故障分类

引言

众所周知，有效理解**数据库管理系统 (DBMS)** 的各种故障类型是维护数据完整性和确保系统顺利运行的关键要素。故障分类有助于**数据库管理员**轻松识别潜在风险，找出系统中断的根本原因，并有效地应用适当的恢复机制。

一种易于理解 DBMS 故障的常见方法就是查看导致故障的原因。硬件问题通常是突发的，并且会严重影响系统的正常运行。这些问题主要包括硬盘崩溃、断电或计算机内存问题。有时，外部条件如过热、电力浪涌或部件故障也会导致这些故障。发生这种情况时，部分甚至全部数据都可能丢失。因此，定期备份和制定有效的恢复计划至关重要。此外，软件故障主要源于数据库软件或与之交互的应用程序内部的问题。这可能是由于编码错误、系统 bug 或软件版本之间的不兼容性造成的。

区分 DBMS 故障的另一种有意义的方法是检查其对系统造成的影响。并非所有故障的严重程度都相同。例如，瞬时故障通常是短暂的，造成的干扰很小。临时网络断开或短暂的过载可能会导致操作短暂暂停，但通常可以在不受太大损害的情况下恢复正常运行。这些通常可以通过重试机制或临时回退来有效管理。

故障分类

为了找出问题发生的位置，我们将故障泛化为以下类别

1. 事务故障
2. 系统崩溃
3. 磁盘故障

1. 事务故障

当事务未能执行或达到无法继续的点时，就会发生事务故障。如果某些事务或进程受损，则称为事务故障。

事务故障的原因可能包括：

1. 逻辑错误：如果事务由于某些代码错误或内部错误条件而无法完成，则会发生逻辑错误。
2. 语法错误：当 DBMS 本身终止活动事务，因为数据库系统无法执行该事务时，就会发生这种情况。例如，在死锁或资源不可用的情况下，系统会中止活动事务。

优点

1. 提高可靠性：通过及早分类和检测事务故障，系统可以轻松防止损坏或不完整的数据进入，从而有效地维护数据库的可靠性。
2. 更好的问题解决：当知道故障是由于逻辑错误还是系统问题导致时，开发人员和管理员就能非常容易地找出问题所在并更快地修复它。

缺点

1. 增加复杂性：众所周知，管理各种事务故障主要需要额外的逻辑和监控，这会使 DBMS 在设计和维护方面更加复杂。
2. 性能开销：持续检查逻辑和系统错误可能会增加处理负载，从而可能减慢事务速度。

2. 系统崩溃

• 示例：故障停止假设

数据库环境中的系统崩溃通常是由于意外的硬件或软件故障引起的。它可能由停电、**操作系统**错误或事务突然失败等问题触发。

此外，所有这些中断通常会导致系统在没有警告的情况下关闭或停止运行。此类故障非常普遍，被称为软故障，它们主要影响存储在易失性内存（如 **RAM**）中的数据。由于**易失性**内存会在断电时丢失所有信息，因此在崩溃期间，任何尚未保存到磁盘的数据都可能丢失。但是，在这种情况下通常遵循故障停止假设，这意味着假设存储在**非易失性内存**（如硬盘驱动器或 SSD）中的数据是安全且完整的。此假设对于设计恢复方法以在崩溃后将系统恢复到一致状态至关重要。

优点

1. 故障停止假设简化了恢复：假设非易失性内存保持不变，还允许系统轻松专注于恢复未保存的事务，从而使恢复更易于管理。
2. 数据完整性可以得到保护：通过适当的日志记录和备份策略的帮助，重要数据仍然可以在崩溃后得到保护。

缺点

1. 易失性数据丢失：任何存储在相应 RAM 中但尚未写入磁盘的更改都会丢失，并且可能影响最近的事务并导致不一致。
2. 停机和延迟：崩溃通常会导致服务中断，需要时间进行系统检查、恢复和重新初始化。

3. 磁盘故障

• 当硬盘驱动器或存储驱动器经常发生故障时，就会发生这种情况。在技术发展的早期，这是一个常见问题。
• 磁盘故障是由于坏道形成、磁盘磁头碰撞、磁盘无法访问或任何其他破坏全部或部分磁盘存储的故障引起的。

优点

1. 促进更安全的存储选项：当磁盘频繁发生故障时，这会促使公司采用更好的存储方法，即 **RAID** 设置和云备份，这些有助于长期保护数据。
2. 改进恢复计划：在经历磁盘故障后，大多数组织会制定更强的恢复步骤，这使得它们的整体系统更可靠，并为未来的问题做好更好的准备。

缺点

1. 数据永久丢失：如果没有最新的备份，那么当磁盘崩溃时，重要文件可能会永远丢失。
2. 昂贵的维修：更换损坏的磁盘和处理停机时间都会非常昂贵，无论是金钱还是时间上的损失。

常见问题解答 (FAQ)

问题 1：在计算机系统中，故障分类是什么意思？

答案：这是一种根据导致系统故障的原因（如硬件损坏、软件错误或人为错误）对系统故障进行分组的方法。这有助于发现常见问题并选择最佳的修复方法。

问题 2：在设计系统时，为什么故障分类很重要？

答案：这很重要，因为它通常能帮助工程师理解和规划问题。通过将故障进行分类，他们可以构建更强大的系统，并减少未来出现问题的可能性，使系统保持平稳运行。