unfilled Jan 31 2012 at 15:33

Восстановление отдельных страниц в базе данных

7 min

30K

Предисловие

Статья Gail Shaw «Help, my database is corrupt. Now what?», перевод которой я запостил на прошлой неделе, вызвала, вроде бы, определенный интерес, но она, увы, не содержала «практики». Да, там написано как можно спасти данные, но нет никаких примеров.
Изначально я хотел сделать еще один перевод все того же автора, но, подумав, решил написать пост «от себя», как бы «по мотивам». Причины, побудившие меня поступить так, я опишу в конце поста, в примечаниях.

Восстановление баз данных в SQL Server

Как уже было сказано в предыдущей статье, в том случае, если повреждены страницы кластерного индекса или кучи, то данные, содержащиеся на этих страницах, потеряны и единственным вариантом для их восстановления является непосредственно восстановление базы данных.

SQL Server предоставляет множество возможностей для восстановления баз данных. Во-первых, это восстановление базы данных целиком — оно может занимать довольно много времени (зависит от размера БД и скорости жестких дисков). Во-вторых, восстановление отдельных файловых групп, либо файлов, если ваша БД состоит из нескольких файловых групп (или, соответствено, файлов). В этом случае, есть возможность восстановления только поврежденных частей БД, не затрагивая остальных. Эти два вида восстановления БД используются довольно часто и затрагиваться в дальнейшем не будут.
В-третьих, в SQL Server 2005 появилась возможность восстановления отдельных страниц БД — в этом случае из бэкапа будут восстановлены только указанные страницы. Такое восстановление будет особенно актуально, если DBCC CHECKDB найдет несколько поврежденных страниц в какой-нибудь огромной таблице, «лежащей» в здоровенном файле. За счет того, что восстанавливаться будет не весь файл, и даже не вся таблица, а только несколько страниц — время простоя может быть значительно сокращено.

Требования и ограничения

Модель восстановления и доступность резервных копий журнала транзакций

Самое главное, что нужно помнить — для восстановления отдельных страниц, база данных должна использовать полную (full) модель восстановления, либо модель восстановления с неполным протоколированием (bulk-logged). Если ваши базы находятся в простой (simple) модели восстановления — дальше вы можете уже и не читать.
Второе требование — ваши полные бэкапы и бэкапы журнала транзакций должны образовывать неразрывную цепочку журналов (log chain). Если вы никогда не выполняете команду BACKUP LOG WITH TRUNCATE_ONLY (NO_LOG) и не переключаетесь в простую модель восстановления для того, чтобы уменьшить журнал транзакций, и у вас есть ВСЕ резервные копии журнала транзакций с момента последней полной резервной копии не содержащей поврежденных страниц (включая эту самую полную резервную копию) — за цепочку журналов можно не волноваться.
В модели восстановления с неполным протоколированием, теоретически, восстановление отдельных страниц должно работать нормально в том случае, если соблюдаются условия описанные выше, и восстанавливаемые страницы не изменялись операциями, выполняемыми с минимальным протоколированием.

Редакции SQL Server

Восстановление страниц возможно в любой редакции SQL Server, но для редакций Enterprise Edition и Developer Edition возможно восстановление поврежденных страниц on-line, т.е. к базе данных, во время восстановления, можно обращаться (и более того, обращаться можно даже к той таблице, к которой относятся восстанавливаемые в данный момент страницы, если сами эти страницы не будут «затрагиваться» — в противном случае, запрос завершится ошибкой). Для редакций «ниже» Enterprise Edition, восстановление страниц проходит в режиме off-line и база данных, на время восстановления, становится недоступной.

Тип поврежденной страницы

В том случае если повреждены страницы индекса, либо данных, их восстановление возможно в режиме online в редакции Enterprise Edition.
Страницы, приндалежащие критически важным системным таблицам могут быть восстановлены, но база данных, при восстановлении, будет недоступна в любой редакции SQL Server.
«Карты размещения» не могут быть восстановлены «отдельно». Если повреждены GAM, SGAM, PFS, ML, DIFF-страницы, необходимо восстанавливать базу данных целиком. Единственным исключением являются IAM-страницы. Хотя они и относятся к «картам размещения», но они описывают только одну таблицу, а не всю базу данных, и их восстановление возможно.
Загрузочная страница базы данных (9-я страница в 1-м файле БД) и страница заголовка файла (0-я страница в каждом файле) не могут быть восстановлены «отдельно», при их повреждении придется восстанавливать БД целиком.

