（2.4）备份与还原--WAL与备份原理

预写式日志（Write-Ahead Logging (WAL)）

 部分转自：http://www.cnblogs.com/wenBlog/p/4423497.html

SQL Server中使用了WAL（Write-Ahead Logging）技术来保证事务日志的ACID特性。而且大大减少了IO操作。

WAL的核心思想是:在数据写入到数据库之前，先写入到日志.再将日志记录变更到存储器中。

SQL Server修改数据的步骤

1.在SQL Server的缓冲区的日志中写入”Begin Tran”记录

2.在SQL Server的缓冲区的日志页写入要修改的信息

3.在SQL Server的缓冲区将要修改的数据写入数据页

4.在SQL Server的缓冲区的日志中写入”Commit”记录

5.将缓冲区的日志写入日志文件

6.发送确认信息到客户端(SMSS,ODBC等）

7.将缓冲区内的页写入到磁盘（Lazy Writer或CheckPoint在这点之前开始）

（1）预写式事务的工作原理

　　需要修改数据时，SQL Server先将数据所在的数据页面读入到内存的缓冲区，然后修改缓冲区里面的数据并记录到日志文件中，最后再周期性地将“脏页”回写到硬盘上的数据页面。

　　一般情况下，是由检查点（Checkpoint）负责回写“脏页”。

（2）预写事务日志对性能的影响
WAL机制使事务日志的物理文件（一般扩展名为LDF）基本上一直处于一种连续的、小数据量的写入操作。数据页面的数据修改平时存放在内存的缓冲池中，只在某些时候（例如，遇到检查点）才被批量写入到磁盘。这种机制有助于提升数据库系统的性能。
（3）事务日志对可靠性的影响
即使数据文件损坏了，还可以在事务日志中找到其记录的历史事务，通过重做（redo）事务日志实现数据恢复。因此，事务日志有助于将数据丢失的风险降到最低。

本篇着重介绍将缓冲区的数据页写入到磁盘的两个过程：CheckPoint和Lazy Writer。 
     当事务遇到Commit时，仅仅是将缓冲区的所有日志页写入磁盘中的日志文件；而直到Lazy Writer或CheckPoint时，才真正将缓冲区的数据页写入磁盘文件。

CheckPoint:系统会按照恢复间隔 SQL Server 配置选项确定的间隔自动发出检查点。 Checkpoint 方法会立即发出检查点，而无论恢复间隔设置为何。

这个CheckPoint的间隔是一个服务器级别的参数。可以通过sp_config进行配置，也可以在SSMS中进行配置:

需要注意的是CHECKPOINT 权限预设会授予系统管理员 (sysadmin) 固定伺服器角色及 db_owner 與 db_backupoperator 固定资料库角色的成員，並不可加以转让。更短的恢复间歇意味这更短的恢复时间和更多的磁盘IO，而更长的恢复间歇则带来更少的磁盘IO占用和更长的恢复时间.

checkpoint的触发条件（深入了解checkpoint出发条件：checkpoint的误区）

1. 自上次检查点后产生大量日志

2. 服务实例关闭

3. 数据库完整备份或差异备份(日志备份不会触发checkpoint)

4. 数据库恢复模式为简单恢复模式下当日志文件使用超过70%时

Lazy Writer:lazywriter是一个系统进程，其主要任务是成批刷新老化的脏缓冲区（指包含更改的缓冲区，这些更改必须写回磁盘，才能使该缓冲区由其它页重新使用），并使之可由用户进程使用。

lazywriter的触发条件

1. 缓存区内可用空闲缓存块数据不足

2. Windows系统内存压力

区别：

Checkpoint目的是减少数据库的恢复时间(服务奔溃或重启服务后的恢复),而Lazy writer的目的是保证SQL OS 有空闲缓存块和系统有一定可用内存。

Checkpoint和LazyWriter都会将缓冲区内脏页写入到磁盘；

LazyWriter会更新缓存区空闲可用列表，而checkpoint不会；

Checkpoint操作会被记录到数据库日志中，而lazywriter不会；

通过指定CheckPoint后的参数，SQL Server会按照这个时间来完成CheckPoint过程，如果时间指定的短，则SQL Server会使用更多的资源优先完成CheckPoint过程。

通常情况下，将“脏”页写入磁盘的工作，Lazy Writer要做的比CheckPoint会多出许多。

2.备份

　　（1）完整备份　　　　

完整备份包含了数据库中的所有数据，以及可以恢复这些数据的足够的日志（以便恢复到该备份的结尾）。
1. 备份的过程
（1）锁定数据库，阻塞所有的事务。
（2）在事务日志中放置一个标志1。
（3）释放数据库锁。
（4）提取数据文件的所有包含数据的数据页面，把它们写入备份设备。不包含数据的数据页面被跳过，因此备份的文件大小永远不会大于该数据库的数据文件。
（5）锁定数据库，阻塞所有事务。
（6）在事务日志中放置一个标志2。
（7）释放数据库锁。
（8）提取标志1与标志2之间的所有事务，把它们追加到备份中。

总结

本文简单介绍了WAL的概念和最终实现数据实际修改的两种方法。介绍了CheckPoint和Lazy Writer,同时对比了两种方法的机制和触发条件，这对我们将来进一步讲解事务日志的基本原理和恢复机制提供了良好的基础。