Министерство Образования Российской Федерации
Название Вашего института (полное)
Название Вашей кафедры (полное)
Курсовая работа
по специальности ""
на тему:
"Восстановление базы данных"
Москва, 2010
Содержание
Введение
1. Причины повреждений баз данных
2. Восстановление баз данных на примере SQL Server 2005
2.1 Основные возможности восстановления баз данных SQL Server 2005
2.2 Подготовка к восстановлению
2.3 Проведение восстановления
2.4 Специальные ситуации восстановления
Заключение
Список литературы
Введение
Установлено, что большинство предприятий, переживших крупную необратимую потерю корпоративных данных, прекращают свое существование в течение трех лет после такого инцидента. Мысль о возможной катастрофе неприятна для ИТ- и бизнес-менеджеров, поэтому они часто не принимают серьезных предупредительных мер. К сожалению, это грубая правда жизни. И здесь под "предупредительными мерами" ни в коем случае нельзя понимать "покупку техники brand-name", так как "брэнды" тоже ломаются, иногда даже чаще чем "самосборные машины". Поэтому "предупредительные меры" - это не только качественное "железо", но и планирование резервного копирования данных.
Актуальность моего исследования определила цель и задачи работы:
Цель исследования – рассмотреть методы восстановления баз данных
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. На основе анализа зарубежной и отечественной литературы, монографических источников изучить методы восстановления баз данных
2. Выявить причины при которых базу данных нужно восстанавливать
3. Провести анализ основных возможностей восстановления
4. Рассмотреть на примере SQL Server 2005 восстановление базы данных
5. На основе проведенного исследования сделать выводы и дать рекомендации по работе
Для раскрытия поставленной цели и задач определена следующая структура исследования: работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы. Названия глав отображают их содержание.
Причины повреждений баз данных
Существует несколько причин, при которых база данных может оказаться поврежденной. Перечислим наиболее характерные.
1. Отключение питания сервера.
Самый частый случай повреждения базы данных это отключение питания на сервере. Такие ситуации нужно пытаться предотвращать, используя аппаратные средства (UPS, RAID-контроллеры с батарейками).
Существует два режима записи страниц - синхронный и асинхронный. Синхронная запись означает, что измененные страницы базы данных не будут кэшироваться операционной системой, а будут записываться непосредственно на диск при выталкивании страниц из кэша на запись (на Windows это в буквальном смысле отсутствие флага lazy write при открытии файла БД). Это ухудшает производительность, поэтому большинство людей выключают forced writes. В этом случае измененные страницы находятся в кэше операционной системы до тех пор, пока операционная система не решит записать их на диск.
В некоторых случаях при непрерывной работе с БД операционная система не сбрасывает измененные страницы на диск до тех пор, пока все пользователи не отсоединятся от базы данных. При выключении питания в этом случае повреждения базы данных могут быть максимальными. Причем, повреждения в данном случае происходят от "недозаписи" информации. Это куда менее печальный случай, чем "перезапись" информации случайными данными. Однако, на Windows было обнаружено, что если у базы данных установлено Forced Write = Off, то при определенных условиях измененные страницы БД могли неделями не попадать в БД, и оставаться в кэше операционной системы. При этом, в случае сбоя сервера (или отключения питания), пропадало огромное количество изменений в БД (а база могла выглядеть вообще неповрежденной). То есть, БД как бы оказывалась "неизменяемой" в течение длительного времени.
2. Дефекты оборудования
Память. Самый частый дефект - сбои памяти (RAM). Очевидно, при использовании серверов "своей сборки" приобретается память подешевле, что приводит к соответствующим результатам. Желательно для сервера приобретать и материнскую плату и память с поддержкой ECC. Сбои памяти могут привести к достаточно тяжелым последствиям. Сервер не только "пропускает" страницы базы данных через память, но и кэширует их в памяти. Контрольные суммы страниц, даже если бы они и были, не помогут когда сервер будет записывать страницу на диск через сбойный участок памяти. В противном случае данные пришлось бы перечитывать, что весьма серьезно ухудшило бы производительность. Сбои памяти еще плохи тем, что в этом случае поврежденными как правило оказываются и база данных и ее копия, если копия используется в качестве "быстрой резервной копии" (т.к. запись на диск идет из одних и тех же участков памяти).
Диски. Раньше, лет 10-15 назад, bad-блоки появлялись часто, и существовали специальные утилиты для их исправления. Сейчас контроль ошибок не только может исправить данные на поврежденном блоке самостоятельно, но и прозрачно сохранит блок в рабочем месте диска, а плохой блок пометит к исключению из дальнейшего использования. Грубо говоря, нынешние диски либо работают, либо не работают целиком.
Контроллеры. Здесь можно отметить только то, что при сбое в работе контроллера некорректная информация может быть записана на все носители, которые подключены к этому контроллеру. Именно поэтому при организации создания копии рекомендуется располагать ее на винчестере, подключенном к другому контроллеру.
