1. 基礎思想

1.1. 預寫日誌記錄

1.2. 兩階段提交

1.3. 關係資料庫

2. 兩個事實

2.1. 電腦程式會崩潰

2.1.1. 當一個程式崩潰時，它會丟掉所有正在處理的東西

2.1.2. 只有安放在電腦文件系統中的信息會得到保存

2.1.3. 崩潰相當寬泛：包括任何可能導致電腦停止運行進而損失數據的事

2.1.3.1. 可能的事件包括斷電、硬碟出錯、其他硬體出錯，以及操作系統或應用程式中的漏洞

2.1.4. 即便這些泛指的崩潰極少發生，一些資料庫也不能承受崩潰的風險

2.1.4.1. 銀行、保險公司和其他數據代表實際金錢的組織，這些組織不能承受任何情況下記錄中出現不一致性的風險

2.2. 硬碟和快閃記憶體條等電腦存儲設備一次只能寫入少量數據

2.2.1. 基本上在500個字元左右

2.2.2. 現代設備每秒能執行成千上萬次這種500個字元的寫入操作

2.2.2.1. 現實是磁碟內容每次只能改變數百個字元

2.2.3. 通常來說，對任何一個大小合理的資料庫而言，更改兩行的確需要兩次單獨的磁碟操作

3. 交易處理中的兩個主要問題

3.1. 高效性

3.2. 可靠性

4. 一致性

4.1. Consistency

4.2. 資料庫中的信息並不自相矛盾

4.3. 存在不一致性非常有害且不能為自動化工具糾正的情況

4.3.1. 銀行轉賬

5. 預寫日誌記錄

5.1. “待辦事項表把戲”

5.1.1. To-do List Trick

5.2. 基本思想

5.2.1. 維護一個資料庫計劃採取的動作日誌

5.2.1.1. 日誌被存儲在硬碟或其他一些永久性存儲介質中

5.2.1.1.1. 日誌中的信息就能幸免於崩潰和重啟

5.2.1.2. 在一項事務的任何動作得到執行前，它們都被記錄在日誌中，然後再被保存到磁碟里

5.2.1.3. 如果事務成功完成，我們就能刪除日誌中的待辦事項列表，進而節省一些空間

5.2.2. 冪等

5.2.2.1. idempotent

5.2.2.2. 資料庫日誌中創建的每一項都有相同的效果，不管日誌被執行一次、兩次，還是更多次

5.2.2.3. 在從崩潰中恢復後，資料庫只需重新執行任一完整事務的日誌活動即可，而且處理不完整事務也變得很容易了

5.2.2.4. 任何不以“終止事務”項結束的日誌活動會按照相反順序撤銷，讓資料庫恢復事務未開始前的狀態

5.3. 能阻止不一致性

5.3.1. 排除了數據損壞，但並未消除數據丟失

6. 事務

6.1. 吉姆·格雷（Jim Gray）

6.1.1. 1992年首次出版

6.1.2. 《事務處理：概念與技術》（Transaction Processing:Concepts and Techniques

6.1.3. “容錯”（Fault-tolerance）

6.2. 不管事務是完成還是“回滾”，資料庫仍然能保持一致性

6.3. 每一筆事務都是原子態（Atomic）

6.4. 一筆原始態的事務不能被分成更小的操作

6.4.1. 要麼整筆事務成功地完成，要麼資料庫處於其原始狀態，就像事務從未開始一般

6.5. 事務能“鎖定”單行或單列，或整張表

6.5.1. 一旦該項事務成功完成，就會“解鎖”之前被它“鎖定”的所有數據

6.5.2. 之後，其他事務就能更改之前被“凍結”的數據

6.6. 事務經常因為不可預料的原因而不能完成

6.6.1. 有時候資料庫事務必須被取消，這被稱為“回滾”或“放棄”一次事務

6.7. 如果一項事務需要“回滾”，資料庫程式只需通過預寫日誌（比如待辦事項列表）逆向操作，就能逆轉事務中的每項操作

7. 兩階段提交協議

7.1. “預備提交把戲”

7.1.1. Prepare-thencommit Trick

7.1.2. 在預備階段，“主管”複製品檢查是否所有複製品都能完成事務。

7.1.3. 一旦所有事情都妥當，“主管”複製品就會讓所有複製品提交數據

7.1.4. 在預備階段，其中一個複製品出錯了

7.1.5. “撤銷”階段，其中每個複製品都必須“回滾”事務

7.2. 複製是抵禦數據丟失的絕佳方法

7.2.1. 將為朝向阻止任何數據丟失的目標做出巨大努力

7.3. 保有兩份及以上的資料庫拷貝

7.3.1. 每份資料庫拷貝都被稱為複製品（replica）

7.3.2. 所有拷貝的集合被稱為複製資料庫（replicated database）

7.3.2.1. 複製資料庫能隨時保持資料庫的所有拷貝同步

7.3.3. 複製品在地理上是分開的

7.3.3.1. 其中一份複製品被一場災難抹掉，另一份複製品也還在

7.3.3.2. 同一資料庫的多份拷貝被存儲在不同地點

7.4. 鎖定（locking）

7.4.1. 死鎖

7.4.1.1. 許多資料庫都會定期運行偵測死鎖的特殊程式。當發現一個死鎖時，死鎖的其中一項事務會被取消，以便讓另一項事務進行

7.4.1.2. “回滾”能通過對待辦事項列表把戲稍做變更來實現

7.4.1.2.1. 預寫日誌必須包含足夠的額外信息才能在必要時撤銷每次操作

8. 關係資料庫

8.1. 埃德加·科德（E.F.Codd）

8.1.1. 1970年

8.1.2. IBM研究員

8.1.3. 論文《大型共用資料庫數據的關係模型》（A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks）

8.2. “虛表把戲”

8.2.1. Virtual Table Trick

8.2.2. 儘管所有的資料庫信息都能被存儲在一張固定大小的表中，資料庫也能在需要時生成新的臨時表（虛表）

8.3. 基本思想

8.3.1. 每張表都存儲不同的信息集，但不同表中的個體通常都以某種方式相連

8.3.1.1. 表策略還有另一個巨大優勢。如果表設計無誤，對資料庫的變更會更容易

8.3.1.2. 大量重覆（課程細節）和少量重覆（課程號）進行了交換。總體而言，這是筆好交易

8.4. 關鍵特征

8.4.1. 資料庫中的信息有一個預定義結構

8.5. 資料庫能提前計算出需要翻多少“塊”頁，並能記錄每“塊”開始和結束的頁首

8.5.1. 用於快鍵查找的預計算塊集合被稱為“B樹”（B-tree）

9. 備份

9.1. 某個特定時刻對一些數據的快照

9.2. 並不一定是最新的