الاستعادة والتسجيل

تضمن آليات الاستعادة والتسجيل ذرية المعاملات ومتانتها عن طريق تسجيل التغييرات في سجل، بحيث يمكن، بعد حدوث عطل، إعادة العمل الملتزم به والتراجع عن العمل غير الملتزم به.

Definition

استعادة قاعدة البيانات هي عملية استعادة قاعدة البيانات إلى حالة متسقة بعد حدوث عطل، مما يضمن متانة تأثيرات المعاملات الملتزم بها وعدم ترك المعاملات الملغاة أو قيد التنفيذ أي أثر؛ والتسجيل هو تقنية تسجيل إجراءات المعاملات في سجل دائم لجعل ذلك ممكنًا.

Scope

يغطي هذا الموضوع كيفية نجاة قاعدة البيانات من الأعطال: بروتوكول التسجيل المسبق للكتابة (WAL)، ومعلومات التراجع والإعادة، ونقاط الفحص لتحديد نطاق عمل الاستعادة، وخوارزمية الاستعادة القياسية (خاصة ARIES) مع تحليلها، وتمريرات الإعادة والتراجع. ويتناول سياسات إدارة المخزن المؤقت (steal/no-steal, force/no-force) التي تحدد متطلبات التسجيل. ويستبعد بروتوكولات التحكم بالتزامن التي تعمل أثناء التشغيل العادي والالتزام الموزع، وهي مواضيع ذات صلة.

Core questions

• لماذا يجب أن يصل سجل السجل إلى التخزين الدائم قبل البيانات التي يصفها (التسجيل المسبق للكتابة)؟
• كيف تستعيد عمليات التراجع والإعادة حالة متسقة بعد حدوث عطل؟
• كيف تحدد سياسات إدارة المخزن المؤقت (steal/force) متطلبات التسجيل؟
• ما الدور الذي تلعبه نقاط الفحص في تحديد وقت الاستعادة؟
• كيف تنظم خوارزمية ARIES الاستعادة إلى تحليل وإعادة وتراجع؟

Key concepts

• التسجيل المسبق للكتابة (WAL)
• تسجيل التراجع والإعادة
• رقم تسلسل السجل
• نقاط الفحص
• سياسات steal/no-steal و force/no-force
• سجلات سجل التعويض
• تمريرات التحليل والإعادة والتراجع
• ARIES

Key theories

التسجيل المسبق للكتابة

يتطلب بروتوكول WAL أن يتم إجبار سجلات السجل التي تصف تغييرًا على التخزين المستقر قبل صفحة البيانات المقابلة، مما يضمن أنه بعد حدوث عطل، يمتلك النظام معلومات كافية للتراجع عن التغييرات غير الملتزم بها وإعادة التغييرات الملتزم بها.

استعادة التراجع/الإعادة وسياسات المخزن المؤقت

يعتمد ما إذا كان النظام يحتاج إلى التراجع أو الإعادة أو كليهما على سياسات المخزن المؤقت: تتطلب سياسة steal (كتابة الصفحات غير الملتزم بها إلى القرص) التراجع، وتتطلب سياسة no-force (عدم إجبار الصفحات الملتزم بها عند الالتزام) الإعادة؛ ويتطلب الجمع الشائع بين steal/no-force كليهما.

ARIES

ARIES هي طريقة الاستعادة المعتمدة على نطاق واسع والتي تستخدم التسجيل المسبق للكتابة، وأرقام تسلسل السجل، وخوارزمية ثلاثية التمريرات (تحليل، إعادة، تراجع) مع سجلات سجل التعويض لدعم الإغلاق الدقيق الحبيبات والتراجعات الجزئية.

Clinical relevance

الاستعادة والتسجيل هما ما يجعلان المتانة حقيقة واقعة: فهما يضمنان أنه بمجرد تأكيد النظام لمعاملة مثل الدفع أو الطلب، فإن هذه الحقيقة تبقى قائمة بعد فقدان الطاقة والأعطال، وأن العطل في منتصف المعاملة لا يترك قاعدة البيانات أبدًا في حالة غير متسقة أو محدثة جزئيًا.

History

وضع مسح Härder و Reuter عام 1983 مبادئ الاستعادة الموجهة نحو المعاملات وتصنيف سياسات المخزن المؤقت. أصبحت ARIES، التي طورها C. Mohan وزملاؤه في IBM ونُشرت عام 1992، خوارزمية الاستعادة المعيارية الفعلية، حيث جمعت بين التسجيل المسبق للكتابة مع أرقام تسلسل السجل وسجلات التعويض لدعم الإغلاق الدقيق الحبيبات.

Key figures

• C. Mohan
• Jim Gray
• Theo Härder
• Andreas Reuter

Seminal works

• mohan1992
• haerder1983
• gray1992

Frequently asked questions

لماذا يعد التسجيل المسبق للكتابة ضروريًا؟

لأن قاعدة البيانات قد تكتب صفحة معدلة إلى القرص قبل التزام المعاملة، أو تحتفظ بصفحة ملتزم بها في الذاكرة وقت الانهيار. يضمن إجبار سجل السجل قبل صفحة البيانات، بغض النظر عما فعله مدير المخزن المؤقت، أن الاستعادة لديها معلومات كافية للتراجع عن التغييرات غير الملتزم بها وإعادة التغييرات الملتزم بها للوصول إلى حالة متسقة.

ماذا تحقق نقاط الفحص؟

تسجل نقطة الفحص بشكل دوري المعاملات النشطة وتدفق عمليات المحاسبة إلى السجل، مما يمنح الاستعادة نقطة بداية حديثة ومعروفة الجودة. بدون نقاط الفحص، قد تضطر الاستعادة إلى مسح السجل بأكمله من البداية؛ تحدد نقاط الفحص مدى ضرورة معالجة الاستعادة، مما يحافظ على وقت إعادة التشغيل قابلاً للإدارة.