MyDB 是一个 Java 实现的简单的数据库,部分原理参照自 MySQL、PostgreSQL 和 SQLite。实现了以下功能:
- 数据的可靠性和数据恢复
- 两段锁协议(2PL)实现可串行化调度
- MVCC(多版本并发控制)
- 两种事务隔离级别(读提交和可重复读)
- 死锁处理
- 简单的表和字段管理
- 简陋的 SQL 解析(因为懒得写词法分析和自动机,就弄得比较简陋)
- 基于 Socket 的 Server 和 Client
前端 + 后端
前端:读取用户输入,发送到后端执行,输出返回结果,等待下一次输入
后端:解析 SQL,如果是合法的 SQL,尝试执行并返回结果
后端划分为五个模块,每个模块通过接口向其依赖的模块提供方法
五个模块:
1. Transaction Manager (TM) ==> 事务管理模块
2. Data Manager (DM) ==> 数据管理模块
3. Version Manager (VM) ==> 版本管理模块
4. Index Manager (IM) ==> 索引管理模块
5. Table Manager (TBM) ==> 表管理模块
每个模块的职责如下:
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TM 通过维护 XID 文件来维护事务的状态,并提供接口供其他模块来查询某个事务的状态。
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DM 直接管理数据库 DB 文件和日志文件。DM 的主要职责有:
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分页管理 DB 文件,并进行缓存;
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管理日志文件,保证在发生错误时可以根据日志进行恢复;
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抽象 DB 文件为 DataItem 供上层模块使用,并提供缓存。
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VM 基于两段锁协议实现了调度序列的可串行化,并实现了 MVCC 以消除读写阻塞。同时实现了两种隔离级别。
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IM 实现了基于 B+ 树的索引,目前 where 只支持已索引字段。
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TBM 实现了对字段和表的管理。同时,解析 SQL 语句,并根据语句操作表。
注意首先需要在 pom.xml 中调整编译版本,如果导入 IDE,请更改项目的编译版本以适应你的 JDK(我使用的是IDEA+jdk1.8)
首先执行以下命令编译源码:
mvn compile
接着执行以下命令以 C:\Users\TDB\tmp\mydb 作为路径创建数据库:
mvn exec:java -Dexec.mainClass="com.charls.mydb.backend.Launcher" -Dexec.args="-create C:\Users\TDB\tmp\mydb"
随后通过以下命令以默认参数启动数据库服务:
mvn exec:java -Dexec.mainClass="com.charls.mydb.backend.Launcher" -Dexec.args="-open C:\Users\TDB\tmp\mydb"
这时数据库服务就已经启动在本机的 9999 端口。重新启动一个终端,执行以下命令启动客户端连接数据库:
mvn exec:java -Dexec.mainClass="com.charls.mydb.client.Launcher"
会启动一个交互式命令行,就可以在这里输入类 SQL 语法,回车会发送语句到服务,并输出执行的结果。
一个执行示例:
或使用 idea 启动:
CreataDB:
OpenDB:
Client: