數據庫系統及其實現

研究生課程教學大綱、教學周曆

課程序号：                                院（系）：計算機科學與工程系

一、教學目标和要求：

本課程屬于計算機應用專業的專業課，使學生在掌握了數據庫系統的基本原理及數據庫設計、應用的基本方法後，進一步了解和掌握數據庫管理系統(DBMS)的基本概念、基本原理及内部實現方法。對于數據庫方向的研究生來說，這是他們今後對數據庫技術進行深入研究、閱讀專業文獻的基礎，對于其它方向、甚至是非計算機專業的研究生來說，了解DBMS的内部實現機制将有助于他們在實踐中更好地使用數據庫，完成自己的專業研究。

學生通過本課程的學習應達到一下目标：

1. 對DBMS的實現技術有全面的了解，為深入研究數據庫技術打下基礎。

2. 掌握DBMS中的各種經典算法及數據結構，并能在自己的研究開發工作中，遇到類似需求時靈活運用。特别是分布式數據庫系統中的一些分布式編程技術。

3. 對數據庫應用中遇到的問題，能夠根據對DBMS内部實現的了解，迅速找到真正原因。

4. 通過本課程的學習，能夠在實踐中更好、更有效地使用數據庫解決實際問題，充分發揮所用DBMS的特性。

二、教學大綱（含章節目錄）：

課程的主要内容是各種DBMS的内部實現技術，包括DBMS的體系結構、對數據模型的支持、内核的實現技術等。不管什麼樣的數據庫系統，其數據庫管理系統的核心一般都含有以下幾個部分：語法分析、查詢處理、目錄管理、并發控制、恢複機制、物理存儲管理等，隻不過不同類型的DBMS這幾部分具體的實現方法及考慮問題的側重點不同而已。本課程的主要内容就是介紹DBMS核心所涉及的基本概念、基本原理及其實現方法。

由于關系模型是主流的數據模型，而分布式數據庫管理系統在并發控制、恢複等方面包容了集中式數據庫管理系統的所有内容，所以本課程将以關系型分布式數據庫管理系統為主線，介紹數據庫管理系統中各部分的實現。并适當補充一些其它類型數據庫系統的内容，包括聯邦式數據庫系統、并行數據庫系統、面向對象的數據庫系統等。根據技術的不斷發展，還可随時補充新的内容。

第一章 概述

數據庫系統的發展、分類、及主要研究内容；分布式數據庫系統。

第二章 DBMS體系結構

DBMS的組成及進程結構；分布式數據庫系統的體系結構。

1.      DBMS核心組成

2.      DBMS進程結構

3.      DDBMS核心組成

4.      DDBMS進程結構

第三章 數據庫訪問管理

物理文件組織、索引及存取原語。

1.      訪問類型

2.      文件組織

3.      索引技術

4.      存取原語

4.數據分布

數據的分割及分布、分布式數據庫設計、聯邦式數據庫設計、并行數據庫設計、數據目錄及其分布。

1.      數據分布策略

2.      數據分布的單位

Ø       水平分割

Ø       導出分割

Ø       垂直分割

Ø       混合分割

3.      不同級别的透明性

4.      數據分布帶來的問題

5.      分布式數據庫設計

Ø       分布式數據庫

Ø       聯邦式數據庫

Ø       并行數據庫

6.      數據目錄的分布

第五章 查詢優化

基本問題；查詢優化技術；分布式數據庫系統的查詢處理；其它類型DBMS的查詢處理。

1.      DDBMS查詢處理概述

2.      查詢的等價變換

3.      将Global Queries轉換成Fragment Queries

4.      将查詢分解成子查詢

5.      二元操作執行的優化

6.      用semi_join實現join操作

7.      Direct Join

8.      Distributed Grouping & Aggregate Function Evaluation

9.      更新策略

第六章 恢複機制

基本問題；更新策略及恢複技術；分布式數據庫系統的恢複機制。

1.      概述

2.      Transaction(事務)

3.      SomeStructures to support recovery

4.      commitRule and Log Ahead Rule

5.      Updateout of Place

6.      RecoveryProcedures

7.      SystemStart Up

8.      TwoPhase Commit

第七章 并發控制

基本問題；并發控制技術；分布式數據庫系統的并發控制；其它類型DBMS 的并發控制。

1.      概述

2.      LockProtocol

3.      DeadLock & Live Lock

4.      LockGranularities

Ø       多級封鎖

Ø       意向鎖

Ø       面向對象數據庫管理系統中的封鎖機制

5.      TheConcept of Time Stamp Technique

6.      樂觀并發控制技術

7.      Lockingin DDBMS

8.      TimeStamp Technique in DDBMS

三、教學周曆：