Administración de Base de Datos Recuperación de datos Profesora: Mercy Ospina UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE COMPUTACIÓN

Objetivos Conocer los conceptos relacionados a las transacciones y como afectan la recuperación los datos Conocer los tipos fallas y los niveles de aislamiento de una Base de datos Conocer el proceso de recuperación y sus tipos en una BD Determinar que elementos del SMBD intervienen en la recuperación.

Agenda Acceso a los datos por una transacción Tipos de fallas Técnicas de Recuperación Transacción Log Doble paginación

Conjunto de operaciones que forman una unidad lógica de trabajo El SMBD debe garantizar que se realicen adecuadamente a pesar de la existencia de fallos Puede iniciar con una instrucción BEGIN TRANSACTION (depende del SMBD) Hay dos operaciones obligatorias COMMIT: transacción exitosa los cambios se deben hacer efectivos ROLLBACK: transacción no exitosa los cambios se deben deshacer. Transacción Marzo 2012Administración de Base de Datos 4

Atómica: Se ejecuta completa o no se ejecuta. Consistente: La BD debe quedar en un estado consistente una vez terminada la transacción (exitosamente o no) aIslada: Aunque varias transacciones se ejecuten de manera concurrente, cada una ignora lo que hacen las demás Durable: Una vez que una transacción ha culminado exitosamente los cambios deben permanecer en el tiempo. Transacción Propiedades Marzo 2012Administración de Base de Datos 5

Transacción Estados Marzo 2012Administración de Base de Datos 6 Activa Parcialmente confirmada confirmada FallidaTerminar Leer, escribir Ultima instrucción Inicio de transacción commit rollback

En un Sistema de Base de Datos restaurar la BD significa: Realmacenar la Base de datos en un estado correcto, lo más reciente posible, si la falla ha hecho que la BD quede en un estado incorrecto. Implica Redundancia (almacenar los estados correctos) de manera que la BD pueda ser reconstruida con estos. ¿Qué es restauración? Marzo 2012Administración de Base de Datos 7

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Fallas locales a la transacción a) son detectadas por el código de la aplicación y son manejadas por este. Ejemplo: Condición de fondos insuficientes en la transferencia b) no son explícitamente manejadas por el código de aplicación. Ejemplo: Overflow aritmético. Fallas en el sistema Afectan a todas las transacciones que se están realizando en ese momento, pero no daña la BD. Ejemplo: Falla del CPU, falla de alimentación eléctrica, falla de software Tipos de fallas en un SBD Marzo 2012Administración de Base de Datos 9 Recuperación

.Fallas en los medios de almacenamiento Dañan la BD o una porción de esta y afectan a todas las transacciones que estaban usando esa porción en el momento de la falla. Ejemplo: Cabeza lectora que raya el disco Tipos de fallas en un SBD Marzo 2012Administración de Base de Datos 10 Recuperación

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¿Qué pasa si se cae el sistema, antes de copiar X a disco? Acceso a datos por una transacción Marzo 2012Administración de Base de Datos 12 B AB Input (A) Output (B) Memoria principal Área de trabajo de Ti Xi X Leer(X) Escribir(X) La salida a disco de X no es inmediata. Depende de la política de sustitución de memoria principal

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Recuperación basada en Log Registros del log Modificacion diferida Modificación inmediata Proceso de recuperación con log Tres pasadas Dos pasadas Checkpoint Log = bitácora = registro histórico Técnicas de Recuperación - Fallas del sistema Marzo 2012Administración de Base de Datos 14

Log o registro histórico: Estructura que almacena estados de la base de datos, basado en las transacciones Recuperación basada en log Marzo 2012Administración de Base de Datos 15 Ti: Identificador de la transacción IA: Imagen o estado antes de la modificación ID: Imagen o estado después de la modificación Registros del Log Inicio de la transacción Ti: Fin de la transacción Ti: o culminación exitosa culminación fallida Cambios en los registros de la BD:

Recuperación basada en log Marzo 2012Administración de Base de Datos 16 B AB Input (A)Output (B) Área de trabajo de Ti Xi X Leer(X) Escribir(X) Buffer de datos Buffer del log Output (C) C Escribir_reg_log(Rn) Log R1,R2,(Ti, X, IA, ID)

Acción de colocar las imágenes antes (estado anterior) de los registros modificados por una transacción Deshacer transacción: Acción de escribir la imagen despues (estado posterior) de los registros modificados por una transacción Rehacer transacción Recuperación basada en log Marzo 2012Administración de Base de Datos 17 Recuperación

Modificación diferida: Retarda las operaciones escribir de una transacción hasta que se compromete parcialmente Si el sistema falla antes de que la transacción s complete, se ignora en el proceso de recuperación En el LOG no se registran las imágenes antes, por lo que: Los registros de actualización son de la forma No se deshace Recuperación basada en log Marzo 2012Administración de Base de Datos 18 Recuperación

Modificación inmediata: Permite las operaciones escribir de una transacción mientras esta está activa (modificaciones no comprometidas) Si el sistema falla se debe usar los valores del Log para restaurar los elementos de datos a los valores anteriores a la transacción En el LOG Los registros de actualización son de la forma Se realizan los cambios en el Log antes de la actualización real a la BD. Recuperación basada en log Marzo 2012Administración de Base de Datos 19 Recuperación

