免费智能真题库 > 历年试卷 > 数据库系统工程师 > 2016年上半年 数据库系统工程师 上午试卷 综合知识
  第56题      
  知识点:   故障恢复的两个操作   事务   磁盘   恢复   中断
  关键词:   磁盘   服务器   故障   中断        章/节:   事务管理       

 
运行中的系统因为故障导致服务器重启,正在执行的事务中断,破坏了事务的原子性,恢复的方法是利用日志进行(56)操作;而已经提交的事务在故障发生时尚未写入磁盘,破坏了事务的(57),恢复的方法是利用日志进行Redo操作。
 
 
  A.  Undo
 
  B.  Redo
 
  C.  CoDunit
 
  D.  Rollback
 
 
 

 
  第57题    2020年下半年  
   35%
数据库系统在运行过程中可能会发生CPU故障,这属于(56)。在此类故障的恢复过程中,需要根据日志进行的操作为(57) 。
  第53题    2022年上半年  
   38%
数据库恢复的基础是()。
  第59题    2019年上半年  
   46%
如果某一事务程序的运行导致服务器重新启动,这类故障属于系统故障,恢复过程中需要根据日志进行的操作为( )。
   知识点讲解    
   · 故障恢复的两个操作    · 事务    · 磁盘    · 恢复    · 中断
 
       故障恢复的两个操作
        有了数据转储和日志文件,就可以在系统发生故障时进行恢复。故障恢复有撤销事务(UNDO)和重做事务(REDO)两个操作。
               撤销事务(UNDO)
               所谓撤销事务是将未完成的事务撤销,使数据库恢复到事务执行前的正确状态。
               撤销事务的过程:反向扫描未完成的事务日志(由后向前扫描),查找事务的更新操作;对该事务的更新操作执行逆操作,用日志文件记录中更新前的值写入数据库,插入的记录从数据库中删除,删除的记录重新插入数据库中;继续反向扫描日志文件,查找该事务的其他更新操作并执行逆操作直至事务开始标志。
               重做事务(REDO)
               所谓重做事务(REDO)是将已经提交的事务重新执行。
               重做事务的过程:从事务的开始标识起,正向扫描日志文件,重新执行日志文件登记的该事务对数据库的所有操作,直至事务结束标识。
 
       事务
               概述
               事务(Transaction)是一系列的数据库操作,是数据库应用程序的基本逻辑单位,即应用程序对数据库的操作都应该以事务的方式进行。
               事务是一个操作序列,这些操作“要么都做,要么都不做”,是数据库环境中不可分割的逻辑工作单位。事务和程序是两个不同的概念,一般一个程序可包含多个事务。
               事务通常由数据库操纵语言或其他高级语言(如SQL、CoBOL、C、C++、Java等)书写的用户程序来实现。一个事务由应用程序的一组操作序列组成,它以BEGIN TRANSACTION语句开始,以END TRANSACTION结束语句。
               事务定义的语句如下:
               (1)BEGIN TRANSACTION:事务开始。
               (2)END TRANSACTION:事务结束。
               (3)COMMIT:事务提交。该操作表示事务成功地结束,它将通知事务管理器该事务的所有更新操作现在可以被提交或永久地保留。
               (4)ROLLBACK:事务回滚。该操作表示事务非成功地结束,它将通知事务管理器出故障了,数据库可能处于不一致状态,该事务的所有更新操作必须回滚或撤销。
               典型的例子是银行转账业务。对“从账户A转入账户B金额x元”业务,站在顾客角度来看,转账是一次单独操作;而站在数据库系统的角度它至少是由两个操作组成的,第一步从账户A减去x元,第二步给账户B加上x元。下面是银行转账事务的伪代码:
               
               SQL中事务的开始与结束
               SQL标准规定当一条SQL语句被执行,就隐式地开始了一个事务,SQL中的Commit work和Rollback work语句之一会结束一个事务。
               (1)Commit work:提交当前事务。这意味着将该事务所做的更新在数据库中永久保存。一旦事务被提交后,一个新的事务自动开始。
               (2)Rollback work:回滚当前事务。这意味着将撤销该事务对数据库的更新。这样,数据库恢复到该事务执行第一条语句之前的状态。
               需要注意的是,若事务已执行了Commit work,就不能用Rollback work来撤销。数据库系统能保证在发生诸如某条SQL语句错误、断电、系统崩溃的情况下,若事务还没有执行Commit work,则所造成的影响将被回滚。对断电、系统崩溃的情况,回滚是在系统重新启动时进行。
 