Собственно, восстановление

Теперь, наконец, переходим от теории к практике.
В первую очередь, для тренировки, нужна испорченная база данных.

Портим БД

Для экспериментов я буду использовать базу данных AdventureWorks, которая поставляется вместе с SQL Server. Если вы не устанавливали ее, при желании, можно скачать здесь. Перевожу ее в модель восстановления full:

ALTER DATABASE AdventureWorks SET RECOVERY FULL

убеждаюсь, что ошибок в ней еще нет:

DBCC CHECKDB('AdventureWorks') WITH NO_INFOMSGS, ALL_ERRORMSGS, DATA_PURITY

и создаю полный бэкап:

BACKUP DATABASE AdventureWorks 
TO DISK = 'D:\tmp\aw_backups\aw_full_ok1.bak'

В этой базе данных я создаю таблицу crash.

CREATE TABLE crash (txt varchar(1000))

Поле типа varchar мы и будем портить, для того, чтобы проверить что произойдет, если вдруг SQL Server обнаружит в нем не те данные, которые он сам туда записал.
Прежде чем что-то испортить, надо это чем-то заполнить. Я забиваю в созданную таблицу левые данные.

SET NOCOUNT ON
DECLARE @i INT
SET @i = 1
WHILE @i<100000
	BEGIN
		INSERT INTO crash
		SELECT REPLICATE('a', 1000)
		SET @i = @i + 1
	END
SET NOCOUNT OFF

Теперь делаю резервную копию журнала транзакций:

BACKUP LOG AdventureWorks 
TO DISK = 'D:\tmp\aw_backups\aw_log_ok1.trn'

Теперь немного изменим данные:

Итак, все готово. Отсоединяем БД и открываем mdf-файл FAR'ом (или чем вам удобнее), ищем в нем строку «zzzzzzz» и заменяем несколько 'z' на произвольные символы:

Теперь, когда БД испорчена, подсоединяем ее. И, да, я помню, что в предыдущей статье было четко сказано, что отсоединять/присоединять БД не стоит. Но в нашем случае это абсолютно «безопасно» — база данных в «suspect» не упадет.

Ищем ошибки

Итак, испорченная БД успешно вернулась в строй. Снова запустим проверку целостности:

DBCC CHECKDB('AdventureWorks') WITH NO_INFOMSGS, ALL_ERRORMSGS, DATA_PURITY

В результате то, чего мы ждали (обязательно запоминайте номера поврежденных страниц!):

Msg 8928, Level 16, State 1, Line 1

Object ID 1883153754, index ID 0, partition ID 72057594054246400, alloc unit ID 72057594061651968 (type In-row data): Page (1:20455) could not be processed. See other errors for details.

Msg 8939, Level 16, State 98, Line 1

Table error: Object ID 1883153754, index ID 0, partition ID 72057594054246400, alloc unit ID 72057594061651968 (type In-row data), page (1:20455). Test (IS_OFF (BUF_IOERR, pBUF->bstat)) failed. Values are 29493257 and -4.

CHECKDB found 0 allocation errors and 2 consistency errors in table 'crash' (object ID 1883153754).

CHECKDB found 0 allocation errors and 2 consistency errors in database 'AdventureWorks'.

repair_allow_data_loss is the minimum repair level for the errors found by DBCC CHECKDB (AdventureWorks).

В данном случае повреждены сами данные, находящиеся в куче (index id = 0), поэтому SQL Server эти данные восстановить не сможет.
Сейчас у нас есть три варианта:

Смириться с потерей данных и выполнить DBCC CHECKDB('AdventureWorks', REPAIR_ALLOW_DATA_LOSS)
Сделать бэкап активной части журнала транзакций и восстановить БД целиком — в результате потери данных не будет, но это займет продолжительное время
Сделать бэкап активной части журнала транзакций и восстановить только одну(!), поврежденную, страницу

Со вторым вариантом все должно быть понятно, а вот что произойдет если запустить DBCC CHECKDB или как восстанавливаются отдельные страницы — я покажу дальше.

