CMU15445 数据库系统实验一

本篇是实验一，管理文件系统的页在内存中的缓存 —— buffer pool manager。

概览

实验的目标系统 BusTub 是一个面向磁盘的 DBMS，但磁盘上的数据不支持字节粒度的访问。这就需要一个管理页的中间层，但 Andy Pavlo 教授坚持不使用 mmap 将页管理权力让渡给操作系统，因此实验一 的目标便在于主动管理磁盘中的页(page)在内存中的缓存，从而，最小化磁盘访问次数(时间上)、最大化相关数据连续(空间上)。

该实验可以分解为相对独立的两个子任务：

• 维护替换策略的：LRU replacement policy
• 管理缓冲池的：buffer pool manager

两个组件都要求线程安全。

本文首先从基本概念、核心数据流总体分析下实验内容，然后分别对两个子任务进行梳理。

实验分析

刚开始写实验代码的时候，感觉细节很多，实现时很容易丢三落四。但随着实现和思考的深入，渐渐摸清了全貌，发现只要明确几个基本概念和核心数据流，便能够提纲挈领。

基本概念

buffer pool 的操作的基本单位为一段逻辑连续的字节数组，在磁盘上表现为页(page)，有唯一的标识 page_id;在内存中表现为帧(frame)，有唯一的标识 frame_id。为了记下哪些 frame 存的哪些 page，需要使用一个页表(page table)。

下边行文可能会混用 page 和 frame，因为这两个概念都是 buffer pool 管理数据的基本单位，一般为 4k，其区别如下：

page id 是这一段单位数据的全局标识，而 frame id 只是在内存池(frame 数组)中索引某个 page 下标

page 在文件系统中是一段逻辑连续的字节数组;在内存中，我们会给其附加一些元信息：pin_count_，is_dirty_

（编辑：云计算网_泰州站长网）

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