数据库基础知识——事务与恢复系统

什么是事务？
是由多个操作封装起来的一个执行单元，这个执行单元内的操作要么都做，要么都不做

数据库为了避免以上问题的发生，有了事务的隔离级别的设置，通过不同级别的隔离设置可以避免不同的问题，事务的隔离是通过锁来实现的，下面介绍一下数据库中锁的知识

下面是数据库中各种锁及他们之间的关系（来自：数据库的锁机制及原理）：
数据库基础知识——事务与恢复系统

悲观锁和乐观锁
- 乐观锁假定事务的执行不会出现问题，每次拿数据的时候不会去上锁，拿到数据后才会判断数据是否修改了，如果修改了就让用户自己去处理。适用于读操作比较多的场景
- 悲观锁假定事务的执行会出现问题，因此每进行一个操作都会对数据进行加锁，传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。Java中synchronized和ReentrantLock等独占锁就是悲观锁思想的实现。
乐观锁和悲观锁的实现：面试必备之乐观锁与悲观锁
意向锁 当有一个事务A获得了某行记录的读锁时，若另一个事物可以获得表的写锁，那么他就可以修改这个表内的所有行，这时事务A加的锁就没有用了。为了解决这个问题，加入了意向锁，即事务为某行数据添加行锁时会为整个表添加一个意向锁，当另一个事务想为这个表加表锁时，必须保证这个表没有意向锁。
共享锁（读锁） 加锁后其它事务只能读不能写
排他锁（写锁） 加锁后其它事务不能读和写
更新锁 更新数据包含两个操作，读数据和写数据，如果用先加共享锁再加写锁的方法，可能会导致死锁的产生，因此引入了更新锁。更新锁再读的阶段时共享锁，在写的阶段自动变为排他的。

事务故障 事务在运行过程中由于种种原因，如输入数据的错误、运算溢出、违反了某些完整性限制、某些应用程序的错误，以及并发事务发生死锁等，使事务未运行至正常终止点就被撤销，这种情况称为“事务故障”。
系统故障 系统故障是指系统在运行过程中，由于某种原因（如操作系统或数据库管理系统代码错误、操作员操作失误、特定类型的硬件错误（如 CPU 故障）、突然停电等造成系统停止运行），致使事务在执行过程中以非正常方式终止，这时内存中的信息丢失，但存储在外存储设备上的数据不会受影响。
介质故障 统在运行过程中，由于某种硬件故障，如磁盘损坏、磁头碰撞或由于操作系统的某种潜在的错误、瞬时强磁场干扰，使存储在外存上的数据部分损失或全部损失，称为“介质故障”。这类故障比前两类故障的可能性虽然小得多，但破坏性却最大。
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事务故障的恢复
事务故障是指事务未运行至正常终止点前被撤销，这时恢复子系统应对此事务做撤销处理。事务故障的恢复是由系统自动完成的，不需要用户干预，步骤如下：
- 反向扫描日志文件，查找事务的更新操作
- 对事务的更新操作进行逆操作
- 继续反向扫描日志文件
- 处理到事务的开始标记
系统故障的恢复
系统故障发生时，造成数据库不一致状态的原因有两个：一是由于一些未完成事务对数据库的更新已写入数据库；二是由于一些已提交事务对数据库的更新还留在缓冲区没来得及写入数据库。系统故障的恢复是在重新启动时自动完成的，不需要用户干预，步骤如下：
- 正向扫描日志文件，找出在故障发生前已经提交的事务，将其事务标识记入重做（Redo）队列。同时找出故障发生时尚未完成的事务，将其事务标识记入撤销（Undo）队列。
- 反向扫描日志文件，对撤销队列中的各个事务进行撤销处理：对每个 Undo 事务的更新操作执行逆操作。
- 正向扫描日志文件，对重做队列中的各个事务进行重做处理：对每个 Redo 事务重新执行日志文件登记的操作。

从头开始扫描日志文件太慢，由此提出了基于检查点的日志恢复系统。