41. Контрольные точки, активная часть журнала и усечение журнала транзакций в SQL Server
Так как все изменения страниц данных происходят в страничных буферах, то изменения данных в памяти не обязательно отражаются в этих страницах на диске. Процесс кэширования происходит по алгоритму последней использованной страницы, поэтому страница, подверженная постоянным изменениям, помечается как последняя использованная, и она не записывается его на диск. Чтобы эти страницы были записаны на диск применяется контрольная точка. Все грязные страницы должны быть сохранены на диске в обязательном порядке.
Контрольная точка выполняет в базе данных следующее:
- Записывает в файл журнала запись, отмечающую начало контрольной точки.
- Сохраняет данные, записанные для контрольной точки в цепи записей журнала контрольной точки. Одним из элементов данных, регистрируемых в записях контрольной точки, является номер LSN первой записи журнала, при отсутствии которой успешный откат в масштабе всей базы данных невозможен. Такой номер LSN называется минимальным номером LSN восстановления (MinLSN). Номер MinLSN является наименьшим значением из:
- номера LSN начала контрольной точки;
- номера LSN начала старейшей активной транзакции;
- номера LSN начала старейшей транзакции репликации, которая еще не была доставлена базе данных распространителя.
Записи контрольной точки содержат также список активных транзакций, изменивших базу данных. Если база данных использует простую модель восстановления, помечает для повторного использования пространство, предшествующее номеру MinLSN. Записывает все измененные страницы журналов и данных на диск. Записывает в файл журнала запись, отмечающую конец контрольной точки. Записывает в страницу загрузки базы данных номер LSN начала соответствующей цепи.
Контрольные точки срабатывают в следующих ситуациях:
- При явном выполнении инструкции CHECKPOINT. Контрольная точка срабатывает в текущей базе данных соединения.
- При выполнении в базе данных операции с минимальной регистрацией, например при выполнении операции массового копирования для базы данных, на которую распространяется модель восстановления с неполным протоколированием.
- При добавлении или удалении файлов баз данных с использованием инструкции ALTER DATABASE.
- При остановке экземпляра SQL Server с помощью инструкции SHUTDOWN или при остановке службы SQL Server (MSSQLSERVER). И в том, и в другом случае будет создана контрольная точка каждой базы данных в экземпляре SQL Server. Если экземпляр SQL Server периодически создает в каждой базе данных автоматические контрольные точки для сокращения времени восстановления базы данных.
- При создании резервной копии базы данных.
- При выполнении действия, требующего отключения базы данных. Примерами могут служить присвоение параметру AUTO_CLOSE значения ON и закрытие последнего соединения пользователя с базой данных или изменение параметра базы данных, требующее перезапуска базы данных.
Компонент Database Engine создает контрольные точки автоматически. Интервал между автоматическими контрольными точками определяется на основе использованного места в журнале и времени, прошедшего с момента создания последней контрольной точки. Интервал между автоматическими контрольными точками колеблется в широких пределах и может быть довольно длительным, если база данных изменяется редко. При крупномасштабных изменениях данных частота автоматических контрольных точек может быть гораздо выше.
Можно использовать параметр конфигурации сервера recovery interval для вычисления интервала между автоматическими контрольными точками для всех баз данных на экземпляре сервера. Значение этого параметра определяет максимальное время, отводимое компоненту Database Engine на восстановление базы данных при перезапуске системы. Компонент Database Engine оценивает количество записей журнала, которые он может обработать за время recovery interval при выполнении операции восстановления. Если используется простая модель восстановления базы данных, автоматическая контрольная точка создается каждый раз, когда число записей в журнале достигает меньшего из двух предельных условий: журнал заполняется на 70 процентов; число записей в журнале достигает значения, определенного компонентом Database Engine в качестве количества записей, которое он может обработать за время, заданное параметром recovery interval. Примечание. Сведения об установке интервала восстановления см. в разделе Как установить интервал восстановления (среда SQL Server Management Studio).
