闪存数据库事务恢复优化

事务处理事数据库最独特的地方，事务操作可以保证数据库处理操作的原子性、一致性、隔离性和持久性，推动了数据库在商业领域的成功应用。

事务恢复时数据库支持事务的重要功能，可以保证数据的一致性和正确性，数据库在实际的运行过程中，会不可避免的发生各种故障，那么必须建立有效的事务恢复的措施。在闪存的数据库中，事务恢复有着天然的优势，因为闪存是异地更新，旧不是直接被覆盖，那么旧数据可以当初数据恢复的一个检查点。所以研究在面向闪存数据库上传统的事务恢复的优化是有价值的。

1、什么是数据库的事务和事务的恢复

数据库的事务是数据库管理系统执行过程中的一个逻辑单元，是由有限个操作构成的一个操作序列。

2、传统的事务恢复的常见方法

建立操作日志，即对每个更新写入操作，写入前先写日志，将日志持久化，那么当事务终止的时候，可以通过持久化的日志，进行一步步的撤销恢复操作，写入之前的原始数据，从而完成事务的回复。

基于影子页的恢复方法

这种方法在每次更新写入的实时，都写入到一个新的页，称为影子页，需要维护一个逻辑页到物理页的地址映射，首先将写入的数据从逻辑页映射到影子页，提交事务的时候将整个映射表持久化，然后回收之前的旧数据页。如果事务终止，那么此时简单的将影子页抛弃，然后把地址映射更新到之前的旧数据，既可以完成恢复。

3、两种不同的类型的事务恢复方法的应用场景

适用于存储介质为磁盘，

适用于存储介质为闪存

4、那么对于闪存数据库的事务恢复，目前有哪些常见的恢复方法，主要也是基于上述的两种事务恢复方法的优化，分别如下：

基于影子页

Transactional FTL
TxFlash
Flag Commit

基于日志恢复

IPL
OPL

基于日志+影子页的方法

HV-Recovery

下面对这6种方法进行具体的说明。

5、Transactional FTL

基本思想：

简单的思想，就是用FTL层的异地更新策略来完成事务恢复处理的操作，FTL层为不仅为生成存储管理设备提供读写操作，同时还可以提供事务操作的API。

具体的实现方法

优缺点：

首先对于事务的提交，还是要通过日志来记录，即提交日志，通过判断是否有提交日志，事务是否成功执行，其次，在终止日志的时候，去扫面所有的数据块，将逻辑页恢复到最近提交的是数据块上。

6、TxFlash

基本思想：

基本思想，也是在FTL层实现事务的提交和恢复逻辑，那么数据库的存储管理层直接调用API即可。

具体实现：

优缺点：

7、Flag Commit

基本思想：

基本思想比较简单，就是利用影子页技术写，同时对于事务提交的日志进行优化，不需要写入日志记录，只用在事务操作的影子页的OOB空间中写入标志位，通过标志位去判断是否已成功提交。

具体实现

CF缺点：

AFC算法

优点：

缺点：

8、IPL、OPL

基本思想：

具体实现：

缺点：

解决方法：

9、HV-Recovery

基本思想：

具体实现：

优缺点：

10、总结

传统的数据库的事务处理都是通过redo和undo完成的，前者完成事务失败的恢复，后者完成数据的回滚修改之前的数据。

虽然是记录日志，但是可以理解，传统的方法通过日志进行撤销回放之前的操作，还是会更新本地的重复写，举个例子，如果要执行回滚操作，那么会将之前undo日志记录的数据，在重写更新一遍，对于磁盘来说，这是没有问题的，但是对于闪存，实际旧数据没有擦除，完全是可以利用起来的。

传统的事务恢复都是通过这个两个日志记录完成，但是对于闪存日志的恢复方法 ，大量的日志小写问题对闪存的伤害太大，此时不能这么做，本章就是解释了如何解决传统数据库日志小写的问题，有的直接采用影子页的方法，去掉日志写的方法，有的通过编程的部分页方法，在闪存上部分写，解决上述的问题，还有的采用混合存储的方法，用影子页的方法进行更新。

总的来说，最后一种的方法看似是最好的，仍然利用现在日志的方法，但是同时更改了日志记录的方法，利用了闪存无效块的历史数据信息。