高性能数据库恢复技术研究

摘要

随着信息时代的深化发展，人们对数据安全性的需求日益增强，因此数据库系统需要提供有效的机制对存贮其中的数据进行保护，尤其是当数据库因某种难以避免的错误而丢失数据的时候，需要尽快将数据库系统恢复到安全的状态中。
　　本文对数据库系统的恢复技术进行探讨，阐述在大规模并发数据库的环境下实例恢复技术的实现方法以及通过并行来提高恢复性能的技术。讨论的范围包括数据库正常运行期间各模块的工作机制和为了记录恢复信息所做的准备工作，还包括恢复系统的基本设计原理以及实现技术，并对恢复效率瓶颈进行分析，提出优化方案的理论、设计思路以及实现方案。
　　首先从数据库恢复系统相关的数据结构开始，除介绍日志记录、日志缓冲区、事务和数据缓冲区等基本结构以及先写日志原则和检查点机制等实现原则外，还对它们的设计原则和不同的设计方式对恢复系统的设计产生的影响进行了对比;然后介绍了Pearlmv数据库存储引擎的实现方式，包括恢复相关模块与机制设计、基本的恢复流程以及在此基础上初步的优化策略，并对恢复系统的性能进行了简要分析，提出了恢复的性能瓶颈在于Redo阶段;之后对Redo阶段进行了深入分析，提出了三种优化方法，并实现了记录Lsn策略下的并行Redo技术，讨论并行Redo的具体策略以及日志缓存的预取方法，并对它的性能进行了理论分析;最后通过实验对比验证了数据库恢复性能的提高程度是符合理论分析结果的，使用优化手段后的数据库实例恢复功能使得系统崩溃后具有更快的系统启动时间。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 本文工作及贡献

1．3 论文结构

1．4 本章小结

第2章 相关研究工作

2．1 数据库恢复相关数据结构

2．1．1 日志记录

2．1．2 日志缓冲区结构

2．1．3 其他相关结构

2．2 数据库恢复技术的实现方式

2．2．1 先写日志原则

2．2．2 数据缓存管理策略的比较

2．2．3 日志记录方式

2．3 数据库正常运行阶段相关行为

2．3．1 事务以及缓冲区管理策略

2．3．2 日志回刷机制

2．3．3 检查点

2．4 本章小结

第3章 Pearlmv存储引擎恢复原始设计与初步优化

3．1 Pearlmv存储引擎总体设计

3．1．1 多版本并发控制理论

3．1．2 Pearlmv系统恢复相关各模块设计

3．1．3 检查点机制实现

3．2 Pearlmv恢复协议原始实现方案

3．2．1 分析阶段

3．2．2 Redo阶段

3．2．3 Undo阶段

3．3 Pearlmv恢复系统的初步优化与性能分析

3．3．1 事务状态持久化

3．3．2 BWR日志优化

3．3．3 当前数据库系统恢复过程分析

3．4 本章小结

第4章 Pearlmv恢复性能优化

4．1 Redo阶段的优化策略

4．1．1 Redo过程分析

4．1．2 代价定义以及单线程Redo代价估算

4．2 并行Redo实现策略

4．2．1 分组日志策略

4．2．2 分组页面策略

4．2．3 记录Lsn策略

4．3 多线程并行Redo实现

4．3．1 Redo日志缓存管理

4．3．2 Redo前分析

4．3．3 记录Lsn方式实现并行Redo

4．4 Redo优化后恢复性能分析

4．4．1 恢复系统的整体设计总览

4．4．2 恢复代价估算与对比

4．5 本章小结

第5章 实验结果与分析

5．1 实验环境和设置

5．2 初步优化前后恢复性能对比

5．2．1 数据集

5．2．2 实验结果与分析

5．3 Redo阶段优化前后性能对比

5．3．1 数据集

5．3．2 实验结果与分析

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 未来工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