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# CMU 15-445: Database Systems
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## 课程简介
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- 所属大学：CMU
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- 先修要求：C++，数据结构与算法，CMU 15-213 (A.K.A. CS:APP，这也是 CMU 内部对每年 Enroll 同学的先修要求)
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- 编程语言：C++
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- 课程难度：🌟🌟🌟🌟
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- 预计学时：100 小时
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作为 CMU 数据库的入门课，这门课由数据库领域的大牛 Andy Pavlo 讲授（“这个世界上我只在乎两件事，一是我的老婆，二就是数据库”）。
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这是一门质量极高，资源极齐全的 Database 入门课，这门课的 Faculty 和背后的 CMU Database Group 将课程对应的基础设施 (Autograder, Discord) 和课程资料 (Lectures, Notes, Homework) 完全开源，让每一个愿意学习数据库的同学都可以享受到几乎等同于 CMU 本校学生的课程体验。
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这门课的亮点在于 CMU Database Group 专门为此课开发了一个教学用的关系型数据库 [bustub](https://github.com/cmu-db/bustub)，并要求你对这个数据库的组成部分进行修改，实现上述部件的功能。
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具体来说，在 15-445 中你需要在四个 Project 的推进中，实现一个面向磁盘的传统关系型数据库 Bustub 中的部分关键组件。
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包括 Buffer Pool Manager (内存管理), B Plus Tree (存储引擎), Query Executors & Query Optimizer (算子们 & 优化器), Concurrency Control (并发控制)，分别对应 `Project #1` 到 `Project #4`。
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值得一提的是，同学们在实现的过程中可以通过 `shell.cpp` 编译出 `bustub-shell` 来实时地观测自己实现部件的正确与否，正反馈非常足。
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此外 bustub 作为一个 C++ 编写的中小型项目涵盖了程序构建、代码规范、单元测试等众多要求，可以作为一个优秀的开源项目学习。
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## 课程资源
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- 课程网站：[Fall 2019](https://15445.courses.cs.cmu.edu/fall2019/schedule.html), [Fall 2020](https://15445.courses.cs.cmu.edu/fall2020/schedule.html), [Fall 2021](https://15445.courses.cs.cmu.edu/fall2021/schedule.html), [Fall 2022](https://15445.courses.cs.cmu.edu/fall2022/schedule.html), [Spring 2023](https://15445.courses.cs.cmu.edu/spring2023/schedule.html)
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- 课程视频：课程网站免费观看, Fall 2022 的 [Youtube 全开源 Lectures](https://www.youtube.com/playlist?list=PLSE8ODhjZXjaKScG3l0nuOiDTTqpfnWFf)
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- 课程教材：Database System Concepts
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- 课程作业：5 个 Project 和 5 个 Homework
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在 Fall 2019 中，`Project #2` 是做哈希索引，`Project #4` 是做日志与恢复。
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在 Fall 2020 中，`Project #2` 是做 B 树，`Project #4` 是做并发控制。
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在 Fall 2021 中，`Project #1` 是做缓存池管理，`Project #2` 是做哈希索引，`Project #4` 是做并发控制。
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在 Fall 2022 中，与 Fall 2021 相比只有哈希索引换成了 B+ 树索引，其余都一样。
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在 Spring 2023 中，大体内容和 Fall 2022 一样（缓存池，B+ 树索引，算子，并发控制），只不过 `Project #0` 换成了 `Copy-On-Write Trie`，同时增加了很好玩的注册大小写函数的 Task，可以直接在编译出的 `bustub-shell` 中看到自己写的函数的实际效果，非常有成就感。
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值得注意的是，现在 bustub 在 2020 年以前的 version 都已经停止维护。
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Fall 2019 的最后一个 `Logging & Recovery` 的 Project 已经 broken 了（在19年的 `git head` 上也许还可以跑，但尽管如此 Gradescope 应该也没有提供公共的版本，所以并不推荐大家去做，只看看代码和 Handout 就可以了）。
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或许在 Fall 2023 的版本 Recovery 相关的功能会被修复，届时也可能有全新的 `Recovery Project`，让我们试目以待吧🤪
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如果大家有精力的话可以都去尝试一下，或者在对书中内容理解不是很透彻的时候，尝试做一做对应的 Project 会加深你的理解（个人建议还是要全部做完，相信一定对你有帮助）。
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## 资源汇总
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非官方的 [Discord](https://discord.com/invite/YF7dMCg) 是一个很好的交流平台，过往的聊天记录几乎记载了其他同学踩过的坑，你也可以提出你的问题，或者帮忙解答别人的问题，相信这是一份很好的参考。
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关于 Spring 2023 的通关指南，可以参考 [@xzhseh](https://github.com/xzhseh) 的这篇[CMU 15-445/645 (Spring 2023) Database Systems 通关指北](https://zhuanlan.zhihu.com/p/637960746)，里面涵盖了全部你需要的通关道具，和通关方式建议，以及最重要的，我自己在做 Project 的过程中遇到的，看到的，和自己亲自踩过的坑。
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@ysj1173886760 在学习这门课中用到的所有资源和作业实现都汇总在 [ysj1173886760/Learning: db - GitHub](https://github.com/ysj1173886760/Learning/tree/master/db) 中。
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由于 Andy 的要求，仓库中没有 Project 的实现，只有 Homework 的 Solution。特别的，对于 Homework1，@ysj1173886760 还写了一个 Shell 脚本来帮大家执行自动判分。
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另外在课程结束后，推荐阅读一篇论文 [Architecture Of a Database System](https://github.com/ysj1173886760/paper_notes/tree/master/db)，对应的中文版也在上述仓库中。论文里综述了数据库系统的整体架构，让大家可以对数据库有一个更加全面的视野。
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## 后续课程
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[CMU15-721](https://15721.courses.cs.cmu.edu/spring2020/) 主要讲主存数据库有关的内容，每节课都有对应的 paper 要读，推荐给希望进阶数据库的小伙伴。@ysj1173886760 目前也在跟进这门课，完成后会在这里提 PR 以提供进阶的指导。
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