数据库系统概论第五版课后题答案第十章

### 数据库系统概论第五版第十章课后习题答案 #### 关于事务及其特性 事务是指用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全部执行成功，要么完全不执行。事务具有四大特性： - **原子性 (Atomicity)**：事务是一个不可分割的工作单位，事务中的操作要么全做，要么全不做[^2]。 - **一致性 (Consistency)**：事务执行的结果必须使数据库从一个一致状态变为另一个一致状态。 - **隔离性 (Isolation)**：多个并发事务之间的操作应该是相互隔离的，即一个事务的操作不应干扰其他事务的操作。 - **持久性 (Durability)**：一旦事务提交，它对数据库所做的更改将是永久性的，即使发生系统故障也不会丢失。 恢复技术能够保证事务的**原子性**和**一致性**。这是因为通过日志文件和其他机制，可以在系统崩溃或其他异常情况下重新构建事务的状态并确保未完成的事务被撤销或重做。 --- #### 日志文件的作用及顺序写原则 登记日志文件时遵循“先写日志”的原则非常重要。如果先更新数据库而后才写入日志文件，则在两者之间发生故障的情况下，由于缺乏相应的日志记录，将无法正确恢复该修改。而按照“先写日志”的方式处理，在恢复过程中可能会多执行一次不必要的`UNDO`操作，但这并不会影响最终数据库的正确性。 --- #### 媒体故障的应对措施 媒体故障通常会对磁盘上的数据造成破坏，从而影响正在运行的事务以及存储的数据本身。针对此类情况，应采取如下策略进行恢复： 1. 装载最新的数据库备份副本；对于采用动态转储的情况，还需结合日志文件来进一步调整数据状态。 2. 将数据库恢复至最近一次转储所保存的一致性状态，并利用自上次转储以来的日志文件实施`REDO`（重做）操作，以确保所有已提交事务的效果得以保留[^3]。 --- #### 检查点记录的内容 检查点是一种用于优化恢复过程的技术手段，它可以减少系统重启期间所需扫描的日志量。一条完整的检查点记录一般包含以下几个方面的信息： - 当前活动事务列表：列出尚未结束的所有事务标识符。 - 各个活动事务的最后记录地址：指明各活跃事务最后一次写入日志的具体位置。这样当系统再次启动时可以从这里继续而不是从头开始分析整个日志流。 ```python def checkpoint_recovery(log_file, active_transactions): """ Simulate the recovery process using a checkpoint. Parameters: log_file (list): A list of log records as strings. active_transactions (dict): Dictionary mapping transaction IDs to their last log record positions. Returns: dict: Updated state after applying necessary UNDO/REDO operations based on logs and checkpoints. """ recovered_state = {} for tx_id, last_log_pos in active_transactions.items(): # Apply REDO or UNDO depending on whether the transaction was committed before crash if is_committed(tx_id, log_file[last_log_pos:]): apply_redo_operations(recovered_state, get_redo_records(log_file[last_log_pos:])) else: undo_pending_changes(recovered_state, extract_undo_info(log_file[:last_log_pos])) return recovered_state def is_committed(transaction_id, relevant_logs): """Check if given transaction has been marked COMMITTED within provided subset of logs.""" pass # Implementation details omitted here... def apply_redo_operations(current_db_status, redo_list): """Apply all required updates from specified REDOs onto current database snapshot.""" pass # Placeholder function definition... ``` 上述代码片段展示了如何借助检查点加速恢复流程的一种简化实现方法。 ---