Ejemplo Recuperacion basada en el log Marzo 2012Administración de Base de Datos 20

Proceso de restauracion (3 pasadas) Se recorre el log del fin al inicio para crear dos listas REDO o transacciones terminadas UNDO o transacciones no terminadas Se recorre el log de inicio a fin para Rehacer las transacciones en REDO Se recorre el log de fin a inicio para Deshacer las transacciones en UNDO Recuperacion basada en el log Marzo 2012Administración de Base de Datos 21

Proceso de restauracion (2 pasadas) Se recorre el log del fin al inicio para: Crear la lista REDO Deshacer las transacciones no terminadas Se recorre el log de inicio a fin para Rehacer las transacciones en REDO El log puede llegar a tener muchos registros Recuperacion basada en el log Marzo 2012Administración de Base de Datos 22

Cuando se realiza el proceso de restauración Recorrer el Log consume tiempo La mayoría de las transacciones a Rehacer (de acuerdo al algoritmo) ya tienen sus actualizaciones escritas en la BD ¿Como hacer para no recorrer el log completo? Se usa el checkpoint o punto de verificación Recuperación basada en log - con checkpoint Marzo 2012Administración de Base de Datos 23 Recuperación

Recuperación basada en log con checkpoint 1 Se impide que las transacciones realicen actualizaciones 2 Se crea un registro en el log con la lista de transacciones activas al momento del Check Point 3 Se fuerza la salida de los buffer de datos y log 4 Se actualiza el apuntador al CP del log en Reg de recomienzo Marzo 2012Administración de Base de Datos 24 B AB Output (A)Output (B) Área de trabajo de Ti Xi X Leer(X) Escribir(X) Buffer de datos Buffer del log Output (C) C Log (Ti, X, IA, ID) (CP, L) Proceso de checkpoint 1 2 3

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Con la ejecución anterior y los siguientes valores iniciales de los elementos de datos Construya el log hasta el momento de la falla Indique que pasa en el momento 10. A=5, B=12, C=30, D=20, E=8 Recuperación basada en log con checkpoint Marzo 2012Administración de Base de Datos 26

Proceso de recuperación Recuperación basada en log con checkpoint Marzo 2012Administración de Base de Datos 27 Se obtiene en el archivo de recomienzo la dirección del último CP en el LOG Se crean dos listas UNDO = L y REDO = null Se recorre el log desde el CP al fin y se completan las listas Se recorre el log desde fin al inicio de c/u de las transacciones en UNDO para deshacer Se recorre el Log del CP hasta fin para rehacer

Directorio Actual Recuperación basada en Doble paginación Marzo 2012Administración de Base de Datos 28 Recuperación Bloques (Páginas) Disco de la BD Directorio Doble o Sombra Página 5 (antigua) Página 1 Página 4 Página 2 (antigua) Página 3 Página 2 (nueva) Página 5 (nueva) Se lleva el directorio a memoria principal 2.Cada vez que se inicia una transacción T se copia el directorio actual en disco (sombra) 3.Si se actualiza se modifica el directorio actual 4.Si T es exitosa el directorio actual es el nuevo directorio 5.Si no, se vuelve al directorio sombra Directorio Actual

No implica REHACER no DESHACER Ventajas Produce una alta fragmentación de disco por la movilidad de las páginas Ocasiona sobrecarga en el manejo de los archivos de datos y el mantenimiento de los índices Imposibilita el clustering y las organizaciones ordenadas o de hashing. Aumenta la cantidad de lecturas a disco para cada operación de escritura. Minimiza la concurrencia Desventajas Recuperación basada en doble paginación Marzo 2012Administración de Base de Datos 29

Copias de la BD completa o parcial hasta una fecha dada El ABD debe programar respaldos periódicos Para la recuperación se usa el respaldo y el log para las actualizaciones posteriores Backup o Respaldos Mantener una base de datos en otra localización o nodo, que se actualiza a la par de la original, como consecuencia Aumenta la disponibilidad de la BD en caso de fallas Aumentan también los costos de almacenamiento y comunicación Replicación Recuperación en fallas de almacenamiento Marzo 2012Administración de Base de Datos 30 Recuperación

Componentes del SMBD Marzo 2012Administración de Base de Datos 31 Procesador de Consultas Gestor de almacenamiento S M B D Precompilador del DML Código objeto de programas de aplicación Motor de evaluación de consultas Consultas DML Compilador del DML Interprete del DDL Gestor de transacciones Gestor de archivos Gestor de memoria intermedia Gestor de autorización e integridad Archivos de Datos Índices Diccionario de datos Datos estadísticos Almacenamiento en disco Logs

Resúmen Transacción Definición Estados Tipos de fallas Acceso a disco Modificación inmediata Modificación diferida Técnicas de Recuperación Log Paginación a la sombra Ejercicio

Objetivos Conocer los conceptos relacionados a las transacciones y como afectan la recuperación los datos Conocer los tipos fallas y los niveles de aislamiento de una Base de datos Conocer el proceso de recuperación y sus tipos en una BD Determinar que elementos del SMBD intervienen en la recuperación.

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