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CMU15445-2021-FALL的实源原理讲解及笔记(已完结)

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jlu-xiurui/CMU15445-2021-FALL

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CMU15445-2021-FALL

在本课程项目中,需要完成关系数据库bustub的磁盘页面缓冲池、索引功能、查询执行功能以及并发控制功能。并在课程中学习关如下知识:

  • 关系数据库的基本概念,以及基于SQLite简易关系数据库的SQL语句语法及其实践;
  • 关系数据库中页面存储、页面布局及元组布局等数据库物理存储模型,以及DBMS中的页面缓冲池的功能及原理;
  • 关系数据库中索引的功能及分类,以及基于B+-tree和可扩展哈希表的可磁盘备份索引的具体实现及并发控制;
  • 关系数据库中元组排序、聚合、连接功能的具体实现和性能分析,连接、聚合、插入等物理查询计划的具体执行策略,以及基于启发式和成本模型的查询计划优化方法;
  • 关系数据库中事务的基本概念及其所应达到的标准ACID(原子性、一致性、隔离性、持久性)的定义及要求;
  • 关系数据库中并发控制协议(即执行多个事务的方式)的悲观及乐观实现策略,如两阶段锁、基于时间戳并发控制、多版本并发控制;
  • 关系数据库中保证原子性、隔离性、持久性的崩溃恢复算法的策略,包括日志、检查点、重做和撤销操作;

课程项目笔记

Project 0 : C++ primer note0

实现一个简单的矩阵运算类,用于检查实验者的基本C++编程水平。

Project 1 : BUFFER POOL note1

在本实验中,需要在存储管理器中实现缓冲池。缓冲池负责将物理页面从磁盘中读入内存、或从内存中写回磁盘,使得DBMS可以支持大于内存大小的存储容量。并且,缓冲池应当是用户透明且线程安全的。

Project 2 : EXTENDIBLE HASH INDEX note2

在本实验中,需要实现一个磁盘备份可扩展哈希表,用于DBMS中的索引检索。磁盘备份指该哈希表可写入至磁盘中,在系统重启时可以将其重新读取至内存中使用。可扩展哈希表是动态哈希表的一种类型,其特点为桶在充满或清空时可以桶为单位进行桶分裂或合并,尽在特定情况下进行哈希表全表的扩展和收缩,以减小扩展和收缩操作对全表的影响。

本文介绍了书中未讲解的低位可拓展哈希表的原理及其实现,且原理与实现之间设置了跳转以方便阅读。

Project 3 : QUERY EXECUTION note3

在关系数据库中,SQL语句将被转换为逻辑查询计划,并在进行查询优化后转化为物理查询计划,系统通过执行物理查询计划完成对应的语句功能。在本实验中,需要为bustub实现物理查询计划执行功能,包括顺序扫描、插入、删除、更改、连接、聚合以及DISTINCTLIMIT

Project 4 : CONCURRENCY CONTROL note4

本实验将实现bustub中的锁管理器,其负责跟踪数据库中使用的元组级锁,以使得数据库支持并发的查询计划执行。

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