transaktionsprotokoll (auch Transaktionsjournal, Datenbankprotokoll, Binärprotokoll oder Prüfpfad) ist eine Historie von Aktionen, die von einem Datenbankverwaltungssystem ausgeführt werden, um ACID-Eigenschaften bei Abstürzen oder Hardwarefehlern zu gewährleisten. Physikalisch ist ein Protokoll eine Datei mit Aktualisierungen der Datenbank, die in einem stabilen Speicher gespeichert sind.
5. Zeigen prüfen: Checkpointing besteht im Wesentlichen darin, einen Snapshot des aktuellen Anwendungsstatus zu speichern und ihn später zum Neustart der Ausführung im Fehlerfall zu verwenden. Ein Prüfpunktdatensatz wird periodisch in das Protokoll geschrieben, wenn das System alle geänderten DBMS-Puffer in die Datenbank auf der Festplatte schreibt. Dies ist ein periodischer Vorgang, der die Zeit für die Wiederherstellung nach einem Absturz verkürzen kann. Checkpoints werden verwendet, um die Wiederherstellung effizienter zu gestalten und die Wiederverwendung von primären und sekundären Protokolldateien zu steuern. Im Falle eines Absturzes werden Sicherungsdateien verwendet, um die Datenbank bis zum Absturz wiederherzustellen.
6. Medienwiederherstellung: Die Medienwiederherstellung befasst sich mit dem Ausfall der Speichermedien, auf denen sich die permanente Datenbank befindet, insbesondere mit Festplattenfehlern. Der traditionelle Datenbankansatz für die Medienwiederherstellung verwendet Archivkopien (Dumps) der Datenbank sowie Archivprotokolle. Archivkopien stellen Snapshots der Datenbank dar und werden regelmäßig erstellt.

Das Archivprotokoll enthält die Protokolldatensätze für alle festgeschriebenen Änderungen, die noch nicht in der Archivkopie enthalten sind. Im Falle eines Medienausfalls kann die aktuelle Datenbank rekonstruiert werden, indem die neueste Archivkopie verwendet und alle Änderungen in chronologischer Reihenfolge aus dem Archivprotokoll wiederholt werden.

Eine schnellere Wiederherstellung nach Festplattenfehlern wird von Festplattenorganisationen wie RAID (Redundant Arrays of Independent Disks) unterstützt, die Daten redundant auf mehreren Festplatten speichern. Sie beseitigen jedoch nicht die Notwendigkeit einer archivbasierten Medienwiederherstellung, da sie die Möglichkeit eines Datenverlusts nicht vollständig ausschließen können, z. B. wenn mehrere Festplatten ausfallen.

Allgemeine Bewertung

1. Erläutern der Absturzwiederherstellung
2. Erläutern Sie die folgenden Begriffe in Crash Recovery (i) Media Recovery (ii) Checkpoint (iii) Das Write-Ahead-Protokoll.
3. Diskutieren Sie die Konzepte von ARIES in Crash Recovery.

Leseaufgabe

Datenverarbeitung für weiterführende Schulen verstehen von Dinehin Victoria Seiten 261 – 267

Wochenendaufgabe

1. Der Prozess, mit dem eine Datenbank in einen konsistenten und verwendbaren Zustand zurückversetzt wird, wird als………. (a) Cash Recovery (b) Crash Recovery (c) Past Recovery (d) undo Recovery
2. Der Wiederherstellungsalgorithmus, der keine Kraft verwendet und stiehlt Ansatz ist ………….. (a) ARIAS (b) ARIES (c) VERZUG (d) ARIS
3. ARIES arbeitet in ……………. Phasen (a) 3 (b) 2 (c) 1 (d) 4
4. Welcher davon ist kein Crash-Recovery-Typ ………… ( a) WIEDERHERSTELLUNG (b) Medienwiederherstellung (c) Checkpointing (d) RÜCKGÄNGIG MACHEN
5. ………. Crash Recovery verwendet Sicherungsdateien (a) Checkpoint (b) ARIES (c) Medienwiederherstellung (d) Atomizität

Theorie

1. Diskutieren Sie das Konzept von ARIES in Crash Recovery
2. Erklären Sie den Unterschied zwischen Media Recovery und Checkpoint.
3. Erklären Sie den Unterschied zwischen einem Systemabsturz und einem Medienfehler.