       磁盘
        在磁表面存储器中,磁盘的存取速度最快,且具有较大的存储容量,是目前广泛使用的外存储器。磁盘存储器由盘片、驱动器、控制器和接口组成。盘片的两面用来存储信息。驱动器用于驱动磁头(读/写头)沿盘面作径向运动以寻找目标磁道位置,驱动盘片以额定速率稳定旋转,通常是5400~15000r/min(Revolution Per Minute,RPM),并且控制数据的写入和读出。控制器接收主机发来的命令,将它转换成磁盘驱动器的控制命令,并实现主机和驱动器之间数据格式的转换及数据传送,以控制驱动器的读/写操作。一个控制器可以控制一台或多台驱动器。接口是主机和磁盘存储器之间的连接逻辑。
        磁盘存储器也称为硬盘存储器。硬盘存储器具有存储容量大,使用寿命长,存取速度较快的特点。硬盘存储器的硬件包括硬盘控制器(适配器)、硬盘驱动器以及连接电缆。硬盘控制器(Hard Disk Controller,HDC)对硬盘进行管理,并在主机和硬盘之间传送数据。硬盘控制器以适配卡的形式插在主板上或直接集成在主板上,然后通过电缆与硬盘驱动器相连。硬盘驱动器(Hard Disk Drive,HDD)中有盘片、磁头、主轴电机(盘片旋转驱动机构)、磁头定位机构、读/写电路和控制逻辑等。
        为了提高单台驱动器的存储容量,在硬盘驱动器内使用了多个盘片,它们被叠装在主轴上,构成一个盘组;每个盘片的两面都可用作记录面,所以一个硬盘的存储容量又称为盘组容量。
        硬盘的接口方式可以说是硬盘另一个非常重要的技术指标,这点从SCSI硬盘和IDE硬盘的巨大差价就能体现出来,接口方式直接决定硬盘的性能。现在最常见的接口有IDE(ATA)和SCSI两种,此外还有一些移动硬盘采用了PCMCIA或USB接口。
        .IDE(Integrated Drive Electronics):IDE接口最初由CDC、康柏和西部数据公司联合开发,由美国国家标准协会(ATA)制定标准,所以又称ATA接口。普通用户家里的硬盘几乎全是IDE接口的。IDE接口的硬盘可细分为ATA-1(IDE)、ATA-2(EIDE)、ATA-3(Fast ATA-2)、ATA-4(包括UItraATA、Ultra ATA/33、Ultra ATA/66)与Serial ATA(包括Ultra ATA/100及其他后续的接口类型)。基本IDE接口数据传输率为4.1Mb/s,传输方式有PIO和DMA两种,支持总线为ISA和EISA。后来为提高数据传输率、增加接口上能连接的设备数量、突破528MB限制及连接光驱的需要,又陆续开发了ATA-2、ATAPI和针对PCI总线的FAST-ATA、FAST-ATA2等标准,数据传输率达到了16.67MB/s。
        .小型计算机系统接口(Small Computer System Interface,SCSI):SCSI并不是专为硬盘设计的,实际上它是一种总线型接口。由于独立于系统总线工作,所以它的最大优势在于其系统占用率极低,但由于其昂贵的价格,这种接口的硬盘大多用于服务器等高端应用场合。
 
       恢复
        数据恢复有3个步骤。
        (1)反向扫描文件日志,查找该事务的更新操作。
        (2)对事务的更新操作执行逆操作。
        (3)继续反向扫描日志文件,查找该事务的其他更新操作,并做同样的处理,直到事务的开始标志。
 
       中断
        中断是异步发生的,是来自处理器外部的I/O设备的信号的结果。硬件中断不是由任何一条专门的指令造成的,从这个意义上来说它是异步的。硬件中断的异常处理程序常常被称为中断处理程序(interrupt handler)。
               硬中断与软中断
               硬中断是由硬件产生的,例如磁盘、网卡、键盘、时钟等。每个设备或设备集都有它自己的IRQ(中断请求)。基于IRQ,CPU可以将相应的请求分发到对应的硬件驱动上。
               软中断是一组静态定义的下半部分接口,可以在所有的处理器上同时执行,即使两个类型相同也可以。但是一个软中断不会抢占另外的一个软中断,唯一可以抢占软中断的是硬中断。
               可屏蔽中断与不可屏蔽中断
               可屏蔽中断和不可屏蔽中断都属于外部中断,是由外部中断源引起的。不可屏蔽中断源一旦提出请求,CPU必须无条件响应,而对可屏蔽中断源的请求,CPU可以响应,也可以不响应。
               CPU一般设置两根中断请求输入线:可屏蔽中断请求INTR(Interrupt Require)和不可屏蔽中断请求NMI(Non Maskable Interrupt)。对于可屏蔽中断,除了受本身的屏蔽位控制外,还都要受一个总的控制,即CPU标志寄存器中的中断允许标志位IF(Interrupt Flag)的控制,IF位为1,可以得到CPU的响应,否则,得不到响应。IF位可以由用户控制,指令STI或Turbo C的Enable()函数,将IF位置1(开中断),指令CLI或Turbo_c的Disable()函数,将IF位清0(关中断)。
               中断优先级
               当多个中断源同时请求中断时,而CPU一次只能响应其中的一个中断,同时为了能响应所有中断,就引入中断优先级来处理。系统会根据引起中断事件的重要性和紧迫程度,将中断源分为若干个级别,称作中断优先级。中断优先级有两种:查询优先级和执行优先级。
               查询优先级是不可以更改和设置的,在该方式下当多个中断源同时产生中断信号时,中断仲裁器会选择中断源优先处理的顺序,此过程与是否发生中断服务程序的嵌套毫不相干。当CPU查询各个中断标志位的时候,会依照优先级顺序依次查询,当数个中断同时请求的时候,会优先查询到高查询优先级的中断标志位,但并不代表高查询优先级的中断可以打断已经并且正在执行的低查询优先级的中断服务。
               由于可屏蔽的中断源很多,故需要对其进行管理,如区分是哪个中断源发出的中断信号?哪个中断源最优先及怎样处理多级中断嵌套等。为此,可使用中断控制器对多个可屏蔽中断源进行管理。
               中断控制器能够对中断进行排队管理,避免中断信号的丢失,同时支持对不同中断进行优先级的配置,使高优先级中断能够中断低优先级中断,满足系统中具有更高时间约束特性功能的需要。
               中断嵌套
               当处理器正在处理一个中断时,有比该中断优先级高的中断源发出中断请求时,如果处理器正在执行中断处理程序,那么处理器会对高优先级的中断进行立即处理,处理完之后再返回到低优先级的中断服务程序继续执行。这样就形成了中断服务程序中套用中断服务程序的情况,即中断嵌套。可嵌套中断的处理流程和中断服务框图如下图所示。
               
               可嵌套中断处理流程
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