Часть журнала, начинающаяся с номера MinLSN и заканчивающаяся последней записью, называется активной частью журнала, или активным журналом. Этот раздел журнала необходим для выполнения полного восстановления базы данных. Ни одна часть активного журнала не может быть усечена. Все записи журнала до номера MinLSN должны быть удалены из частей журнала. На следующем рисунке изображена упрощенная схема журнала завершения транзакций, содержащего две активные транзакции. Записи контрольных точек были сжаты в одну запись.
Последней записью в журнале транзакций является запись с номером LSN, равным 148. На момент обработки записанной контрольной точки с номером LSN 147 транзакция 1 уже зафиксирована и единственной активной транзакцией является транзакция 2. В результате первая запись журнала, созданная для транзакции 2, становится старейшей записью активной транзакции на момент последней контрольной точки. Таким образом, номером MinLSN становится номер LSN, равный 142 и соответствующий записи начала транзакции 2.
Активный журнал должен включать в себя все элементы всех незафиксированных транзакций. Приложение, инициирующее транзакцию и не выполняющее ее фиксацию или откат, не позволяет компоненту Database Engine повышать MinLSN. Это может привести к проблемам двух типов.
Если система будет выключена после того, как транзакцией было выполнено много незафиксированных изменений, этап восстановления при последующем перезапуске может занять гораздо больше времени, чем указано параметром recovery interval. Журнал может достичь очень большого объема, потому что после номера MinLSN усечь его нельзя. Это справедливо даже в том случае, если используется простая модель восстановления, когда журнал транзакций обычно усекается при каждой автоматической контрольной точке.
Чтобы логический журнал не увеличивался до размера физических файлов журнала, следует периодически выполнять его усечение. Процесс усечения журнала уменьшает размер файла логического журнала, помечая виртуальные файлы журнала, которые не содержат частей логического журнала, как неактивные. В некоторых случаях может оказаться полезным физическое сжатие или расширение размера реального файла журнала.
Время усечения журнала зависит от модели восстановления базы данных. Есть три модели восстановления: простая модель восстановления, модель полного восстановления и модель восстановления с неполным протоколированием. Обычно в базе данных используется полная модель восстановления или простая модель восстановления. В качестве примера рассмотрим усечение журнала в простой модели восстановления.
При использовании простой модели восстановления усечение журналов выполняется автоматически. Если все записи в виртуальном файле журнала неактивны, то этот логический журнал усекается обычно после контрольной точки. При этом освобождается место для повторного использования. Это относится и к контрольным точкам инструкции CHECKPOINT, и к неявным контрольным точкам, сформированным системой. Однако усечение журнала может быть отложено, если виртуальные файлы журнала остаются активными вследствие выполнения долгой транзакции или резервного копирования.
Эта модель регистрирует только минимальные сведения, необходимые для обеспечения согласованности базы данных после сбоя системы или для восстановления данных из резервной копии. Это сводит к минимуму расход места на диске под журнал транзакций по сравнению с другими моделями восстановления. Чтобы предотвратить переполнение журнала, базе данных требуется достаточно места для записи в случае задержки его усечения.
Кроме прочих данных, в контрольной точке записывается номер LSN первой записи журнала, которую необходимо сохранить для успешного отката на уровне базы данных. Этот номер LSN называется минимальным номером LSN восстановления (MinLSN). Начало активной части журнала занято VLF, содержащим MinLSN. При усечении журнала транзакций освобождаются только те записи, которые находятся перед этим VLF.
На следующем рисунке показан журнал транзакций до усечения и после. На первом рисунке показан журнал транзакций, который никогда не усекался. В настоящий момент логический журнал состоит из четырех виртуальных файлов. Логический журнал начинается с начала первого файла виртуального журнала и заканчивается виртуальным файлом журнала 4. Запись MinLSN находится в виртуальном журнале 3. Виртуальные журналы 1 и 2 содержат только неактивные записи журнала. Эти записи можно усечь. Виртуальный журнал 5 пока не используется и не является частью текущего логического журнала.
На втором рисунке показан журнал после усечения. Виртуальные журналы 1 и 2 усечены и могут использоваться повторно. Логический журнал теперь начинается с начала виртуального журнала 3. Виртуальный журнал 5 все еще не используется и не является частью текущего логического журнала.
