Baza predavanje

6.12.2012

1

Obnova baze podataka

Tuzla, 05.12.2012. god.

Mr.sc. Emir Mekovi

Obnova baze podataka u sluaju razruenja Database Recovery

Dovesti bazu podataka u najnovije stanje za koje se pouzdano zna da je bilo ispravno

Velike baze podataka dijeljene, viekorisnike obavezno moraju posjedovati mehanizme obnove

Male, jednokorisnike baze podataka obino imaju malu ili uopte nemaju podrku obnovi obnova se preputa korisnikovoj odgovornosti

podrazumijeva se da korisnik periodino stvara backup kopiju te u sluaju potrebe obnavlja bazu runo.

2

6.12.2012

2

Uzroci razruenja

greke opreme

greke operativnog sistema

greke sistema za upravljanje bazama podataka

greke aplikacijskog programa

greke operatera

kolebanje izvora energije

poar, sabotaa, ...

3

Opte pravilo koje omoguava obnovu

Redundancija - svaki se podatak mora moi rekonstruisati iz nekih drugih informacija redundantno pohranjenih negdje drugo u sistemu (na traci, na drugom disku, na ogledalnom disku, ...):

ogledanje podataka (mirroring)

sigurnosne kopije (backup) - On-line backup

dnevnici izmjena

ponitavanje transakcija

ponovo obavljanje transakcija 4

6.12.2012

3

Opti opis postupka koji omoguava obnovu

Periodino kopiranje sadraja baze podataka na arhivski medij (traka) (1 dnevno, 1 sedmino - zavisno o uestalosti

promjena)

Svaka izmjena u bazi podataka evidentira se u logikom dnevniku izmjena (logical log, journal) stara vrijednost zapisa

nova vrijednost zapisa

korisnik, vrijeme,

izmjena se prvo zapisuje u dnevnik, a tek se onda provodi!

5

Kad nastane kvar ...

Baza je potpuno unitena

najsvjeija arhivska kopija

dnevnik izmjena - ponovo obavljanje izmjena koje su se dogodile u meuvremenu (nakon izrade arhive)

Baza nije unitena - sadraj je nepouzdan - program je prekinut tokom obavljanja niza logiki povezanih izmjena

vraanje na ispravno stanje - pomou dnevnika izmjena ponitavaju se sve nepouzdane izmjene

6

6.12.2012

4

Transakcija

jedinica rada nad bazom podataka

sastoji se od niza logiki povezanih izmjena

poetak transakcije - BEGIN WORK

zavretak transakcije:

COMMIT WORK - uspjean zavretak - potvrivanje transakcije

ROLLBACK WORK - neuspjean zavretak - ponitavanje transakcije - ponitavanje svih izmjena koje je obavila transakcija

7

Odreivanje granica transakcije

eksplicitno:

BEGIN WORK

.

COMMIT WORK ili ROLLBACK WORK

implicitno: svaka operacija izmjene u bazi podataka (npr. UPDATE naredba)

predstavlja transakciju, njezin uspjean zavretak COMMIT WORK, neuspjean zavretak predstavlja ROLLBACK WORK

transakcije se ne mogu ugnjeivati - jedna aplikacija u jednom asu moe imati samo jednu aktivnu transakciju

sve operacije obnove moraju se obavljati unutar granica transakcije 8

6.12.2012

5

Obavljanje transakcija

Dio sistema koji brine o obavljanju transakcija (transaction manager, transaction processing monitor TP monitor) osigurava zadovoljavanje svih poznatih pravila integriteta

9

Data

Log

Query Processor

Transaction Manager

Log Manager

Buffer Manager

Recovery Manager

Stanja transakcije

Aktivna (active) tokom izvoenja Djelimino zavrena (partially committed) nakon to je obavljena njezina

posljednja operacija Neispravna (failed) nakon to se ustanovi da nije mogue nastaviti njezino

normalno izvoenje Neuspjeno zavrena (aborted) nakon to su poniteni njezini efekti i baza

podataka vraena u stanje kakvo je bilo prije nego to je zapoela Potvrena (committed) uspjeno zavrena

10

Djelimino zavrena

Neispravna Neuspjeno

zavrena

Potvrena

Aktivna

Dijagram stanja transakcije

6.12.2012

6

Primjer transakcije

CREATE PROCEDURE prijenos (s_racuna INTEGER, na_racun INTEGER, iznos DECIMAL (8,2)) DEFINE pom_saldo DECIMAL (8,2); BEGIN WORK; UPDATE racun SET saldo = saldo iznos WHERE br_racun = s_racuna; UPDATE racun SET saldo = saldo + iznos WHERE br_racun = na_racun; SELECT saldo INTO pom_saldo FROM racun WHERE br_racun = s_racuna; IF pom_saldo < 0 THEN ROLLBACK WORK; ELSE COMMIT WORK; END IF END PROCEDURE

