GoDB 数据库内核实验全通关指南

项目完成更新于 2026-09-29

承接B-Tree 存储引擎与外存访问模型

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GoDB 数据库内核实验全通关指南（GoDB Architecture and Lab Guide）

MIT 6.5830 / 6.5831 · Course Projects & Labs
官方实验代码库：MIT DSG GoDB (Go 语言编写的高性能教学关系数据库系统)

TL;DR

GoDB 是 MIT 6.5830 专用的教学关系数据库，使用 Go 语言自底向上构建完整内核。
Lab 1 实现堆文件（HeapFile）、元组（Tuple）序列化与基于时钟算法的缓冲池（BufferPool）。
Lab 2 实现基础查询算子（Filter、Project、Join、Aggregate）的火山迭代器模型。
Lab 3 实现事务管理、严格两阶段锁（Strict 2PL）并发控制与基于 WAL 日志的 ARIES 恢复。

实验反思与架构洞察

亲手手写数据库内核的认知质变

只阅读教科书中的“页表”、“缓冲池”和“2PL”很难理解并发死锁与内存脏页的凶险。在 GoDB 实验中，每一个学生必须用 Go 语言亲手实现一个支持多并发线程读写的 BufferPool，并处理由于锁获取顺序颠倒导致的 Channel 阻塞。只有在经历过 Lab 3 崩溃恢复测试中日志 LSN 对不齐的绝望之后，才能真正敬畏数据库 ACID 的工程价值。

一、GoDB 体系架构总览

GoDB 完整实现了经典关系数据库从 SQL 解析到磁盘文件管理的端到端链路：

存储层（Lab 1）：包含 HeapFile、HeapPage 和 BufferPool，负责管理定长与变长元组的物理打包与脏页同步。
执行引擎（Lab 2）：基于火山模型迭代器（Iterator），包含 Filter、Project、Join（Nested Loops 与 Hash Join）和 Aggregate。
事务与恢复（Lab 3）：实现事务隔离的锁管理器（LockManager）、事务原子回滚与基于 WAL 的 Redo/Undo 恢复。
索引与优化（Lab 4 / 选做）：实现外存 B+ 树索引结构与基于 Selinger 算法的动态规划连接顺序优化。