ARIES: 一种支持细粒度锁定和部分回滚的事务恢复算法

"ARIES论文提供了支持细粒度锁定、部分回滚的事务恢复方法，通过使用预写式日志（Write-Ahead Logging, WAL）实现。该方法由C. Mohan, Don Haderle, Bruce Lindsay, Hamid Pirahesh和Peter Schwarz等IBM研究人员提出。ARIES算法在系统故障后重启时，通过重复历史记录来重做所有缺失的更新，然后再回滚失败事务。每个页面都包含一个日志序列号，以便与该页面的日志更新状态相对应。" ARIES算法的核心知识点包括： 1. **预写式日志（Write-Ahead Logging, WAL）**: 预写式日志是一种确保数据持久性的策略，它要求所有对数据的修改必须先写入日志，然后才更新到数据存储中。这样即使在系统崩溃时，可以通过已写入的日志恢复未持久化的数据。 2. **部分回滚（Partial Rollbacks）**: ARIES允许事务的部分回滚，这意味着不是完全撤销整个事务，而是可以选择性地撤销事务中的某些操作。这在处理并发事务冲突时特别有用，可以避免不必要的工作量。 3. **细粒度锁定（Fine-Granularity Locking）**: ARIES支持对记录级别的锁定，而不是整个事务或表。这种锁定策略提高了并发性能，因为它减少了锁定资源的数量，从而减少了锁竞争的可能性。 4. **日志序列号（Log Sequence Number, LSN）**: 每个页面都有一个LSN，用于跟踪页面与对应日志条目的关系。这使得恢复过程中能准确找到哪些更新是针对特定页面的，以及它们的执行顺序。 5. **重做/回滚链（Redo/Rollback Chains）**: 在回滚过程中，ARIES通过创建日志记录之间的链接，确保了回滚操作和前向进程中的更新可以正确地按顺序处理。这有助于维护事务的原子性和一致性。 6. **事务恢复（Transaction Recovery）**: ARIES使用“两阶段提交”（Two-Phase Commit）和“检查点”（Checkpoints）机制来简化恢复过程。检查点用于定期保存系统的稳定状态，减少恢复时需要重做的工作量。 7. **系统故障后的恢复过程**: 在系统故障后，ARIES首先应用所有在最后检查点之后的日志记录（重做阶段），然后回滚那些未完成的事务（回滚阶段）。这一过程保证了事务的持久性和隔离性。 8. **重做（Redo）操作**: 通过日志记录，ARIES重新执行那些在系统崩溃前已完成但未持久化的事务更新，以确保数据的一致性。 9. **回滚（Undo）操作**: 对于未能正常结束的事务，ARIES会依据日志逆序执行操作，撤销这些事务对数据库的影响。 ARIES方法的提出，极大地提升了事务处理的效率和可靠性，尤其是在大规模并发环境下。它的设计理念和实现策略对后来的数据库管理系统设计产生了深远影响。