Другие программы. Приложения в основном не работают с операционной системой на "внутреннем" уровне. Такие приложения никогда не смогут вызвать сбой типа известного "синего экрана" в Windows. Поэтому если подобный сбой ОС произошел, в этом скорее виноваты некорректно работающие драйверы или само оборудование (очень часто в "синем экране" виноваты драйвера видео).
3. Сбои самого сервера
Разумеется, серверные программы, как и любое другое ПО, не являются идеальной программой. Идеальной, конечно, в смысле отсутствия ошибок. Если "железо" работает нормально, сервер может сам "сломаться" и либо просто перестать работать, либо испортить базу данных.
Раньше код сервера содержал вызов обычной функции позиционирования по файлу БД (seek), которая не могла адресовать более 4-гигабайт (в те далекие времена просто не было файловых систем, которые поддерживали файлы больше 4-х гигабайт). Когда в функцию передавалось такое большое число, оно обрезалось по старшим разрядам. Происходила такая ситуация при операции расширения файла БД, т.е. при записи новых страниц, а следовательно файл БД оказывался "затертым" новой информации с самого начала, т.е. с нулевой страницы (страница заголовка БД). Если новых страниц к записи было много, то уничтожалась начальная часть БД, где как правило содержатся системные таблицы, страницы информации о транзакциях и т.п. Причем борьба с пресловутым размером файла в 4 гигабайта дольше всего велась на Linux, что связано не только с кодом СУБД, но и с поддержкой файлов таких размеров самой операционной системой и ее файловыми системами. На Windows, Firebird и Yaffil этой проблемы уже нет, т.е. файл БД может иметь размер и 10, и 20 и больше гигабайт.
В любом случае, при работе на Unix или Windows следует внимательно изучить возможности ядра и конкретной (используемой) файловой системы - способны ли они работать с файлами больше 4-х гигабайт, а также проверить версию IB/FB/YA, чтобы быть уверенным в корректной работе с такими файлами, или наоборот, сразу предусмотреть разбиение БД на многофайловую, например "кусками" по 2-3 гигабайта.
В отношении файловых систем Windows известна следующая особенность: на FAT32 поддерживаются файлы размером не более 4 гигабайт (чаще всего указанное повреждение БД и происходит при использовании этой, фактически уже устаревшей, файловой системы). Допустим, размер вашей БД достиг 3-х гигабайт, и вы хотите перенести ее на NTFS, чтобы избежать ограничения в 4 Гб. Проблема в том, что с FAT32 на NTFS скопируется только 2 гигабайта из 3-х, из-за особенностей Windows. Это еще раз подчеркивает необходимость знания ограничений используемых файловых систем и их взаимодействия на одном компьютере.
4. Остановка во время сборки мусора
Если во время принудительного завершения работы сервера были активные подключения и сервер занимался сборкой мусора, то база данных может быть повреждена (и чаще всего это так и происходит). Уменьшить вероятность таких повреждений можно только отключив автоматическую сборку мусора, а в случае принудительной сборки мусора предварительно делать "быстрый" backup, чтобы резервная копия базы данных оказалась самой свежей в случае сбоя и повреждения БД.
5. Повреждения индексов
Повреждения индексов могут происходить как по всем вышеперечисленным причинам, так и из-за ряда багов сервера при работе с индексами. Поскольку индексы не являются 100% необходимым видом объектов для функционирования базы данных, их повреждения обнаруживаются значительно позже, чем повреждения других объектов БД (например, данных таблиц). И клиентские приложения могут продолжать функционировать в такой ситуации как и прежде.
Однако, при повреждении индексов возможно искажение данных, получаемых приложениями. Если в индексе повреждено несколько ключей, и сервер не выдал сообщения об ошибке при выполнении запроса, использующего такой индекс, в результат запроса не попадут записи, на которые ссылаются те самые поврежденные ключи. То есть, часть записей может "пропасть". Обнаружить разницу в выдаваемом количестве записей можно только используя запросы с полным перебором записей
SELECT * FROM TABLE
и с перебором по индексу
SELECT * FROM TABLE
WHERE FIELD > 0
где FIELD - столбец, по которому есть возможно поврежденный индекс, а > 0 - условие, которое однозначно будет выбирать все записи.
Можно этого и не делать, а при подозрении на "пропадание записей" сразу посмотреть в log-файл, и перестроить те индексы, о повреждениях которых там сообщается.