Восстанавливаем поврежденную страницу

В первую очередь нам надо сделать бэкап заключительного фрагмента журнала транзакций (tail backup). При этом, если у вас Enterprise Edition, вы можете не добавлять параметр NORECOVERY, который переведет БД в состояние «restoring», поскольку эта редакция поддерживает on-line восстановление страниц. Более того, если у вас резервные копии журнала транзакций выполняются на регулярной основе, чтобы не нарушать цепочку журналов, в редакции Enterprise Edition, вы можете сделать COPY_ONLY бэкап.
Я же иду по пути off-line восстановления и выполняю:

BACKUP LOG AdventureWorks 
TO DISK = 'D:\tmp\aw_backups\aw_log_fail3.trn'
WITH NORECOVERY

Теперь, можно восстанавливать поврежденную страницу. В первую очередь, используем полный бэкап (aw_full_ok1.bak):

RESTORE DATABASE AdventureWorks
PAGE = '1:20455'
FROM DISK = 'D:\tmp\aw_backups\aw_full_ok1.bak'
WITH NORECOVERY

В итоге, имеем:

Обратите внимание на то, что необходимо использовать опцию NORECOVERY, поскольку нам предстоит еще накатывать на нее бэкапы журнала транзакций.

RESTORE LOG AdventureWorks
FROM DISK = 'D:\tmp\aw_backups\aw_log_ok1.trn'
WITH NORECOVERY

RESTORE LOG AdventureWorks
FROM DISK = 'D:\tmp\aw_backups\aw_log_fail3.trn'
WITH RECOVERY

Вроде бы все прошло успешно, запускаем DBCC CHECKDB и…

Восстановление прошло успешно.
Обратите внимание, что время простоя сокращается за счет того, что из полного бэкапа мы восстанавливаем не всю БД, а только поврежденные страницы (если бы я восстанавливал бэкап целиком — бэкап восстановился бы за 8,5 секунд, но, чем больше размер БД — тем больше будет разница во времени). Счастливчики с SQL Server Enterprise Edition, использующие on-line восстановление, так же сэкономят время на восстановлении из бэкапов лога, а при off-line восстановлении, увы, журналы будут обрабатываться целиком.
Стоит так же добавить, что в SQL Server 2005, 2008, 2008 R2 восстановление отдельной страницы возможно только с помощью T-SQL, в Denali появилась возможность делать это через GUI.

А если все-таки DBCC CHECKDB?

На всякий случай я решил проверить что сделает SQL Server, если я запущу DBCC CHECKDB с параметром REPAIR_ALLOW_DATA_LOSS. Все та же ошибка:

Сначала переводим БД в режим SINGLE_USER:

ALTER DATABASE AdventureWorks SET SINGLE_USER

А затем, запускаем восстановление:

DBCC CHECKDB('AdventureWorks', REPAIR_ALLOW_DATA_LOSS) WITH NO_INFOMSGS, ALL_ERRORMSGS, DATA_PURITY

В итоге:

Repair: The page (1:20455) has been deallocated from object ID 1883153754, index ID 0, partition ID 72057594054246400, alloc unit ID 72057594061651968 (type In-row data).

Ага, SQL Server удалил «испорченную» страницу. Переводим БД в режим MULTI_USER, чтобы она стала доступной для всех и проверяем что пропало:

Учитывая, что размер страницы в SQL Server 8КБ, а для пользовательских данных доступно чуть меньше — то все закономерно, таблица «похудела» на 7 записей (в начале их было 99999). Поскольку на этой таблице не было кластерного индекса, данные могли храниться в произвольном порядке, т.е. мы даже не могли узнать какие данные будут потеряны.

Так почему, все-таки, не перевод?

Итак, почему это все-таки не перевод, а пост «по мотивам». Дело в том, что, в открытом доступе статьи «Page Restore» за авторством Gail Shaw нет. Есть такой раздел в книге SQL Server MVP Deep Dives vol.2, которая продается за довольно-таки ощутимые деньги (но, естественно, легко находится в интернетах) и я не уверен, что публиковать перевод — это эм… правильно что ли.
В общем, я прочитал статью, взял на заметку основные моменты, а потом уже сам писал текст и, попутно, проводил эксперимент по восстановлению. Надеюсь, кому-нибудь этот опыт был полезен.
И, господа, я искренне надеюсь, что если вы решите повторять этот эксперимент, то будете предельно осторожны (например, не будете эксперементировать с основной БД на production-сервере). Помните, что никакой ответственности за ваши действия я не несу.

Tags:

Hubs:

Microsoft SQL Server