11

Potvrivanje transakcije

Taka potvrivanja (commit point) sve izmjene koje je transakcija napravila postaju permanentne (trajne)

Sve izmjene koje je transakcija napravila prije take potvrivanja mogu se smatrati tentativnima (privremenim tentative)

U taki potvrivanja otputaju se svi kljuevi Potvrena izmjena nikad ne moe biti ponitena sistem garantuje da e

njezine izmjene biti trajno pohranjene u bazi podataka, ak i ako kvar nastane ve u sljedeem trenutku

Ako kvar nastane nakon potvrivanja i prije nego to su izmjene iz memorijskih spremnika (buffer-a) prebaene u bazu podataka izmjene bi u trenutku kvara bile izgubljene, ALI: procedura za ponovo pokretanje provest e promjene u bazi podataka vrijednosti koje je potrebno zapisati u bazu podataka pronalaze se u

odgovarajuim zapisima u dnevniku izmjena dnevnik mora biti zapisan prije nego to zavri procedura potvrivanja

write-ahead log rule

12

6.12.2012

7

Osobine transakcije

ACID Atomicity - atomarnost - transakcija se mora obaviti u

potpunosti ili se uopte ne smije obaviti,

Consistency - konzistentnost - transakcijom baza podataka prelazi iz jednog konzistentnog stanja u drugo konzistentno stanje,

Isolation - izolacija - kada se paralelno obavljaju dvije ili vie transakcija, njihov efekat mora biti isti kao da su se obavljale jedna iza druge,

Durability - izdrljivost - ukoliko je transakcija obavila svoj posao, njezini efekti ne smiju biti izgubljeni ako se dogodi kvar sistema, ak i u situaciji kada se kvar desi neposredno nakon zavretka transakcije

13

Sa stanovita krajnjeg korisnika transakcija je nedjeljiva

ne zanima ga injenica da se moraju obaviti dvije operacije nad bazom podataka

Korisnik mora biti siguran da je zadatak obavljen potpuno i samo jednom!

14

6.12.2012

8

Dnevnik izmjena

15

Transakcija A

Transakcija B

Transakcija C

beginA A1 A2 commitA

beginB B1 commitB

beginC C1 C2 commitC

beginA beginB A1 B1 beginC C1 A2 commitB C2 commitA commitC

Tipovi greaka

1. Greke koje otkriva sama aplikacija

2. Greke unutar transakcije kojima aplikacija ne rukuje na eksplicitan nain (npr. preliv, dijeljenje s nulom)

3. Kvar raunarskog sistema - baza nije fiziki unitena

4. Kvar medija za pohranu - fiziki unitena baza

- sluajevi 1. i 2. ne smatraju se razruenjem 16

6.12.2012

9

Greke koje otkriva aplikacija

Sluajevi u kojima aplikacija predvia obavljanje naredbe ROLLBACK WORK Ponitavanje efekata transakcije Ponitavanje poruka

kao da transakcija nikad nije zapoela s radom ponitavanje poruka - brisanjem iz reda poruka

(poruke se ne ispisuju odmah, ve na kraju transakcije)

ponitavanje izmjena - pretragom dnevnika unazad - nova vrijednost zapisa zamjenjuje se sa starom vrijednou - sve dok se ne doe do poetka transakcije - BEGIN WORK

17

Greke koje ne otkriva aplikacija

ako se javi greka za koju nismo pretpostavili akciju - program zavri na neplanirani nain

u tim sluajevima ne postoji naredba ROLLBACK WORK ! Ponitavanje efekata transakcije, ponitavanje poruka

Primjer: pokuaj unosa zapisa iji klju ve postoji u bazi:

18

CREATE TABLE osoba ( mbr INTEGER, prezime CHAR(20), ime CHAR(20) PRIMARY KEY (mbr) );

BEGIN WORK; INSERT INTO osoba VALUES (1,Muji', Mujo'); INSERT INTO osoba VALUES (2,Husi', Huso'); INSERT INTO osoba VALUES (1,Fati', Fata'); INSERT INTO osoba VALUES (4,Hasi', Haso'); COMMIT WORK;

Greka!

