数据库系统中的事务管理与恢复机制

隔离性”Isolation） • 持久性（Durability） 1. 原子性（Atomicity）：原子性确保事务中的所有操作要么全部完成，要么全部不完成。如果在事务执行过程中出现任何错误，整个事务将被回滚，数据库的状态会恢复到事务开始之前。例如，在转账操作中，如果A账户的资金减少后，B账户的资金增加失败，那么原子性会确保A账户的资金回滚到转账前的状态。 2. 一致性（Consistency）：一致性保证事务执行后，数据库保持一致的状态，即事务执行前后，所有数据都符合预定义的完整性约束。在转账例子中，一致性意味着事务完成后，A和B账户的总额应该与转账前相同，且不会出现透支或资金失踪的情况。 3. 隔离性（Isolation）：隔离性确保同时运行的事务之间不会相互干扰。数据库管理系统通过不同的隔离级别（如读未提交、读已提交、可重复读、串行化）来实现这一点。例如，两个事务同时查询A账户余额时，隔离性防止其中一个事务看到另一个事务尚未提交的修改。 4. 持久性（Durability）：持久性意味着一旦事务提交，其结果就是永久的，即使发生系统故障，也能通过恢复机制恢复数据。这涉及到数据库的备份、日志记录和恢复策略。 介质故障的恢复是数据库管理的重要部分，它涉及在硬件或存储设备故障后恢复数据库到一个一致的状态。为实现这一目标，数据库系统通常会创建数据副本（如日志文件、检查点等）并记录事务的进度。当故障发生时，可以通过以下步骤恢复： 1. 装入备份：加载在故障发生前某个时间点的数据库完整备份，这通常是最新的检查点或者完全备份。 2. 应用日志：从备份时间点开始，重做日志中的所有成功事务。这些事务已经提交，因此需要将它们的结果重新写入数据库。 3. 回滚未提交事务：识别并回滚那些在故障发生时尚未完成的事务，以确保数据库的一致性。 并发控制、完整性控制和安全性控制也是数据库管理的关键组件。并发控制处理多个事务同时执行时可能出现的问题，如死锁和数据不一致。完整性控制确保数据满足预定义的规则，如主键约束、外键约束等。安全性控制则负责限制对数据库的访问，确保只有授权用户能查看或修改数据。 数据库管理系统通过复杂的机制确保数据的完整性和一致性，即使在面对介质故障时也能恢复服务。这包括事务的ACID特性、备份与恢复策略以及对并发、完整性和安全性的管理。理解并掌握这些概念对于构建可靠、高效的数据库系统至关重要。