清江,陆泽工作室。
陆泽坐在电脑前,屏幕上是密密麻麻的代码。他的手指在键盘上飞速跳动,一行行新的代码不断出现在编辑器里。如果有人站在他身后看,会发现这个十岁孩子写代码的速度,比任何成年程序员都要快上好几倍——而且几乎不需要翻阅参考资料,每一个函数调用、每一个数据结构、每一个算法,都像是直接从脑海中“调取“出来的一样。
前世三十五年的计算机从业经验,加上重生的超级大脑,让陆泽拥有了远超这个时代任何人的编程能力。他不需要团队合作来完成一个操作系统或者一个数据库——他的大脑就是一支顶级的研发团队。
磐石数据库的开发,就是最好的证明。
……
磐石数据库的正式开发始于1990年初。在盘古系统的LUNX内核和图形界面基本成型之后,陆泽就开始着手设计一个中国自己的关系型数据库。
在1990年的世界,商用关系型数据库市场被几家美国公司牢牢垄断。甲骨文是当之无愧的霸主,IBMC的DB2在企业级市场占据主导地位,微软的SQL Server还只是刚起步。国内使用的数据库几乎全部依赖进口,而且价格极其昂贵——一套甲骨文的授权费用动辄几十万美元,对绝大多数中国企业来说根本负担不起。数据为王,甲骨文后来能成为继巨软后全球第二大软件公司,就说明了数据库的重要性。
陆泽知道,数据库是信息系统的核心。没有自主可控的数据库,盘古系统再好也只是空中楼阁——所有的应用软件都需要一个可靠的数据存储和查询引擎来支撑。
所以他从决定开发盘古系统的那一天起,就同步启动了磐石数据库的设计。
随着盘古系统的完成,磐石数据库也基本完成了全部核心代码。
在普通人的认知里,一个关系型数据库的研发至少需要一个十几人的团队工作两到三年。但陆泽不是普通人。他的重生大脑具备超强的逻辑运算能力和记忆检索能力。
更重要的是,他不需要开会讨论、不需要代码评审、不需要反复沟通需求。所有的设计决策都在他的大脑中瞬间完成,然后直接转化为代码输出。
陆泽的办公桌上堆着厚厚一摞打印稿。那不是别人的论文——全部是他自己写的。数据库的系统架构设计文档、存储引擎的技术方案、SQL语法的语法规则、测试用例的规格说明……每一份文档都是他亲手编写,字体工整,逻辑清晰。
磐石数据库的架构分为五个核心模块:
一、存储引擎。负责数据的物理存储和读写操作。采用B 树索引结构,支持动态表空间管理。这是数据库最底层、最核心的模块,直接决定了数据库的性能和可靠性。
二、事务管理器。负责保证原子性、一致性、隔离性和持久性。。
三、SQL解析器和查询优化器。负责将SQL语句解析为内部表示,并选择最优的执行计划。支持标准SQL语法,包括多表连接、子查询、分组聚合、排序和限制。查询优化器采用基于代价的优化策略,通过统计信息估算不同执行计划的成本。
四、网络通信层。负责客户端和服务器之间的通信。实现了自定义的客户端-服务器协议,支持连接池和异步I/O,可以处理上百个并发连接。
五、工具集。包括数据库管理工具、备份恢复工具、性能监控工具等。
五个模块,十几万行代码,全部由陆泽一个人编写。
……
今天,陆泽正在做的是最后一个关键模块的收尾工作——事务回滚时B 树节点合并的bug修复。
这个问题困扰了他将近两天。B 树是数据库索引的核心数据结构,当新数据插入导致一个节点满了的时候,就需要“分裂“——把一个节点拆成两个。但如果事务在分裂之后被回滚,就需要把两个节点重新合并回去。合并过程中的指针更新逻辑非常复杂,稍有不慎就会导致索引损坏。
陆泽在脑海中反复模拟了节点合并的每一步操作,最终找到了一个简洁的解决方案——补偿日志。
传统的WAL日志记录的是数据页面的修改前映像,回滚时需要恢复完整的页面状态。但对于节点分裂这种结构性变更,保存完整的页面映像代价太高。陆泽改用补偿日志——不记录“页面是什么样子“,而是记录“怎么撤销这个操作“。对于节点分裂,补偿日志记录的是“释放新分配的页面,恢复原始页面的指针“。回滚时按逆序执行这些撤销操作即可。
这个方案的优势在于:补偿日志的操作是幂等的——执行一次和执行多次的结果一样,这对崩溃恢复非常有利。
陆泽在编辑器中飞快地输入代码,二十分钟后,五百多行的修复代码全部完成。他编译、运行,然后执行了一个自动化测试脚本——五千次随机事务的回滚测试。
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