1. Presente brevemente este sencillo sistema de gestión de bases de datos basado en Java. ¿Cuál es su función principal?
- TM (Administrador de transacciones): administrador de transacciones, utilizado para mantener el estado de las transacciones y proporcionar una interfaz para que otros módulos consulten el estado de una transacción.
- DM (Administrador de datos): Administrador de datos, administra directamente archivos de base de datos y archivos de registro. Es responsable de administrar archivos DB en paginación y almacenamiento en caché. También administra archivos de registro para garantizar la recuperación basada en los registros cuando ocurre un error. DM abstrae los archivos DB en DataItem para que los utilicen los módulos de capa superior y proporciona almacenamiento en caché.
- VM (Administrador de versiones): administrador de versiones, que implementa la serialización de la secuencia de programación según el protocolo de bloqueo de dos etapas e implementa MVCC para eliminar el bloqueo de lectura y escritura. Ambos niveles de aislamiento se implementan simultáneamente.
- IM (Administrador de índices): el administrador de índices, que utiliza el árbol B+ como estructura de índice, mejora la eficiencia de las consultas de la base de datos, lo que permite que el sistema mantenga un rendimiento excelente con datos a gran escala.
- TBM (Table and Field Manager): Administrador de tablas y campos, que implementa la gestión de campos y tablas. Al mismo tiempo, se analiza la declaración SQL y la tabla se opera de acuerdo con la declaración.
2. ¿Cómo interactúan el front-end y el back-end de este sistema? ¿Cómo transfieren datos entre ellos?
La implementación de este simple sistema de administración de bases de datos es que el front-end y el back-end interactúan a través de sockets: el front-end lee la entrada del usuario y la envía al back-end para su ejecución, genera los resultados devueltos y espera la siguiente entrada. El backend analiza el SQL. Si es un SQL válido, intenta ejecutarlo y devuelve el resultado.
En este sistema, ¿cómo lidiar con declaraciones SQL ilegales? ¿Cómo analizará y manejará el backend estas declaraciones ilegales?
Si la declaración SQL ingresada por el usuario está incompleta o tiene un formato incorrecto, ¿cómo debería manejarla el backend?
- El sistema de administración de bases de datos puede verificar las declaraciones SQL ingresadas por los usuarios en el front-end, como verificar si las declaraciones están completas y cumplen con las reglas gramaticales. Si se encuentra un error, la interfaz puede solicitar al usuario que lo corrija.
- Cuando el backend ejecuta una declaración SQL, el bloque try-catch se puede utilizar para detectar excepciones y manejarlas. Por ejemplo, si hay un error de sintaxis en una declaración SQL, el backend puede generar una excepción y registrar un registro para la resolución de problemas posterior.
¿Cómo garantiza este sistema la coherencia e integridad de los datos? Hable sobre su comprensión de los sistemas de administración de bases de datos y qué características cree que debe tener un excelente sistema de administración de bases de datos.
Un sistema de gestión de bases de datos (DBMS) puede respaldar la coherencia e integridad de los datos de las siguientes maneras:
- Restricciones de datos: los sistemas de gestión de bases de datos pueden utilizar restricciones de datos para garantizar la coherencia e integridad de los datos. Por ejemplo, puede definir la clave principal, la clave externa, la restricción única, la restricción de verificación, etc. de la tabla para limitar la entrada y salida de datos.
- Transacción: La transacción es un concepto importante en los sistemas de gestión de bases de datos, que se utiliza para garantizar la coherencia e integridad de los datos. En una transacción, una serie de operaciones de base de datos se ejecutan como una unidad. Si ocurre un error en algún paso, podemos retroceder al estado anterior a que comenzara la transacción para garantizar la coherencia de los datos.
- Control de concurrencia: el sistema de gestión de bases de datos necesita controlar los conflictos que surgen cuando varios usuarios acceden al mismo recurso de datos al mismo tiempo para garantizar la coherencia e integridad de los datos. Las tecnologías de control de concurrencia comunes incluyen mecanismos de bloqueo y control de concurrencia optimista.
- Copia de seguridad y recuperación de datos: el sistema de gestión de bases de datos necesita realizar una copia de seguridad de los datos periódicamente y restaurarlos cuando se dañan o se pierden para garantizar la integridad de los datos.
Un excelente DBMS debe tener las siguientes características:
- Alto rendimiento: capacidad de procesar rápidamente grandes cantidades de datos y proporcionar un rendimiento de consultas eficiente.
- Alta confiabilidad: capaz de garantizar la integridad y coherencia de los datos y de realizar un procesamiento tolerante a fallas en caso de falla del hardware u otras situaciones inesperadas.
- Escalabilidad: capaz de expandirse a medida que crecen las necesidades comerciales y admitir múltiples tipos de datos y estructuras de datos.
- Facilidad de uso: proporciona una interfaz de usuario que es fácil de usar y administrar y puede admitir múltiples lenguajes de programación y herramientas de desarrollo.
Explique qué es una transacción y qué hace Transaction Manager(TM).
Una transacción es una secuencia de operaciones en la base de datos que tienen éxito o fracasan. El administrador de transacciones (TM) es el componente responsable de gestionar las transacciones, su función principal es asegurar la atomicidad, consistencia, aislamiento y durabilidad de las transacciones (características ACID).
Explique cómo Transaction Manager(TM) mantiene el estado de una transacción manteniendo archivos XID y proporciona una interfaz para que otros módulos consulten el estado de una transacción.
El archivo XID asigna un byte de espacio a cada transacción para guardar su estado. Al mismo tiempo, también se almacena un número de 8 bytes en el encabezado del archivo XID, que registra el número de transacciones administradas por este archivo XID. Por lo tanto, el estado de la transacción xid en el archivo se almacena en (xid-1)+8 bytes. xid-1 se debe a que no es necesario registrar el estado de xid 0 (Super XID).
Explique cuáles son las principales responsabilidades de DataManager.
Las principales responsabilidades del DM son:
Administre archivos DB en páginas y guárdelos en caché.
Administre archivos de registro para garantizar la recuperación basada en registros cuando ocurre un error.
El archivo DB abstracto es DataItem para uso del módulo superior y proporciona almacenamiento en caché.
¿Cómo gestiona DataManager (DM) directamente los archivos de base de datos y los archivos de registro? ¿Qué mecanismos de almacenamiento en caché proporciona?
Explique cómo funciona Version Manager y cómo implementa la serialización y MVCC de secuencias de programación.
Version Manager (VM) se implementa en base al protocolo de bloqueo de dos etapas. Explique el principio de este protocolo y su función para eliminar el bloqueo de lectura y escritura.
Describa la estructura de índice utilizada por IndexManager y su efecto para mejorar la eficiencia de las consultas de la base de datos.
IndexManager (IM) utiliza el árbol B+ como estructura de índice. Explique las ventajas de esta estructura en las consultas de bases de datos y cómo funciona.
Explique cómo se administran los campos y tablas de TBM y cómo analizar declaraciones SQL para operar tablas.
¿Cómo gestiona TBM campos y tablas? ¿Cómo analiza declaraciones SQL y opera tablas basadas en las declaraciones?