資料庫管理系統（DBMS）- 資料恢復
大家好，未來的數據庫魔法師！今天，我們將深入探索數據庫管理系統（DBMS）中資料恢復的迷人世界。作為你們親切鄰居的計算機科學老師，我將引導你們踏上這次旅程，即使你們從未寫過一行代碼也無需擔心。別擔心；我們會一步步來，很快你們就能像專業人士一樣討論 crash recovery（系統崩溃恢復）！
系統崩溃恢復
想像一下，你正在寫你一生中最重要的文章，突然間，你的電腦當機了。是不是感到很恐慌？數據庫也會面臨類似的挑戰，這就是為什麼需要 crash recovery（系統崩溃恢復）。
系統崩溃恢復是一個將數據庫恢復到一致狀態的過程，這是在系統發生故障之後。這就像為你的數據庫擁有一個神奇的撤銷按鈕！
這為什麼重要？
- 數據完整性：確保你的數據保持準確和一致。
- 商業連續性：即使在故障之後也能讓業務順利運行。
- 用戶信任：為依賴數據庫的用戶保持可靠性。
故障分類
現在，讓我們分類我們可能遇到的故障類型。把這當作在我們數據庫超級英雄故事中分類反派：
- 交易故障
- 邏輯錯誤（例如：無效數據）
- 系統錯誤（例如：死鎖）
- 系統崩潰
- 電源故障
- 硬件或軟件故障
- 磁盤故障
- 頭部碰撞
- 控制器故障
了解這些故障類型能幫助我們準備更好的恢復策略。這就像在進行戰鬥之前了解你的敵人！
存儲結構
在我們深入探討之前，讓我們來討論數據是如何存儲的。想像你的數據庫是一個巨大的圖書館：
- 頁面：就像個別的書本
- 块：存放這些書本的書架
- 檔案：圖書館的各個部分（例如：小說、非小說）
在技術術語中：
CREATE TABLE books (
id INT PRIMARY KEY,
title VARCHAR(100),
author VARCHAR(50),
genre VARCHAR(20)
);這個 SQL 命令創建了一個表結構，然後這個結構存儲在磁盤上的頁面和塊中。
恢復與原子性
現在，讓我們來討論數據恢復中的一個關鍵原則：原子性。這是一個花哨的詞，其含義簡單來說就是“全部或全無”。
想像你正在從一個賬戶轉賬到另一個賬戶：
BEGIN TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 'A';
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE account_id = 'B';
COMMIT;原子性保證了兩個更新都要麼都發生，要麼都不發生。不允許有未完成的交易！
日志恢復
這裡就是令人興奮的部分。日志恢復就像記錄數據庫中發生的一切的詳細日記。讓我們來分解一下：
-
先寫日志（WAL）：在對數據庫進行任何更改之前，先將其記錄在日誌中。
-
撤銷與重做操作：
- 撤銷：撤銷未完成的交易
- 重做：重新應用未保存到磁盤的已完成交易
以下是一個簡化的日志示例：
| 交易 ID | 操作 | 表 | 舊值 | 新值 |
|---|---|---|---|---|
| T1 | UPDATE | accounts | 1000 | 900 |
| T2 | INSERT | customers | NULL | {John, Doe} |
| T1 | COMMIT | - | - | - |
這個日志幫助系統在發生故障時確定要撤銷或重做什麼。
與並發交易一起恢復
在現實世界中，數據庫同時處理多個交易。這就像在同時騎獨輪車和玩雜耍——令人印象深刻但也複雜！
以下是如何在並發交易中管理恢復：
- 鎖定：防止對同一數據進行衝突操作。
BEGIN TRANSACTION;
LOCK TABLE accounts IN EXCLUSIVE MODE;
-- 执行操作
COMMIT;-
檢查點：定期保存數據庫狀態以減少恢復時間。
-
兩階段提交：確保分佈式系統的所有部分都對交易完成達成一致。
階段 1：準備
協調器 -> 所有參與者：準備提交
所有參與者 -> 協調器：準備好或沒有準備好
階段 2：提交
協調器 -> 所有參與者：提交或中斷
所有參與者 -> 協調器：確認記住，實踐出真知！嘗試在小型數據庫項目中實現這些概念。從簡單的交易開始，然後逐漸增加複雜性。
總結來說，DBMS 中的數據恢復就像為你珍貴的數據設置一個安全網。它確保無論發生什麼樣的故障或崩潰，你的數據都能保持一致並可恢復。在你繼續在數據庫世界中前進時，請牢記這些原則，這樣你就能充分準備好應對任何數據災難！
開心地編程，願你的數據庫總是能迅速恢復！
Credits: Image by storyset