PostgreSQL, Oracle, MySQL y otros. Sahyra Yépez

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1 PostgreSQL, Oracle, MySQL y otros Sahyra Yépez Caracas, agosto 2011

2 Introducción Transacciones Clasificación de los fallos Tipos de almacenamiento Técnicas de Recuperación ante fallos Técnicas basadas en el Registro Histórico Paginación en la Sombra Técnica de Recuperación ARIES Recuperación en PostgreSQL Recuperación en Oracle Recuperación en MySQL Otros Manejadores de BD

3 Definición: La Recuperación de una BD es el restablecimiento de un estado correcto de la BD (consistente) después que un fallo del sistema haya ocasionado que el estado actual sea inconsistente. Principios en los que se fundamenta: Redundancia física de los datos (disco-memoria, incluso disco-disco y redundancia múltiple) Quién se encarga de la recuperación? La recuperación la gestiona el módulo gestor de recuperación del SGBD.

4 El componente encargado de lograr la atomicidad de una transacción se conoce como administrador de transacciones. Las operaciones COMMIT (comprometer o confirmar) y ROOLBACK (retroceder) son la clave de su funcionamiento. La operación COMMIT indica el término exitoso de una transacción. La operación ROLLBACK, en cambio, nos indica el término no exitoso de una transacción.

5 Fallo en la transacción Error lógico (violación de restricciones, tipos incompatibles, etc.). Error del sistema (interbloqueos, espacio insuficiente, etc.). Fallo del sistema Error en la memoria volátil. Error en el funcionamiento del DBMS o del SO. Fallo de disco Errores de I/O

6 VOLÁTIL NO VOLÁTIL ESTABLE - Memoria principal / caché (ej. RAM) - Acceso rápido - No sobrevive a las caídas - Memoria secundaria (ej. discos o cintas magnéticas) - Acceso más lento - Sobrevive a las caídas - Se implementa a través de soluciones como los sistemas RAID o los Sistemas de Copia de Seguridad Remota. - La información nunca se pierde.

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8 Archivo de log Identificador de la transacción Hora de modificación Identificador del registro afectado Tipo de acción Valor anterior del registro Nuevo valor del registro Información adicional Checkpoint

9 Técnicas basadas en el registro histórico Paginación en la sombra o páginas en espejo Técnica de Recuperación Aries

10 Secuencia de registros que mantiene un rastro de las actualizaciones realizadas a la BD. Registros de inicio de Tx, Registros de compromiso de una Tx, Registros de aborto de una Tx, Registros de actualización de una Tx: <Ti;A;900;1000> Debe estar guardado en almacenamiento estable. Se clasifican en: Técnica de actualización diferida Técnica de actualización inmediata

11 Retarda la actualización en la BD hasta que la transacción se compromete (commit) parcialmente.

12 Permite realizar escrituras en la BD mientras la transacción aún se encuentre activa y en ejecución

13 La base de datos se divide en un número determinado de bloques de tamaño fijo (páginas). En memoria volátil se mantiene la tabla actual y en memoria estable una tabla doble (sombra). La idea principal es mantener dos tablas de páginas durante la vida de una transacción.

14 Procedimiento de Escritura: 1. Cuando se inicia una transacción ambas tablas son iguales. 2. Cuando se actualiza una página, se escribe la página actualizada en una página no usada, y se actualiza la tabla actual para apuntar a ésta (dejando la sombra sin modificar). 3. Cuando se confirma la transacción, la tabla de páginas actual pasa a almacenamiento no volátil (se cambian las direcciones de las tablas). 4. Si se produce un fallo, la tabla sombra se copia en la actual. 5. No es necesario ni rehacer ni deshacer.

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16 La tabla de páginas de sombra apunta siempre a las páginas de la BD correspondientes al estado anterior de cualquier transacción que estuviera activa en el momento de la caída del sistema. De esta forma, no es necesario disponer de una operación deshacer.

