CMU15445 Lecture 20 Logging Schemes

Crash Recovery

recovery algorithm 需要做两件事情：

• txn 正常执行时的额外工作，以保证DBMS能够recover from failure
• failure之后的recover action，以此来保证原子性，一致性，可持久性
  

Failure Classification

dram每个2ms要刷新一次防止数据丢失 而sram是静态的 不需要刷新 效率必须高。SRAM——“Static RAM（静态随机存储器）”的简称，所谓“静态”，是指这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持。


存储器分级

TRANSACTION FAILURES

SYSTEM FAILURES

STORAGE MEDIA FAILURE

磁盘本身坏了，难以处理，一般只有备份才行

DBMS为了性能需要先把page放在buffer pool，另外，DBMS需要保证committed的数据是durable，也需要保证aborted的txn不是durable，这其中的存在着性能与安全的权衡。一般有两种操作去实现txn的安全性

Buffer Pool Management Policies

steal and no-steal

steal police表明可以把uncommited的数据刷入disk

force and no-force

force police决定在commit的时候强制将updates made by a txn刷到disk上

no-steal and force

既不需要redo 也不需要undo
但是需要大量的使用memeory

Shadow Paging

Shadow Paging使用了no-steal and force做法，但有些不同，undo的时候需要清理shadow page
每次update shadow page都需要去将该page写入磁盘

disadvantage

copy paths是啥？修改内存中的Database root和磁盘中的database root，修改其中导向leaf node的path

non-contiguous？每次upate shadow page时会随机write

Write-Ahead Logging

采取steal + no-force方案
维持log文件，write ahead log表示在真正的把update的数据刷到disk之前，先写log
一般而言，buffer pool中会有特定的区域来存放log

必须保证在commit的时候，所有的log都被刷到disk中。

DBMS会在log中分别在txn开始和完成时，写上和

log information包含了：

wal实际操作中是一同修改wal buffer与update page

implementation

使用group commit去优化log的batch flushes，也就是txn需要commit的时候，使其“卡住”，等到多个txn可以commit的时候一起flush到disk

Logging Schemes

log record的内容可以是

Physical Logging

MySQL把undo log与redo log分开。单独的undo log可以用于回退数据的上一个版本，实现mvcc的delta page，当然还可以用来实现undo操作
记录实际变化
缺点是数据量可能会很大

Logical Logging

记录SQL语句
如果SQL中包含时间函数，可能再次执行SQL时会出错；如果有limit谓词，那么再次执行SQL的结果可能会不一致；在数据库备份的时候，备份数据库可能不存在主库中的索引，那么SQL再次执行的时候会出错？

Physiological Logging:

MySQL一般用的这个
还是基于Physical Logging，但是不同之处是log的specific location记录的是slot number？

其他

mixed logging，分析SQL的内容是否会重现出错，如果不会就记录SQL queries

checkpoints

注意，checkpoint之前commit的txn一定会被刷到disk
checkpoint可以优化 steal and no-force的recover所花费的时间。
log file如果过大，那么recover的时间就很长，checkpoints用于记录已经被flush到磁盘的内存数据，checkpoint之前的update已经全部写到disk了

challenges

• 做checkpoint的时候需要花费时间，txn这时候会卡住？这个chckpoint是指花费时间是指讲这个checkpoint写到disk会费时间吗
• 在recover的时候，需要去扫描判断，找到checkpoint之前没有commit的txn需要耗费时间
• 多久做一次checkpoint的记录呢？
  • checkpoint记录过于频繁，性能损耗严重
  • checkpoint记录时间间隔大，recover时间长
    

Blocking Checkpoint Implementation:

这种checkpoint的实现，在recover时，不需要扫描checkpoint之前未commit的txn