6.12.2012

10

Dnevnik izmjena

19

Transakcija A

Transakcija B

Transakcija C

beginA A1 A2 commitA

beginB B1 commitB

beginC C1 C2 rollbackC

beginC C1 A2 commitB C2 commitA rollbackC undoC2 undoC1

Greke sistema

baza nije razruena - sve transakcije koje su se odvijale u vrijeme kvara moraju biti ponitene jer nisu kompletne!

pretraivanjem dnevnika od poetka identifikuju se transakcije za koje postoji BEGIN i ne postoji COMMIT ili ROLLBACK

takav postupak bi predugo trajao

uvode se kontrolne take (checkpoint)

u odreenim intervalima (obino svakih 5 minuta) odreuje se kontrolna taka

20

6.12.2012

11

Kontrolna taka

1. pohrana sadraja spremnika dnevnika (log buffer) u datoteku dnevnika

2. zapisivanje zapisa kontrolne take u datoteku dnevnika

3. pohrana sadraja spremnika baze podataka (database buffer) u bazu podataka

4. zapisivanje adrese zapisa kontrolne take iz datoteke dnevnika u datoteku za ponovno pokretanje (restart file)

Zapis kontrolne take sadri: listu svih aktivnih transakcija za svaku transakciju - adresu najnovijeg zapisa u datoteci

dnevnika 21

Primjer

22

vrijeme kontrolna

taka greka

sistema

T1

T2

T3

T4

T5

Transakcije T3 i T5 treba ponititi Transakcije T2 i T4 treba ponovo obaviti

6.12.2012

12

Proces obnove

Stvara se: lista za ponitavanje - na poetku sadri sve transakcije koje su

bile aktivne u kontrolnoj taki

lista za ponovo obavljanje - na poetku je prazna

Pretrauje se dnevnik od kontrolne take transakcija za koju se pronae BEGIN dodaje se u listu za

ponitavanje

transakcija za koju se pronae COMMIT prebacuje se iz liste za ponitavanje u listu za ponovo obavljanje

Ponovo se obavljaju transakcije iz liste za ponovo obavljanje

Ponitavaju se transakcije iz liste za ponitavanje

SUBP ne moe prihvatiti niti jedan zahtjev dok se ne zavri proces obnove! 23

Proces obnove

Logika ponovnog obavljanja

Uinak ponovnog obavljanja, bez obzira koliko se puta obavljalo mora biti isti kao da je operacija obavljena tano jednom!

redo (redo (redo ( ..redo(x)))) = redo (x)

Ponovo obavljanje = Obnova unaprijed (forward recovery)

Logika ponitavanja

Uinak ponitavanja, bez obzira koliko se puta obavljalo mora biti isti kao da je operacija obavljena tano jednom!

undo (undo (undo ( ..undo(x)))) = undo (x)

Ponitavanje = Obnova unazad (backward recovery) 24

6.12.2012

13

Kvarovi medija

baza je razruena - npr. zbog kvara diska obnova sadraja baze pomou najnovije arhivske kopije

pomou najnovijeg dnevnika obavljaju se transakcije koje su bile provedene od trenutka arhiviranja

ako je najnovija arhivska kopija pokvarena uzima se predzadnja arhivska kopija

dnevnik izmjena od predzadnje arhive do zadnje arhive

dnevnik izmjena nastalih nakon zadnje arhive

Preporuke: uvati najmanje tri posljednje arhive i pripadne dnevnike

dnevnik se ne nalazi na istom disku na kojem je baza podataka 25

Ciklika izmjena logikih dnevnika

odreuje se broj dnevnika koji e se koristiti

im se jedan dnevnik popuni - kopira se na traku dnevnik se mora nalaziti na disku sve dok su

transakcije sadrane u njemu aktivne (da bi se omoguio ROLLBACK )

26

LOG1 LOG2 LOG3 LOG4

LOG1 LOG2 LOG3 LOG4

6.12.2012

14

Ciklika izmjena logikih dnevnika

U sluaju da su svi dnevnici puni - obustavljaju se sve akcije i sistem eka da se napravi sigurnosna kopija vremenski preduge transakcije, prevelike transakcije

kad su dnevnici popunjeni npr. 70% - prvi znak za uzbunu (Long Transaction High Water Mark) sistem ne prihvaa nove transakcije

kad su dnevnici popunjeni npr. 85 ili 90% - drugi znak za uzbunu (Long Transaction Exclusive Access High Water Mark) - sve aktivne transakcije se ponitavaju

Kod pogreke medija koristi se arhivska kopija + dnevnici s traka

27

Obnova uz zadovoljenje zahtjeva za visokim stepenom dostupnosti

ogledanje podataka (mirroring)

arhiviranje tokom obavljanja transakcija (online backup)

inkrementirano arhiviranje

fiziki dnevnik (physical log)

