IT工程師數位筆記本

在SQL Server數據庫中，事務日志用于記錄事務在Buffer Cache中的做的頁更改。

當我們更新一些數據時，數據庫會把相關數據頁的前鏡像和后鏡像都記錄在事務日志中，并為每個事務生成一個唯一的LSN（log seq number），在檢查點發生時SQL Server確保檢查點LSN之前的臟塊被全部寫入到磁盤。因此SQL Server的事務日志兼有redo和undo的作用。

但是，如果我們的數據庫被強制關閉或者服務器異常掉電重啟，數據庫就將處于非一致性的狀態（沒業務的庫除外），這意味檢查點之后的所有事務（無論是提交還是未提交的），都出現了異常，提交的事務可能臟塊未被寫入磁盤，未提交的長事務可能有一部分臟塊已經被寫入到磁盤，數據庫必須處于一致狀態才能被正常打開，因此此時必須進行實例恢復。

SQL Server的實例恢復分兩個階段：

1.前滾

此階段只處理已提交的事務，根據boot page中記錄的檢查點和事務日志的記載，SQL Server重構檢查點之后的內存臟塊并按正常機制提交已提交事務的臟塊。

對未提交事務的臟塊暫時不做操作。

2.回滾

此階段處理未提交的事務，SQL Server根據事務日志中記載的更改塊前鏡像，去覆蓋硬盤上那些未提交事務涉及的數據塊。

總結一下：

1）實例恢復的目的：

• 將所有已提交事務的臟塊寫入磁盤。
• 回滾未提交的事務。
• 將檢查點推進至已被寫入磁盤的事務LSN。

2）實例崩潰之前：

• 一些已提交的事務被事務日志記錄，但是臟塊未被寫入到磁盤
• 一些未提交的長事務中的臟塊已經被寫入到磁盤
• 一些未提交的事務，其日志還留在log buffer中未被寫入到磁盤中的事務日志文件。

3）實例恢復階段：

• Log buffer中所有未提交事務的日志在掉電時全部被清空。（已提交事務的日志默認被寫入了磁盤事務日志文件）
• 從boot page中識別出上一個檢查點，作為實例恢復的起點。
• 在前滾階段，SQL Server根據事務日志的記錄對所有臟塊進行重現。（無論是提交還是未提交的事務）然后將已提交事務的臟塊寫入磁盤，對未提交事務的臟塊暫不作操作。
• 在回滾階段，SQL Server根據事務日志中記載的前鏡像對所有未提交的事務進行回滾。
• 更新boot page中的檢查點LSN和事務日志中的LSN。

在以上的介紹中我們提到了boot page，那么什么是boot page呢？

每個數據庫都會有一個記錄數據庫重要信息的頁，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信息：

DBCC TRACEON (3604);
go
DBCC PAGE ('test',1,9,3)
go
關于DBCC PAGE的用法這里解釋一下：
dbcc page ( {'dbname' | dbid}, filenum, pagenum [, printopt={0|1|2|3} ])
The printopt parameter has the following meanings:
0 - print just the page header
1 - 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 dump
3 - page header plus detailed per-row interpretation

檢查點LSN被記錄在boot page中，這是實例恢復的起點，如果這個page無法被訪問，那么數據庫就不能被附加，打開，或者做其他任何操作。檢查點LSN只會被記錄在bootpage中，因此這是一個對于實例恢復來說不可或缺的頁。

對于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，或者數據庫執行差異備份，或者數據庫自動生成的檢查點），數據庫都會做以下操作：

• 所有的臟塊都被寫入磁盤，無論事務是否已提交。
• 在這些臟塊被寫入磁盤之前，所有關于這些臟塊更改的事務日志也要被從log buffer中寫入到磁盤，這樣可以確保實例恢復的有效性和有序性，這個操作被稱作write-ahead logging（日志先寫），日志被寫入硬盤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盤，因此某個臟塊的寫入磁盤操作，可能引發log buffer中一些之前的、與本臟塊無關的事務日志也被寫入磁盤。但這是有好處的，事務日志總是被越早寫入磁盤越好。
  
• 檢查點的LSN會被記錄到數據庫boot page中的dbi_checkptLSN區域。