SQL Server的執行個體恢複解析

標籤：ima   崩潰   記憶體   logs   有序性   也會   資料   class   ceo   

同Oracle一樣，SQL Server在非一致性關閉的時候也會進行執行個體恢複（Instance Recovery）,本文根據stack overflow的文章介紹一些SQL Server執行個體恢複的知識。

原文連結：https://stackoverflow.com/questions/41932735/sql-server-instance-recovery

關於Oracle的執行個體恢複參考之前的博文：http://www.cnblogs.com/leohahah/p/6973600.html

首先看一下SQL Server中交易記錄的作用：

在SQL Server資料庫中，交易記錄用於記錄事務在Buffer Cache中的做的頁更改。

當我們更新一些資料時，資料庫會把相關資料頁的前鏡像和後鏡像都記錄在交易記錄中，並為每個事務產生一個唯一的LSN（log seq number），在檢查點發生時SQL Server確保檢查點LSN之前的髒塊被全部寫入到磁碟。因此SQL Server的交易記錄兼有redo和undo的作用。

但是，如果我們的資料庫被強制關閉或者伺服器異常掉電重啟，資料庫就將處於非一致性的狀態（沒業務的庫除外），這意味檢查點之後的所有事務（無論是提交還是未提交的），都出現了異常，提交的事務可能髒塊未被寫入磁碟，未提交的長事務可能有一部分髒塊已經被寫入到磁碟，資料庫必須處於一致狀態才能被正常開啟，因此此時必須進行執行個體恢複。

SQL Server的執行個體恢複分兩個階段：

1.前滾

此階段只處理已提交的事務，根據boot page中記錄的檢查點和交易記錄的記載，SQL Server重構檢查點之後的記憶體髒塊並按正常機制提交已提交事務的髒塊。

對未提交事務的髒塊暫時不做操作。

2.復原

此階段處理未提交的事務，SQL Server根據交易記錄中記載的更改塊前鏡像，去覆蓋硬碟上那些未提交事務涉及的資料區塊。

總結一下：

1）執行個體恢複的目的：

• 將所有已提交事務的髒塊寫入磁碟。
• 復原未提交的事務。
• 將檢查點推進至已被寫入磁碟的事務LSN。

2）執行個體崩潰之前：

• 一些已提交的事務被交易記錄記錄，但是髒塊未被寫入到磁碟
• 一些未提交的長事務中的髒塊已經被寫入到磁碟
• 一些未提交的事務，其日誌還留在log buffer中未被寫入到磁碟中的交易記錄檔。

3）執行個體恢複階段：

• Log buffer中所有未提交事務的日誌在掉電時全部被清空。（已提交事務的日誌預設被寫入了磁碟交易記錄檔）
• 從boot page中識別出上一個檢查點，作為執行個體恢複的起點。
• 在前滾階段，SQL Server根據交易記錄的記錄對所有髒塊進行重現。（無論是提交還是未提交的事務）然後將已提交事務的髒塊寫入磁碟，對未提交事務的髒塊暫不作操作。
• 在復原階段，SQL Server根據交易記錄中記載的前鏡像對所有未提交的事務進行復原。
• 更新boot page中的檢查點LSN和交易記錄中的LSN。

在以上的介紹中我們提到了boot page，那麼什麼是boot page呢？

每個資料庫都會有一個記錄資料庫重要訊息的頁，只有一頁一般是 PRIMARY filegroup的第9個頁。我們可以使用如下命令查看這一頁的資訊：

DBCC TRACEON (3604);goDBCC PAGE (‘test‘,1,9,0)go關於DBCC PAGE的用法這裡解釋一下：dbcc page ( {‘dbname‘ | dbid}, filenum, pagenum [, printopt={0|1|2|3} ])The printopt parameter has the following meanings:0 - print just the page header1 - page header plus per-row hex dumps and a dump of the page slot array (unless its a page that doesn‘t have one, like allocation bitmaps)2 - page header plus whole page hex dump3 - page header plus detailed per-row interpretation

檢查點LSN被記錄在boot page中，這是執行個體恢複的起點，如果這個page無法被訪問，那麼資料庫就不能被附加，開啟，或者做其他任何操作。檢查點LSN只會被記錄在bootpage中，因此這是一個對於執行個體恢複來說不可或缺的頁。

對於SQL Server中檢查點的解釋：

當檢查點發生時，無論這個檢查點是如何觸發的（手動執行檢查點命令，或者資料庫執行差異差異備份，或者資料庫自動產生的檢查點），資料庫都會做以下操作：

• 所有的髒塊都被寫入磁碟，無論事務是否已提交。
• 在這些髒塊被寫入磁碟之前，所有關於這些髒塊更改的交易記錄也要被從log buffer中寫入到磁碟，這樣可以確保執行個體恢複的有效性和有序性，這個操作被稱作write-ahead logging（日誌先寫），日誌被寫入硬碟的操作是嚴格按時間序列化的，不可能以事務為單位來離散的寫入到磁碟，因此某個髒塊的寫入磁碟操作，可能引發log buffer中一些之前的、與本髒塊無關的交易記錄也被寫入磁碟。但這是有好處的，交易記錄總是被越早寫入磁碟越好。
  
• 檢查點的LSN會被記錄到資料庫boot page中的dbi_checkptLSN地區。

 這裡可以複習一些Oracle的檢查點機制，也是CKPT進程觸發DBWR寫髒塊，同時如果要寫的髒塊的scn大於LGWR的scn，DBWR也會觸發LGWR把要寫的髒塊的相關log buffer寫入redo檔案中，與SQL Server日誌先寫的機制相似。

SQL Server的執行個體恢複解析