В log-файл пишутся только порядковые номера индексов (а не их имена) для конкретных таблиц. Процесс backup поврежденные или неповрежденные индексы (за исключением повреждений индексов по системным таблицам) не интересуют, т.к. индексы в backup хранятся только в виде описания в системных таблицах (restore создает индексы по этим описаниям в самом конце процесса restore). Backup считывает записи в натуральном порядке и индексы не использует, поэтому все существующие (committed) записи обязательно попадут в backup. Однако, если поврежден уникальный индекс, то в определенных условиях существует вероятность повторной вставки записи в таблицу с уже существующим (уникальным) значением столбца. Эта ситуация может привести к невосстановимому backup, т.е. процесс restore остановится в момент создания уникального индекса, обнаружив дубликат уникального значения в восстановленных записях. Но такая проблема также не является катастрофической - процесс создания индексов выполняется самым последним, т.е. после того как абсолютно все объекты БД уже восстановлены в базе данных процессом restore. Если вдруг обнаружена проблема неуникальных данных при создании индекса, можно попробовать найти такую запись (и затем удалить лишнюю) запросом
SELECT ID, COUNT(*) FROM TABLE
GROUP BY ID
HAVING (COUNT(*)) > 1
где id - столбец, по которому есть не создаваемый уникальный индекс. После этого можно активировать индексы, которые не были восстановлены.
6. Повреждения таблиц
Нормальная база данных - это не набор отдельных таблиц. Таблицы между собой могут быть достаточно сильно взаимосвязаны, вплоть до циклических ссылок. Поэтому даже один и тот же тип и объем повреждения может иметь разные последствия, в зависимости от того, с какой таблицей это произошло. Типичный пример: таблица CLIENTS - справочная, а ORDERS - оперативная. Если пропадет часть записей из ORDERS, то после починки БД будет нормально функционировать. Если же будет повреждена CLIENTS, то после починки в ORDERS будут записи, ссылающиеся на несуществующих клиентов. Таким образом БД вроде бы будет отремонтирована, но логическая целостность данных будет нарушена. Бороться с этой ситуацией никак невозможно, разве что чаще делая backup (поскольку справочники меняются реже, чем оперативные данные). Подобная ситуация (с повреждением master-таблицы) может возникнуть даже в том случае, если все записи пакета master-detail вставляются в одной транзакции, а Forced Write выключен (off) - страницы с записями detail могут быть записаны на диск операционной системой из кэша раньше, чем соответствующие им записи таблицы master. Это не приводит к "невосстановимому backup", но после restore придется или добавлять недостающие master-записи, или удалять "осиротевшие" detail-записи (в зависимости от сложности триггеров, обрабатывающих вставку в master или удаление в detail. Возможно, такие триггеры на время ремонта данных нужно будет отключить).
Также, в подобной ситуации, при restore отремонтированной базы данных могут оказаться неактивными индексы по Foreign Key соответствующих связей master-detail. Активировать их можно после упомянутых вставок или удалений master/detail, путем установки rdb$indices.rdb$index_inactive в 0.
7. Стихийные и техногенные бедствия
Шторм, землетрясение, воры, пожар, прорыв водопровода — всё это приводит к потере всех носителей данных, расположенных на определённой территории. Данная причина потери данных бывает очень редко, но она имеет место.
Единственный способ защиты от стихийных бедствий — держать часть резервных копий в другом помещении.
8. Вредоносные программы
В эту категорию входит случайно занесённое ПО, которое намеренно портит информацию — (вирусы, черви, «троянские кони»). Иногда факт заражения обнаруживается, когда немалая часть информации искажена или уничтожена.
Решением этой проблемы будет:
· установка антивирусных программ на рабочие станции. Простейшие антивирусные меры — отключение автозагрузки, изоляция локальной сети от Интернета, и т. д.;
· обеспечение централизованного обновления: первая копия антивируса получает обновления прямо из Интернета, а другие копии настроены на папку, куда первая загружает обновления; также можно настроить прокси-сервер таким образом, чтобы обновления кешировались (это всё меры для уменьшения трафика);
· иметь копии в таком месте, до которого вирус не доберётся — выделенный сервер или съёмные носители;
Если копирование идёт на сервер: обеспечить защиту сервера от вирусов (либо установить антивирус, либо использовать ОС, для которой вероятность заражения мала). Хранить версии достаточной давности, чтобы существовала копия, не контактировавшая с заражённым компьютером.
Если копирование идёт на съёмные носители: часть носителей хранить (без дописывания на них) достаточно долго, чтобы существовала копия, не контактировавшая с заражённым компьютером.
9. Человеческий фактор
Намеренное или ненамеренное уничтожение важной информации — человеком, специально написанной вредоносной программой или сбойным ПО.
Тщательно расставляются права на все ресурсы, чтобы другие пользователи не могли модифицировать чужие файлы. Исключение делается для системного администратора, который должен обладать всеми правами на всё, чтобы быть способным исправить ошибки пользователей, программ и т.д.
Обеспечить работающую систему резервного копирования — то есть, систему, которой люди реально пользуются и которая достаточно устойчива к ошибкам оператора. Если пользователь не пользуется системой резервного копирования, вся ответственность за сохранность ложится на него.
Хранить версии достаточной давности, чтобы при обнаружении испорченных данных файл можно было восстановить.
Перед переустановкой ОС следует обязательно копировать всё содержимое раздела, на которой будет установлена ОС, на сервер, на другой раздел или на CD / DVD.
Оперативно обновлять ПО, которое заподозрено в потере данных.