【源码】基于C++的BusTub存储引擎

项目简介

BusTub是卡内基梅隆大学CMU 15 - 445课程的Lab项目，目标是实现一个基础的存储引擎。此项目包含缓冲池管理、索引管理、并发控制、日志记录与恢复等核心功能模块，有助于学生深入理解数据库系统的内部工作原理。

项目的主要特性和功能

1. 缓冲池管理（Buffer Pool）

• 负责物理页面在主内存和磁盘间的移动，使DBMS能支持大于系统可用内存量的数据库。
• 采用LRU缓存替换策略，减少磁盘IO次数，提升性能。
• 利用互斥锁保证缓冲池的线程安全性。

2. 索引管理（Index）

• 以B + 树作为底层数据结构，实现多级索引，支持快速随机查找和有序记录的高效访问。
• 多线程并发访问时，使用节点粒度的锁保证线程安全。
• 沿访问路径加锁，仅锁住分支，减小临界区，提高并发访问性能。

3. 并发控制（Concurrency Control）

• 实现锁管理器，支持并发查询执行，跟踪元组级锁，支持共享锁和排他锁的授予与释放。
• 在后台线程使用等待有向图实现定时的死锁检测算法，通过Abort开始时间晚的事务并回滚来打破死锁。
• 实现了READ_UNCOMMITED、READ_COMMITTED和REPEATABLE_READ三种常见隔离级别。

4. 日志记录与恢复（Logging & Recovery）

• 在No - Force/Steal缓冲策略下实现先写日志，记录页面级写入操作和事务命令。
• 采用物理逻辑日志，并使用日志顺序号保证物理逻辑redo操作的幂等性。
• 设计日志缓冲区，将多条日志记录在缓冲区后一次输出到稳定储存器，减小系统开销。
• 采用No - Force策略，事务只需等待提交日志输出到稳定储存器即可提交，无需等待修改数据全部写入磁盘，加快事务提交速度。

安装使用步骤

1. 环境准备

• 确保系统安装了C++编译器（如GCC或Clang）。
• 安装CMake用于项目构建。

2. 复制项目

bash cd Bustub

3. 构建项目

bash mkdir build cd build cmake .. make

4. 运行测试

bash ctest

5. 运行项目

bash ./bustub_executable

通过以上步骤，可成功构建并运行BusTub存储引擎项目，对其核心功能进行测试和验证。

下载地址

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