17 Representa a los métodos actuales de recuperación. Usa números de secuencia del registro histórico (NSR) para implementar varias optimizaciones que reducen el tiempo de recuperación. Estrategia robar/no forzar para la escritura en disco: Escritura anticipada en el log. Repetición de la historia. Anotación en el log de las modificaciones durante el deshacer.

18 La recuperación consiste en tres pasos principales: Análisis: Identifica las páginas sucias y el conjunto de transacciones activas en el momento de la caída y el punto del log apropiado para empezar la operación REHACER Rehacer: se replican las operaciones del log. Deshacer: Se recorre el log hacia atrás y se deshacen las transacciones activas en el momento de la caída, o iniciadas después, de las que no se ha encontrado confirmación.

19 En una planificación con tres transacciones recién iniciadas: {T1: update(c), T2: update(b); T1: commit, pto.control, T3: update(a), T2: commit, FALLO }

20 Log disponible NSD ÚLTIMO_NSD ID_TRAN TIPO ID_PAG OTRA_INF 1 0 T1 Act C T2 Act B T1 Conf... 4 ini_control 5 fin_control InfoTablas 6 0 T3 Act A T2 Conf... Tablas guardadas en el punto de control ID_TRAN ÚLTIMO_NSD TIPO ID_PAG NSD T1 3 Conf T2 2 en prog Tabla de transacciones C 1 B 2 Tabla de páginas sucias

21 En la fase de ANÁLISIS partimos de las tablas guardadas en el punto de control y las recreamos. ID_TRAN ÚLTIMO_NSD TIPO T1 3 Conf T2 7 Conf T3 6 en prog Tabla de transacciones ID_PAG NSD C 1 B 2 A 6 Tabla de páginas sucias Tablas reconstruidas en la fase de análisis

22 En la fase REHACER, empezando desde el mínimo NSD en la tabla de páginas sucias (min(nsd)=1)) se rehacen las actualizaciones del log (en este caso NSD=1, 2, 6). En la fase DESHACER, se deshacen las actualizaciones del log de las transacciones no confirmadas (T3) (i.e. NSD=6).

23 Recuperación basada en WAL (Write Ahead Logging) con fases de Rehacer y Deshacer similares a Aries. El directorio pg_xlog contiene los diarios de escritura adelantada (WAL). Un archivo pg_clog registra el estado actual de cada transacción.

24 Se implementan como un conjunto de segmentos (ficheros) de un tamaño de 16Mb y divididos en páginas de 8Kb. Al realizar un COMMIT se escriben los datos del buffer WAL en los ficheros de diario WAL. Los cambios en los data files deben ser escrito sólo luego de que estos cambios han sido registrados (log). Cualquier cambio que no haya sido aplicado a los data files puede rehacerse desde el log de registros.

25 Los checkpoints son puntos en las secuencias de transacciones que indican que toda la información registrada antes del mismo, ha sido vaciada en los data files. Son creados automáticamente cada checkpoint_segments o cada checkpoint_timeout dependiendo de lo que ocurra primero. El método wal_sync_method() es utilizado para forzar la escritura de los datos en disco.

26 Reducción significativa en el número de escrituras en disco. El archivo log es escrito secuencialmente, por lo tanto el costo de sincronización del log es mucho menor que el costo de liberar las páginas de data. WAL guarda el contenido completo del data page en el log, lo cual es requerido para asegurar la consistencia luego de una recuperación por crash.

27 Redo Log Files: dos o más archivos donde se registra cualquier modificación transaccional de una memoria intermedia de la BD. Archivos de control: metadatos necesarios para operar en la Base de Datos, incluyendo información sobre copias de seguridad. Guían la recuperación. Segmento Rollback: guarda las últimas sentencias realizadas sobre la BD y sabe cuándo se ha confirmado o no una transacción.

28 De acuerdo a la arquitectura de Oracle, una instancia de Oracle está conformada por varios procesos de fondo y espacios de memoria compartida denominada System Global Area (SGA) que son necesarios para acceder a la información contenida en la base de datos. A continuación se detallan los procesos de instancia involucrados en el proceso de recuperación ante fallo.