28

6.12.2012

15

Ogledanje

slika podataka u ogledalu (mirror)

promjene se provode istovremeno u primarnom i ogledalnom podruju

u sluaju pogreke u jednom od podruja nastavak rada na ispravnom podruju

nalog za ponovo kreiranje (popravljanje) ogledalnog podruja

ogledanje pod kontrolom hardware-a RAID - Redundant Arrays of Inexpensive Disks (Level 1

ogledalni disk, Level 4 - n diskova za podatke + 1 ogledalni disk, ...

ogledanje pod kontrolom SUBP-a 29

Arhiviranje

On-line arhiviranje (On-line Backup) stvaranje arhivske kopije tokom rada korisnika izvoenja

transakcija

stanje baze podataka pohranjeno u arhivskoj kopiji odgovara stanju kakvo je bilo u trenutku pokretanja arhiviranja

Inkrementirano arhiviranje arhiviranje baze podataka dodatno optereuje sistem i usporava

rad korisnika

eli se skratiti trajanje i obim arhiviranja

inkrementirano arhiviranje arhive razliitog nivoa: nivo 0 kopija itave baze podataka npr. jednom mjeseno

nivo 1 sedmina arhiva sadri promjene nastale nakon arhive nivoa 0

nivo 2 dnevna arhiva - sadri promjene nastale nakon arhive nivoa 1 30

6.12.2012

16

Inkrementirano arhiviranje

31

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 01

arhiva nivoa 0

arhiva nivoa 1

arhiva nivoa 2

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Ako se 18. decembra desi kvar na disku

Obnova: 1. Arhiva nivoa 0 od 1. decembra 2. Arhiva nivoa 1 od 15. decembra 3. Arhiva nivoa 2 od 17. decembra 4. Logiki dnevnik koji je zapoeo nakon arhive nivoa 2 od 17. decembra

Mjesec decembar:

Fiziki dnevnik

stvara se nakon kontrolne take

pohranjuju se kopije stranica s diska (iz baze podataka) prije obavljanja izmjena (Before Image)

omoguava rekonstrukciju stanja u bazi podataka kakvo je bilo u posljednjoj kontrolnoj taki prije pogreke

ostvaruje se fizika konzistentnost podataka

Kod ponovog pokretanja sistema: provjerava se postoji li neki sadraj u fizikom dnevniku ako

postoji - bilo je izmjena nakon posljednje kontrolne take - pokree se brza obnova: sve stranice fizikog dnevnika pohranjuju se na svoje lokacije

obavljaju se izmjene iz logikog dnevnika poevi od kontrolne take, ponitavaju se transakcije koje nisu zavrile prije pogreke

32

6.12.2012

17

33

Baza podataka

123 Damir Piri 234 Maja uri 345 Dino Peji 456 Ema Mei 567 Goran Mari

123 Deni 15111999 123 Jasna 14032002 234 Maja 28122001 234 Denis 17102004 234 Irma 03012002




Tabele: osoba(mbr, ime, prez) dijete(mbr, imedj, datrod)

Nakon neke kontrolne take fiziki dnevnik je prazan





34

Baza podataka



123 Demir Piri 234 Maja uri 345 Dinko Peji 456 Ema Mei 567 Goran Mari


Prije svake izmjene stranica na kojoj e doi do promjene kopira se u datoteku fizikog dnevnika (struktura stack LIFO)




UPDATE osoba set ime = Damir' WHERE mbr = 123; UPDATE dijete set datrod = '15.11.1999' WHERE mbr = 123 and imedj = Deni'; UPDATE osoba set ime = Dino' WHERE mbr = 345;



123 Damir Piri 234 Maja uri 345 Dinko Peji 456 Ema Mei 567 Goran Mari





123 Deni 10111999 123 Jasna

14032002 234 Maja 28122001 234 Denis 17102004 234 Irma 03012002


6.12.2012

18

35

Baza podataka







Obnova stranice iz fizikog dnevnika kopiraju se u bazu podataka




123 Deni 10111999

123 Jasna 14032002

234 Maja 28122001

234 Denis 17102004 234 Irma 03012002

123 Demir Piri 234 Maja uri 345 Dino Peji 456 Ema Mei 567 Goran Mari






36

Baza podataka







Nakon zavretka kopiranja sadraja iz datoteke fizikog dnevnika u bazu podataka sadraj baze podataka je vraen u stanje kakvo je bilo u kontrolnoj toci





Documents

Baza predavanje