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基于持久内存的数据库多版本并发控制优化设计与实现的任务书
任务书
一、任务背景
当前，随着大数据时代的到来，数据量的增大、数据并发量的增加，以及不断升级的硬件设备，数据的存储和管理面临更多的挑战。数据库作为数据管理的基础设施之一，其对数据处理的可靠性、安全性以及高性能的需求也越来越高。为了提高数据库的并发性能，避免数据不一致性问题，多版本并发控制（MVCC）被广泛应用于数据库系统中。而随着非易失性内存（NVM）技术的发展，基于持久内存的数据库逐渐成为研究的热点。
因此，本次设计任务就是基于持久内存的数据库MVCC优化设计与实现。旨在解决传统数据库系统中常见的性能瓶颈，提高数据库处理数据操作的效率和可靠性，实现对持久数据的高速访问和管理。
二、任务目标
本次设计的目标是实现基于持久内存的数据库系统，主要包括以下几个方面：
1、了解MVCC多版本并发控制原理和相关算法，并结合持久内存开发相关优化策略；
2、实现基于持久内存的MVCC数据库系统架构，并设计相关的数据结构、索引结构等；
3、实现基本数据操作，包括数据的增、删、改、查等功能，并保证数据的正确性和一致性；
4、通过对数据访问与存储的优化，提高数据库系统的性能表现和运行效率；
5、完成相应的文档撰写和报告，包括需求规格说明、设计文档，测试报告等。
三、设计内容
1、MVCC多版本并发控制原理研究：针对MVCC的原理和相关算法进行深入研究和分析，包括读操作、写操作、多版本检查等，掌握其设计思想以及实现过程；
2、持久内存技术研究：针对NVM（非易失性内存）的特点和使用方式，深入研究和掌握基于持久内存的实现策略，包括持久化数据结构、事务管理、日志管理等；
3、MVCC多版本并发控制优化设计：基于MVCC多版本并发控制的设计原则，结合持久的特点和要求，对其进行相关优化、设计，并完成实现；
4、持久内存数据库架构设计：根据MVCC多版本并发控制方法和持久内存技术，设计、实现持久内存数据库系统的架构、包括模块划分、数据结构、索引等；
5、数据库操作实现：实现并测试基本的数据库操作，包括数据的增加、删除、修改、查询等；
6、数据库性能优化：对数据库系统进行性能测试和评估，并针对性地进行优化，提高系统的处理效率和性能表现；
7、文档撰写：撰写需求规格说明、详细设计文档、用户手册、测试报告、论文等相关文档，为项目的实施和交流提供依据。
四、任务要求
1、具备计算机相关专业的理论基础知识以及扎实的编程技能，包括操作系统、数据结构、算法、计算机网络等方面的知识；
2、熟悉数据库原理和相关技术，对MVCC多版本并发控制原理有深入的了解，并熟练掌握持久内存技术；
3、熟悉主流编程语言，如C++，熟练掌握Linux系统开发环境，并能够熟练使用相关开源库和工具；
4、具备良好的沟通、协调和团队合作能力，能够有效地组织和协调团队工作，与团队成员保持良好的合作关系。
五、预期成果
1、完整的基于持久内存的MVCC数据库系统，并解决数据库的性能瓶颈问题；
2、系统性能测试评估报告、技术设计方案、测试文档、用户手册、论文等相关文档和报告。
六、参考文献
1、Lomet,D.(2016).Apersistent-memoryB-tree.InProceedingsofthe2016InternationalConferenceonManagementofData(pp.1735-1748).
2、Driscoll,J.R.,&Sarnak,N.(1986).SleatorandTarjan'stourtreealgorithm.SIAMJournalonComputing,15(4),1035-1056.
3、Clements,A.T.,&Kaashoek,M.F.(2015).Transactionalflash.InProceedingsofthe12thUSENIXConferenceonOperatingSystemsDesignandImplementation(pp.197-212).
4、Herlihy,M.(1991).Wait-freesynchronization.ACMTransactionsonProgrammingLanguagesandSystems(TOPLAS),13(1),124-149.
5、Aguilera,M.K.,&Toueg,S.(2016).Theweakestfailuredetectorforsolvingconsensus.ACMTransactionsonComputerSystems(TOCS),34(3),1-12.