Indexes

提高数据库性能的原始机制
持续的数据结构，存在数据中
有很多有趣的实现问题

下面说的主要是注重在用户、应用层

用处

具体的来说，用户访问的不是index，使用的是query索引机制

通过查询语句返回的是index索引

潜在的数据结构有两种，平衡树或者哈希表其中哈希表的使用情况比较单一，而平衡树的使用情况适合更多情况，如上图！

许多DBMS自动构建索引 PRIMARY KEY（有时是UNIQUE）属性

Index的缺点

需要额外的空间（需要支持的数据结构）-小影响
创造index需要花费时间 -中影响
保持index 特别是指需要经常修改的数据库-大影响

Benefit of an index depends on:

Size of table (and possibly layout)
Data distributions
Query vs. update load

Physical design Advisor

physical design 是指在数据库中使用什么index

输入是database的数据以及workload（query和update语句）

输出是推荐的index

physical design 的运作成功非常依赖数据库系统中已有的一个东西：Query Optimizer，工作原理如下图所示。

Transaction简介

由两个独立的需要而产生

并发数据访问(Concurrent database access)
防止抵御系统错误(Resilience to System Failures)

并发数据库访问(Concurrent database access)

并发访问可能会引起 Attribute-level Inconsistency、Tuple-level Inconsistency、Table-level Inconsistency、Multi-statement inconsistency等一些问题。

并发问题的一个简单解决方式就是单独分开执行不同的sql语言

但是有时候我们想要使得并发，并且不会发生问题，我们就有很多解决措施。比如多处理器、多线程、系统提供异步I/O。甚至有五个客户端在访问处理数据库，但是每个客户端处理数据库的不同部分，这样也可以实现并发。

抵制系统错误(Resilience to System Failures)

系统错误是指比如我们在传输数据进入数据库系统的时候，由于软件、硬件甚至电源问题，导致传输数据到一半时失败。

我们想要实现 Guarantee all-or-nothing execution, regardless of failures！即成功的时候实现所有的操作，失败了不做任何操作！

上面讲的两种情况可以用Transcation技术解决！

简单的说，可以一个Transaction想象成很多的SQL操作，组成了一个uint！可以利用“commit”进行标识。

Transactions Property(ACID)

Isolation 性质

每个操作可以是相互间隔的，但是每次执行必须是按照一定的序列化transaction执行，比如按照T1、T2、T9、T10、T3这样的顺序执行

Durability性质

下图中，s1s2s3commit后，系统crash了，不影响他们已经对数据库造成的改变。原理是logging原理，但是这节课不会介绍到实现原理。

Atomicity性质

下图中在s1s2执行后 commit前crash，那么整个T2不对数据库造成影响，实现的原理也是基于logging。

在之前我们提到的atomicity性质，在这个过程中取消已经进行的部分操作称为Transaction Rollback (= Abort)

Transaction Rollback 可以是由系统引起的，也可以由我们的客户端引起，由客户端引起的见下图

但是要注意的是，rollback操作只对数据库中的系统进行操作，假如在rollback中有一些修改数据库的操作，那么rollback不会undo这些操作

Consistency

consistency讲的是Transaction如何与integrity constraints 作用。。这里我没太搞明白是什么意思。

网上有篇文章说：事务必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态，一致性与原子性是密切相关的。比如A向B转账，不可能A扣了钱，B却没收到（这就是非一致性）

Isolation Level

有三种isolation level，并且每个Transaction可能有不同的level，互不影响。

Dirty Read

“Dirty” data item: written by an uncommitted transaction

一个transaction与其他未commit transaction中的操作产生并发问题。

Read Uncommitted

此时transaction可能会有dirty read，此时采用read uncommitted是因为也许我们并不在意此时产生的并发问题，我们只在乎更多的效率、性能。

Read Uncommitted

此时一个trasaction可能不会有dirty read（我的天，这和上面的也没区别啊！）

此时我们：Still does not guarantee global serializability

此时也是不太在意并发问题，只关注性能。

Repeatable Read

此时的trasaction可能不会有dirty read，并且一个多次访问的item不会改变value，不过这样还是不能保证global serializability。

此时的一个relation可以change。

我们在数据库中读取的某个值的时候会被lock，但是插入的时候不会lock，删除的时候value会被lock。

总结

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并发数据库访问(Concurrent database access)

抵制系统错误(Resilience to System Failures)

Transactions Property(ACID)

Isolation 性质

Durability性质

Atomicity性质

Consistency

Isolation Level

Dirty Read

Read Uncommitted

Read Uncommitted

Repeatable Read

总结

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