自己動手寫數據庫（三） 持久化方案與索引樹
推薦一點資源
之前說我所有實現都是Go寫的，在MonkeyDB2@Github，但是有些同學可能不喜歡Go的風格或者設計思想，
在此推薦大一學弟的項目，Java寫的：CauchyDB
內存分塊管理
既然要實現一個數據庫，我們之前所有的東西都是在內存裏面的，這如果服務器關機，那內存裏面的數據還不得全部GG啊~所以我們需要對內存進行管理，
將所有的數據操作在我們所管理的內存中進行，無論是索引頁還是數據頁。但是這樣還有一個問題，指針所指的地址，在重新啓動後就不見了，這該怎麼辦呢？
我們可以採用兩種方法：1.對於索引樹裏的孩子指針等指向本頁的指針，使用相對於本頁的偏移值存儲指針而不是存儲實際地址，這樣在恢復之後，不需要改動
即可正常使用；2.對於指向本頁以外的指針（例如索引頁指向數據頁的指針），使用頁首地址+偏移值的方式儲存（在MonkeyDB中，我們認爲現在的內存大多是
小於1TB的，而我們設置的內存塊大小是16M，這樣1TB*16M=64位尋址空間，使用一個8Byte的字段即可記錄頁首地址和偏移），這裏我們爲什麼不直接記錄指針
地址呢，因爲我們要恢復的時候是以內存塊爲單位恢復，我們會用一個表來記錄恢復前後的地址，因爲記錄的是塊首地址，所以記錄時也是用首地址+偏移。
併發控制
另外，數據庫不得不考慮的一個問題就是併發控制，併發控制一般採用讀寫鎖的形式，關於讀寫鎖，可以參見博客：平凡的程序員。
我們自己分塊管理了內存之後，併發的問題就不難解決了，不論是索引頁，還是數據頁，我們都繼承自內存塊，然後對內存塊進行併發控制即可解決。這裏具體
做法，就是對內存塊進行讀寫IO操作的封裝，在封裝的函數中加鎖，類似下面這樣（僞代碼）：
DataBlock {
void* rawPtr
unsigned size
Mutex mutex
}
DataBlock.read(unsigned offset, size) (char[], error) {
this.mutex.RLock()
if offset + size > this.size {
this.mutex.RUnlock()
return NULL, OUT_OF_SIZE
}
this.mutex.RUnlock()
return this.rawPtr[offset:offset+size], NULL
}
//write like read索引樹
數據庫常用的索引樹是B+Tree，關於B+Tree索引的詳細內容，可以參見：傳送門，關於
爲什麼使用索引樹，這裏就要引入時間複雜度的概念：時間複雜度和空間複雜度詳解。瞭解
了時間複雜度，那麼對於數據庫這種動不動就幾百萬幾千萬的數據量，索引樹的log(n)和線性搜索n的差距，可想而知（基本就是幾萬倍以上差距）。而B+Tree
相對於二叉搜索樹，紅黑樹等搜索樹的優勢在哪裏呢，這裏又有一個CPU緩存和磁盤IO原理的問題，這裏需要注意的是，索引樹基於我們封裝的內存塊，所有IO操作也
繼承自我們的內存塊，這樣就可以保證索引樹的併發控制和持久化。