恢复的实现技术
恢复机制涉及的两个关键问题是：如何建立冗余数据，以及如何利用这些冗余数据实施数据库恢复。
建立冗余数据最常用的技术是数据转储和登记日志文件(logging)。通常在一个数据库系统中，这两种方法是一起使用的。
数据转储
数据转储是数据库恢复中采用的基本技术。所谓转储即数据库管理员定期地将整个数据库复制到磁带、磁盘或其他存储介质上保存起来的过程。这些备用的数据称为后备副本(backup)或后援副本。
当数据库遭到破坏后可以将后备副本重新装入，但重装后备副本只能将数据库恢复到转储时的状态，要想恢复到故障发生时的状态，必须重新运行自转储以后的所有更新事务。例如，在下图中系统在Ta时刻停止运行事务，进行数据库转储，在Tb时刻转储完毕，得到Tb时刻的数据库一致性副本。系统运行到T时刻发生故障。为恢复数据库，首先由数据库管理员重装数据库后备副本，将数据库恢复至T时刻的状态，然后重新运行自Tb~Tf时刻的所有更新事务，这样就把数据库恢复到故障发生前的一致状态。
转储是十分耗费时间和资源的，不能频繁进行。数据库管理员应该根据数据库使用情况确定一个适当的转储周期。
转储可分为静态转储和动态转储。
静态转储是在系统中无运行事务时进行的转储操作。即转储操作开始的时刻数据库处于一致性状态，而转储期间不允许(或不存在)对数据库的任何存取、修改活动。显然，静态转储得到的一定是一个数据一致性的副本。
静态转储简单，但转储必须等待正运行的用户事务结束才能进行。同样，新的事务必须等待转储结束才能执行。显然，这会降低数据库的可用性。
动态转储是指转储期间允许对数据库进行存取或修改。即转储和用户事务可以并发执行。
动态转储可以克服静态转储的缺点，它不用等待正在运行的用户事务结束，也不会影响新事务的运行。但是，转储结束时后援副本上的数据并不能保证正确有效。例如，在转储期间的某个时刻Tc，系统把数据A=100转储到磁带上，而在下一时刻Td，某一事务将A改为200。转储结束后，后备副本上的A已是过时的数据了。
为此，必须把转储期间各事务对数据库的修改活动登记下来，建立日志文件(log file)。这样，后援副本加上日志文件就能把数据库恢复到某一时刻的正确状态。
转储还可以分为海量转储和增量转储两种方式。海量转储是指每次转储全部数据库，增量转储则指每次只转储上一次转储后更新过的数据。从恢复角度看，使用海量转储得到的后备副本进行恢复一般说来会更方便些。但如果数据库很大，事务处理又十分频繁，则增量转储方式更实用更有效。
数据转储有两种方式，分别可以在两种状态下进行，因此数据转储方法可以分为4类：动态海量转储、动态增量转储、静态海量转储和静态增量转储，如下表所示。
登记日志文件
①日志文件的格式和内容
日志文件是用来记录事务对数据库的更新操作的文件。不同数据库系统采用的日志文件格式并不完全一样。概括起来日志文件主要有两种格式：以记录为单位的日志文件和以数据块为单位的日志文件。
对于以记录为单位的日志文件，日志文件中需要登记的内容包括：
各个事务的开始(BEGIN TRANSACTION)标记。
各个事务的结束(COMMIT或ROLLBACK)标记。
各个事务的所有更新操作。
这里每个事务的开始标记、每个事务的结束标记和每个更新操作均作为日志文件中的一个日志记录(log record)。
每个日志记录的内容主要包括：
事务标识(标明是哪个事务)。
操作的类型(插入、删除或修改)。
操作对象(记录内部标识)。
更新前数据的旧值(对插入操作而言，此项为空值)。
更新后数据的新值(对删除操作而言，此项为空值）。
对于以数据块为单位的日志文件，日志记录的内容包括事务标识和被更新的数据块。由于将更新前的整个块和更新后的整个块都放入日志文件中，操作类型和操作对象等信息就不必放入日志记录中了。
②日志文件的作用
日志文件在数据库恢复中起着非常重要的作用，可以用来进行事务故障恢复和系统故障恢复，并协助后备副本进行介质故障恢复。具体作用是：
(1)事务故障恢复和系统故障恢复必须用日志文件。
(2)在动态转储方式中必须建立日志文件，后备副本和日志文件结合起来才能有效地恢复数据库。
(3)在静态转储方式中也可以建立日志文件，当数据库毁坏后可重新装入后援副本把数据库恢复到转储结束时刻的正确状态，然后利用日志文件把已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。这样不必重新运行那些已完成的事务程序就可把数据库恢复到故障前某一时刻的正确状态，如下图所示。
③登记日志文件
为保证数据库是可恢复的，登记日志文件时必须遵循两条原则：
登记的次序严格按并发事务执行的时间次序。
必须先写日志文件，后写数据库。
把对数据的修改写到数据库中和把表示这个修改的日志记录写到日志文件中是两个不同的操作。有可能在这两个操作之间发生故障，即这两个写操作只完成了一个。如果先写了数据库修改，而在运行记录中没有登记这个修改，则以后就无法恢复这个修改了。如果先写日志，但没有修改数据库，按日志文件恢复时只不过是多执行一次不必要的UNDO操作，并不会影响数据库的正确性。所以为了安全，一定要先写日志文件，即首先把日志记录写到日志文件中，然后写数据库的修改。这就是“先写日志文件”的原则。
