任务一 数据库备份概述

一、核心背景与目标

数据库系统运行中会面临软件/硬件故障、人为破坏、用户误操作、计算机病毒等风险，这些问题会导致数据错误、数据库损坏甚至瘫痪。 备份与恢复的核心目标是：防止数据丢失，将故障损失降至最低，通过定期备份保留数据副本，在数据库遭破坏时快速恢复。

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二、预备知识：数据库故障与恢复技术

1. 常见数据库故障类型（从恢复角度划分）

故障类型	定义与场景	影响与恢复方式
事务故障	事务未正常终止（如运算溢出、死锁被撤销、违反完整性约束等）	数据库可能处于不正确状态，需回滚该事务（事务撤销），撤销其对数据库的所有修改。
系统故障	导致系统重启的事件（如CPU故障、断电、DBMS代码错误等）	丢失内存数据，影响所有事务；需回滚未完成事务+重做已提交事务，恢复数据一致性。
介质故障（硬故障）	外存故障（如硬盘损坏、磁头碰撞等）	破坏部分或全部数据库，破坏性极强，需依赖备份与日志恢复。
计算机病毒	具有破坏性、自我复制的程序	破坏数据库，需用恢复技术还原数据。

故障影响可归纳为两类：

• 数据库本身被破坏；
• 数据库未被破坏，但数据因事务异常终止而处于不正确状态。

2. 数据库恢复技术的核心逻辑

恢复的核心是建立冗余数据，主要依赖两种技术：

1. 数据备份 定期将数据库复制到其他存储介质，生成“后备副本”，故障时重新载入副本恢复数据。
   • 静态备份：备份期间不允许任何数据库存取/修改操作，需等待所有事务结束。
   • 动态备份：备份期间事务可并发执行，对数据库操作无严格限制。
2. 登记日志文件 记录事务对数据库的更新操作，遵循两大原则：
   • 撰写次序严格按并发事务的执行时间排序；
   • 必须先写日志文件，后写数据库，确保即使数据库操作未完成，也能通过日志保证数据正确性。

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三、任务实施：数据库备份的分类与时机

1. 数据库备份的分类

（1）按备份时服务器是否在线划分

• 热备份：数据库运行状态下，通过日志文件备份，支持读写操作。
• 温备份：数据库运行，但数据仅可读、不可写。
• 冷备份：数据库关闭状态下备份，能较好保证数据完整性。

（2）按备份内容划分

• 物理备份：直接复制数据库文件，速度快但占用存储空间大。
• 逻辑备份：通过软件提取数据生成映像文件，格式与原数据库不同，仅保留数据内容的映射。

（3）按备份数据范围划分

• 完整备份：备份整个数据库（含用户表、系统表、索引等所有对象），是增量/差异备份的基础（无完整备份则无法执行其他备份）。
• 增量备份：备份上一次完整备份或最近一次增量备份后变化的内容。
• 差异备份：备份最近一次完整备份后变化的内容（仅备份变更部分，范围比增量备份大）。

2. 数据库备份的时机

备份是耗时、耗资源的操作，需根据“可接受的数据丢失量”和“数据库活动频率”确定周期，通常在以下事件后执行备份：

• 创建数据库或为数据库填充数据后；
• 创建索引后；
• 清理事务日志后；
• 执行无日志操作后。