29 SMON: System Monitor, este proceso es el encargado de recuperar la instancia y abrir la base de datos en caso de que ocurra alguna falla. Recupera las transacciones que pudieran haberse interrumpido debido a una falla del sistema. CKPT: CheckPoint Process, Sintoniza las tareas de grabación en la base de datos. Advierte al proceso DBWR de efectuar un proceso de actualización en el disco de los datos mantenidos en memoria.

30 DBWR: DataBase Writer, escribe los bloques de datos de la memoria (buffers de bloques) en la base de datos. LGWR: Log Writer, graba los bloques del redo log del buffer a los archivos Redo Log File. ARCH (archiver): respalda la información almacenada en los archivos redo log cuando éstos se llenan.

31 En la Recuperación de un fallo: 1. Recupera los datos con REHACER (Desde Redo Log File) 2. Deshace las transacciones no comprometidas con Deshacer (Desde el segmento de rollback).

32 Estructura de un archivo redo log: Nº Transacción. Fecha/Hora. Estado ( en curso, validada, anulada ). Dirección del Atributo (A.Base, Bloque, Línea, Columna). Valor Anterior. Nuevo Valor.

33 Utilización de un log de registro llamado registro binario. Contiene todas las sentencias que han actualizado datos o podrían haberlo hecho. El registro binario se hace inmediatamente después de que se completa una consulta, pero antes de que se libere cualquier bloqueo o se haga ningún commit.

34 Proceso de escritura: Todas las actualizaciones (UPDATE, DELETE, o INSERT) que cambian alguna tabla son almacenadas en cache (Tablas InnoDB). Al comenzar la ejecución de una transacción se reserva un buffer de tamaño binlog_cache_size. Posteriormente la transacción completa es escrita en el registro binario por mysqld. Sincronización del registro binario con el disco.

35 Por defecto, el registro binario no se sincroniza con el disco en cada escritura. La variable global sync_binlog permite establecer que el registro binario se sincronice con el disco tras cada N escrituras. De igual forma, la opción --innodb-safebinlog, añade consistencia entre el contenido de las tablas InnoDB y el registro binario.

36 Configuración del Binary Log en el archivo my.conf: # The following can be used as easy to replay backup logs # or for replication. # note: if you are setting up a replication slave, see # README.Debian about other settings you may # need to change. #server-id = 1 log_bin = /var/log/mysql/mysql-bin.log expire_logs_days = 10 max_binlog_size = 100M #binlog_do_db = include_database_name binlog_do_db = sms binlog_do_db = demo #binlog_ignore_db = include_database_name #

37 Listado de Logs Creados : ls -l /var/log/mysql total 32 -rw-rw mysql adm :43 error.log -rw-rw mysql adm :37 error.log-old -rw-rw mysql adm :20 mysql-bin rw-rw mysql adm :20 mysql-bin rw-rw mysql adm :34 mysql-bin rw-rw mysql adm :43 mysql-bin rw-rw mysql adm :55 mysql-bin rw-rw mysql adm :43 mysql-bin.index Ver contenido del Logs

38 SQL Server Usa registro histórico secuencia de registros identificados por LSN (Log Sequence Number). Se basa en el esquema ARIES. Permite configurar intervalos de recuperación (en base a ello ajusta dinámicamente la frecuencia de los Checkpoint).

39 DB2 Implementa esquema de recuperación ARIES Uso de instrucciones explícitas: commit, rollback, begin transaction y end transaction. Soporta 2 tipos de configuración: Registro Histórico circular: Sólo útil para la recuperación de caídas o de un fallo de la aplicación. Registro de archivo: necesario para la recuperación hacia delante de una copia de seguridad de archivo.

40 Las técnicas de recuperación anteriores sólo son útiles si no hay pérdida del almacenamiento no volátil. Si esto sucede, se debe recurrir a un Backup para recuperar nuevamente un estado consistente de la base de datos.

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43 1P#outer_page_25 aterial/comparaciondbms_parteii_vjunio2007.pdf wnload/exposiciones /recovery.pdf

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