Database

MIT6.830 fall2021

基于 Java 实现的单机关系型数据库。

各 Lab 的关键：

Lab1 基本组件、位图
Lab2 火山模型、LRU-K
Lab3 Join 的成本估算框架、System R 优化器
Lab4 两阶段锁、等待图检测死锁
Lab5 B+ 树
Lab6 ARIES 恢复算法

使用

准备工作

ant 编译，将程序打包为 jar 包

ant

创建 emp.txt dept.txt （最后留一个空行）

1,"Tom",  12,1
2,"Jerry",22,1
3,"Tuffy",32,1
4,"John", 42,1
5,"Alice",23,2
6,"Bob",  33,2
7,"Brown",43,2
8,"Carol",44,3
9,"David",54,3

1,"Engineer"
2,"Sale"
3,"HR"

终端中运行命令，将 txt 文件转换为 SimpleDB 可识别的 .dat 格式。

java -jar dist/simpledb.jar convert emp.txt 4 "int,string,int,int"
java -jar dist/simpledb.jar convert dept.txt 2 "int,string"

创建文件 catalog.txt，里面指定表名，字段名，字段类型。

emp(id int, name string, age int, dept_id int)
dept(id int, name string)

启动

java -jar dist/simpledb.jar parser catalog.txt

查

查询 age > 35 的员工信息，部门名称的查询需要以 emp.dept_id = dept.id 的条件关联 emp dept 两张表。

select emp.id, emp.name, emp.age, dept.name
from emp, dept
where emp.dept_id = dept.id # Join 条件，相当于 emp join dept on emp.dept_id = dept.id，只是 SimpleDB 解析器不支持这种写法
and emp.age > 35; # Filter 条件

Started a new transaction tid = 2
Added scan of table emp
Added scan of table dept
Added join between emp.dept_id and dept.id
Added select list field emp.id
Added select list field emp.name
Added select list field emp.age
Added select list field dept.name
The query plan is:
         π(emp.id,emp.name,emp.age,dept.name),card:5
         |
      ⨝(hash)(dept.id=emp.dept_id),card:5
   ______|______
   |           |
   |           σ(emp.age>35),card:5
   |           |
 scan(dept)  scan(emp)

emp.id  emp.name    emp.age dept.name   
--------------------------------------------------
4   "John"  42  "Engineer"  
7   "Brown" 43  "Sale"  
8   "Carol" 44  "HR"    
9   "David" 54  "HR"    

 4 rows.
Transaction 2 committed.
----------------
0.01 seconds

增

insert into emp values (10, 'Musk', 53, 1);

Started a new transaction tid = 3

-----
1   

 1 rows.
Transaction 3 committed.
----------------
0.01 seconds

删

delete from emp where emp.id = 10;

Started a new transaction tid = 4
Added scan of table emp
Added select list field null.*

-----
1   

 1 rows.
Transaction 4 committed.
----------------
0.01 seconds

事务

SimpleDB 自动开启事务，每条 SQL 的执行伴随着一个事务的开始与提交/回滚。

也支持手动开启事务，命令如下：

# 开启事务，只读权限
set transaction read only;
# 开启事务，读写权限
set transaction read write;
# 提交事务
commit;
# 回滚事务
rollback;

退出

exit;

系统崩溃测试

insert into emp values (10, 'Musk', 53, 1);

执行完这条 SQL 后，数据会被写入日志。

由于是 NO-FORCE 策略，脏页依旧存在于缓冲池，未被刷新到磁盘中。

随后并不执行 exit;，直接强制中断数据库。

再次启动数据库，LogFile.recover() 方法会根据日志恢复数据。

select * from emp;

发现数据已经被刷新到了磁盘中。