[DB] 데이터베이스 복구

Recovery Techniques

 

Recovery Concept

• recent consistent state : no errors in db, no inconsistencies in db
• systme log

1. Catastrophic failure (치명적 장애) → backed up, redoing
2. Noncatastrophic failure (비재해적 장애) → undoing, redo, deferred update&immediate update

Caching(Buffering) of disk blocks

• 효율성을 위해서 캐시 사용
• DBMS cache
• < disk page 정보, 버퍼 위치, … >

Buffer replacement : 버퍼 교체( flush )

• dirty bit : 버퍼가 수정되었는지 여부
• pin-unpin bit : 디스크에 아직 다시쓸수없을때, 캐시의 페이지 고정

Two main strategies for flushing a modified buffer back to disk (수정 버퍼를 디스크에 다시 되돌려놓을때)

1. in-place updating : 원래 있던곳으로
2. shadowing : 새로운 블럭으로
   • BFIM : before image
   • AFIM : after image

Steal : 커밋 전에도 디스크로 수정 캐시를 내보낼 수 있음, 중간에 버퍼 공간 확보가 가능하여 메모리 활용이 유연함

No-steal : 커밋 전에 캐시를 내보내는 것을 비허용.

Force : 커밋 시 DB에 강제반영

No-force : 강제 X. 추가적인 saving 가능, 자주 업데이트되는 내용의 경우 업뎃할때마다 디스크에 출력 후 다시 가져올 필요가 없다.

Deffered update = no steal, no force

Write-ahead logging

• When in-place updating is used, 복구를 위한 log 사용 필수

Log entry

• REDO type log entry : AFIM is needed to redo (재작업)
• UNDO type log entry : BFIM is needed to undo (아예 없던일로 작업)

Log is simply a sequential (append-only) disk file

• last log buffer에서 log record로
• write-ahead logging approach

데이터블럭이 메인 메모리 버퍼에서 디스크로 다시 쓸 수 있기 전에 디스크에 기록되어야함

Write ahead logging(WAL) protocol

1. log 엔트리가 모두 디스크에 쓰일때까지 덮어쓰기 불가능
2. 커밋 연산을 모든 log 기록 전까지는 완료되지 않음 (log 말고 그냥 data는 no-force일때는 기록 안해도 됨)

어떤 시점에서 오류가 나도 복구 가능함

 

Transaction Rollback and Cascading Rollback : 계단식 롤백

실제로는 계단식 롤백 사용ㄴㄴ

read는 로그에 기록안해도 됨

 

no undo/redo recovery based on deferred update : 지연 업데이트

• 부분커밋 될때까지 지연됨.
• no force, no steal
• no old value → undo 필요없어서
• log record : [operation, trans-id, data, new value]

A typical deferred update protocol as follows

1. 커밋지점까지 디스크의 DB 변경 불가능.
   1. 커밋할 때 까지 모든 버퍼를 고정해놔야하ㅏ므로(도난방지 정책)
2. 모든 Redo 유형 로그항목이 로그에 기록되고 로그 버퍼가 디스크에 강제기록될때까지 커밋지점에 도착X.

Recovery from Failure

커밋 후 에러 : Redo

커밋 전 에러 : no action (just restart)

 

Immediated update : force, steal : 즉시 업데이트

uncommitted update

커밋 전 상태도 복구 필요 ⇒ old value, new Value

Recovery from Failure

커밋 후 에러 : Redo

커밋 전 에러 : Undo (실행취소)

 

Checkpoint : 복구가 필요없는 지점

• 로그 기록, 데이터 기록 후 checkpoint

Taking a checkpoint consists of the following actinos :

1. 잠시 중단
2. 모든 내용을 디스크로 force write
3. 체크포인트 기록
4. 재시동

Shadow paging

page : 고정길이 디스크 블럭

DB partitioned into pages

current page table / shadow page table

shadow paging scheme : to update page i,

1. read i
2. update i
3. write i to newly allocated page space
4. change current page table

shadow page table is never changed over the duration of the transaction

if T is successful, current page table becomes the shadow page table

if T is failed, discard the current page table, 섀도우 테이블이 current가 됨

need no log

need no undo

 

Shadow paging 장단점

장점 : log based에 비해서 오버헤드가 없고, 복구가 빠르고, no undo/redo

단점 : 데이터 조각화, old page를 별도로 모음

 

Recovery in Multidatabase systems

• multi DB transaction may require access to multiple db
• 원자성을 유지하기 위해, two level recovery mechanism이 필요함
  1. global recovery manager (coordinator)
  2. local recovery managers

coordinator usually follows a protocol, Two-phase commit protocol. (2단계 커밋규약)

2PLP-CC, 2PLP-R

 

2PCP

atomicity : T commits or aborts at all sites

participant : a site at which T has executed

 

assume (추정)

T is initiated at S(i) → TC(i) at S(i) is a transaction coordinator

( TC = transaction coordinator )