MIT 6.830 Lecture Notes

MIT 6.830是一门数据库系统的课程，实现语言为Java，课程主页可点击此处。

这个系列的文章主要记录学习6.830课程的笔记心得。

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Lecture 1

Basic Concepts

• Data modeling & layout 数据模型
  • 结构化表示数据的系统方法
  • 对于数据的持久性、一致性、共享和访问效率很重要
• Declarative Querying and Query Processing 查询
  • 访问数据的一种高级语言

Consistency/Transaction + Concurrency Control

• Atomicity 原子性：某操作要么完成要么不做，不存在做了部分的情况
• Consistency 一致性：事务的操作前后不影响数据的完整性
• Isolation 隔离性：并发访问时，事务之间不会互相影响
• Durability 持久性：事务完成后，其所做的修改将持久地保留在数据库中

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Lecture 2

Those who cannot remember the past are condemned to repeat it

Relational Data Model

• Key properties
  • 表示形式简单
  • 不需要物理数据模型描述
• The Data Model
  • 所有数据表示为元组的表
  • 表是无序集，无重复元组
  • 数据库由一个或多个表构成
  • 每个关系都有一个schema来描述列/字段类型
  • 每个字段都是基础数据类型
• Keys
  • 主键是唯一标识一条记录的字段属性，每个表有且仅有一个主键，必须非空
  • 外键用来建立表与表之间的联系，表A的外键是表B的主键，外键可重复可空，一个表可有多个外键

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Lecture 3

SQL

• Left Join：返回左表所有记录和右表中连接字段相等的记录
• Right Join：返回右表所有记录和左表中连接字段相等的记录
• Inner Join：只返回两个表中连接字段相等的记录
• Outer Join：返回两个表中所有记录

SimpleDB

• SimpleDB主要组成部分

  • Heap Files (Lab1)

  • Buffer Pool (Lab 1-6)

    • Basic Operators (Lab 1 & 2)
      • Scan, Filter, JOIN, Aggregate

  • Query Optimizer (Lab 3)

  • Transactions (Lab 4)

  • B-Tree Indexs (Lab 5)

  • Recovery (Lab 6)

• 模型图

  
  • DB -> Catalog：DB调用getCatalog()方法，后者返回一个列表，包含了DB所有的表
  • DB -> BufferPool：DB调用getBufferPool()方法，后者返回所缓存的最近访问的页
  • Catalog：<DbFileID, Table>，其中Table：{DbFile file, String name, String primary_key}
  • BufferPool：<PageID, Page>，其中Page：{PageID id, Tuple tuples[], Byte header[]}
  • HeapFile：{File file, TupleDesc td, DbFileIterator it}，生成DbFile
  • HeapPage：{HeapPageId pid, TupleDesc td, Byte header[], Tuple tuples[]}，生成Page
  • Operators：生成DbIterator

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Lecture 4

Functional Dependency

• 一个数据库R的一组FD可以表示成：X -> Y，其中X和Y是数据库R中的两组属性集合，其含义是：对于R中的任意两个元组，只要他们在集合X中的属性相等，那么他们在集合Y中的属性也相等。这里X称为决定因素，Y称为被决定因素
  • 完全函数依赖：在一张表中，若X -> Y，且对于X的任何一个真子集（假如属性组X包含超过一个属性的话），X’ -> Y不成立，那么Y对X是完全函数依赖
  • 部分函数依赖：假如Y函数依赖于 X，但同时Y并不完全函数依赖于X，那么Y部分函数依赖于X
  • 传递函数依赖：假设Z函数依赖于Y，Y函数依赖于X，同时Y不包含于X，且X不函数依赖于Y，则Z传递函数依赖于X

Key

设K为某表中的一个属性或属性组，若除K之外的所有属性都完全函数依赖于K，则K为一个码。（码可以不唯一，但主码唯一）码中包含的所有属性即都为主属性

Normal Form

• 1NF：最基本的要求，每个属性都不可再分
• 2NF：2NF在1NF的基础之上，消除了非主属性对于码的部分函数依赖
• 3NF：3NF在2NF的基础之上，消除了非主属性对于码的传递函数依赖
• BCNF：BCNF在3NF的基础之上，消除了主属性对于码的部分与传递函数依赖