故障恢复是数据库管理系统（DBMS）确保数据一致性和持久性的重要机制。当数据库运行中发生故障时，恢复机制可以使数据库从错误状态恢复到正确状态。以下是三种主要的故障恢复方式：

1. 事务故障的恢复

• 定义：
  事务故障是指某个事务在执行过程中因逻辑错误、资源不足（如死锁或超时）或人为干预（如用户终止事务）而失败。
• 恢复方法：
  回滚 (Rollback)：
  • 如果事务失败，系统需要撤销该事务已经执行的操作。
  • 通过日志（如UNDO日志）记录事务对数据库所做的更改，在事务失败时，利用这些日志将数据库恢复到事务开始之前的状态。
  • 使用的技术包括：
    • 撤销日志（Undo Logs）：记录事务执行前的旧值，用于回滚操作。
    • 检查点：通过检查点标记日志中的一致性点，从该点开始重放日志，减少回滚时间。
• 恢复目标：
  恢复事务失败前的数据库状态，确保事务的原子性（ACID原则中的“A”）。

2. 系统故障的恢复

• 定义：
  系统故障通常由电源中断、操作系统崩溃或硬件故障等非持久性问题引起，导致数据库的运行状态被破坏（如内存数据丢失），但数据库文件通常不会受损。
• 恢复方法：
  重做和撤销 (Redo and Undo)：
  • 系统通过日志记录，识别哪些事务在故障发生前已提交（需要重做）和哪些事务尚未完成（需要撤销）。
  • 恢复步骤：
    1. 分析日志：确定提交的事务和未完成的事务。
    2. 撤销未完成的事务：将未提交事务的更改撤销到一致状态。
    3. 重做已提交的事务：对已经提交的事务重新应用日志记录的更改，确保其更改持久化。
  • 检查点：通过检查点优化恢复过程，只需从最近的检查点之后的日志开始恢复，而无需从日志的开头逐条扫描。
• 恢复目标：
  确保数据库恢复到系统崩溃前的一致状态，并保证事务的持久性和隔离性。

3. 介质故障的恢复

• 定义：
  介质故障是指存储数据库的物理介质（如硬盘、SSD）发生损坏，导致部分或全部数据库文件不可用。这是最严重的故障类型。
• 恢复方法：
  数据备份与日志恢复 (Backup and Log Recovery)：
  • 备份恢复：
    • 从最近的数据库备份（如全量备份或增量备份）中恢复丢失的数据。
    • 备份通常包括数据文件、日志文件和配置文件。
  • 日志重做：
    • 使用从备份恢复的数据作为基础，通过重做日志（REDO日志）应用自备份以来的所有提交事务。
    • 这样可以将数据库恢复到介质故障发生前的状态。
  • 归档日志（Archived Logs）：
    • 日志可以存储在单独的存储设备或远程服务器上，以防备份损坏。
  • 镜像与冗余：
    • 利用存储镜像技术（如RAID、分布式存储）避免单点故障，降低介质损坏的影响。

• 恢复目标：
  恢复所有持久化数据，确保数据的持久性和完整性。

总结