面试题：分布式系统中基于ACID的数据库事务日志管理机制之故障恢复

Question

在分布式系统里，基于ACID的数据库事务日志对于故障恢复至关重要。请阐述一下当系统发生崩溃后，如何利用事务日志实现已提交事务的重做（Redo）和未提交事务的回滚（Undo）操作，以及这两个操作的具体流程和原理是什么？

Answer 1

重做（Redo）操作

1. 原理：已提交事务对数据的修改在崩溃前可能还未完全持久化到数据库中。重做操作通过重新应用事务日志中已提交事务的记录，将这些修改重新应用到数据库，确保已提交事务的持久性。
2. 流程：
   • 从日志文件末尾开始向前扫描日志记录。
   • 对于每一条日志记录，检查其事务状态是否为已提交（通常通过事务的提交记录标识）。
   • 如果是已提交事务的记录，根据日志记录中的操作（如对某个数据项的更新值），重新执行这些操作，将数据恢复到崩溃前已提交事务完成后的状态。

回滚（Undo）操作

1. 原理：未提交事务在系统崩溃时，其对数据的修改不应该被持久化。回滚操作通过反向应用事务日志中未提交事务的记录，将数据恢复到事务开始前的状态，保证事务的原子性。
2. 流程：
   • 从日志文件末尾开始向前扫描日志记录。
   • 对于每一条日志记录，检查其事务状态是否为未提交（没有事务的提交记录标识）。
   • 如果是未提交事务的记录，根据日志记录中的操作进行反向操作（例如，如果是更新操作，就将数据恢复为更新前的值，通常日志记录中会保存旧值）。这个过程持续进行，直到事务的开始记录，从而将未提交事务对数据的修改全部撤销。