Разработка систем управления базами данных

Бакалавриат 2026/2027

Статус: Курс по выбору (Прикладная математика и информатика)

Кто читает: Базовая кафедра Т-Банка

Где читается: Факультет компьютерных наук

Когда читается: 3-й курс, 1, 2 модуль

Охват аудитории: для своего кампуса

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 84

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Курс состоит из трех частей, в рамках которых будут получены ответы на следующие вопросы: Как хранить данные на диске? Как организовать данные и метаданные, чтобы поддерживать эффективный доступ? Как не испортить данные, если посреди запроса может отключиться питание? Как исполнять запросы при конкурентности, не нарушая физической и логической целостности данных? Каких гарантий может быть достаточно пользователю? Как достигать эффективного исполнения при слабых гарантиях? Какие структуры данных позволяют эффективно выполнять SQL запросы? Как эти структуры данных реализованы? В качестве домашних заданий необходимо будет на C++ реализовывать компоненты СУБД или структуры данных, используемые в СУБД. Курс будет полезен тем, кто заинтересован в системном программировании или просто хочет лучше понимать, как же устроены системы хранения данных.

Цель освоения дисциплины

Знать, как СУБД хранит данные; какие плюсы и минусы есть у разных способов организации данных.
Уметь отказоустойчиво сохранять данные.
Знать, какие структуры данных используются при исполнении запросов
Понимать, почему тот или иной запрос исполняется быстро или медленно.
Понимать, какие гарантии может предоставлять СУБД.
Знать, как предоставляемые гарантии сказываются на производительности.
Увидеть, как знания из алгоритмов и операционных систем применяются на практике.

Планируемые результаты обучения

Знать, как СУБД хранит данные; какие плюсы и минусы есть у разных способов организации данных.
Уметь отказоустойчиво сохранять данные.
Знать, какие структуры данных используются при исполнении запросов.
Понимать, почему тот или иной запрос исполняется быстро или медленно.
Понимать, какие гарантии может предоставлять СУБД.
Знать, как предоставляемые гарантии сказываются на производительности.
Увидеть, как знания из алгоритмов и операционных систем применяются на практике.

Содержание учебной дисциплины

Зачем нужны СУБД; Реляционная модель, язык SQL
Построчное хранение данных; Буферный пул
B-дерево; Log Structured Merge Tree
Колоночное хранение данных. Индексы. Фильтры
Concurrency Control 1; Concurrency Control 2
Concurrency Control 3; Concurrency Control 4
Журнал предзаписи; Восстановление СУБД
Хеш-таблицы; Сортировки
Алгоритмы Join; Исполнение запросов
Многопоточное B-дерево; Типы данных и функции
Распределенные транзакционные СУБД; Распределенные аналитические СУБД
Оптимизатор запросов, rule-based подход; Оптимизатор запросов, cost-based подход
Векторный поиск 1; Векторный поиск 2
Key-Value системы; HTAP системы

Элементы контроля

Домашнее задание
Домашнее задание 1 * Написать SQL-запросы Выдается после недели 1 Домашнее задание 2 * Реализовать сериализацию кортежей * Реализовать B-дерево * Реализовать LSM-дерево Выдается после недели 3 Домашнее задание 3 * Реализовать колоночный формат хранения данных * Реализовать bloom-фильтры * Реализовать skiplists Выдается после недели 4 Домашнее задание 4 * Реализовать Lock Manager (поддерживает иерархические блокировки и deadlock detection) Выдается после недели 5 Домашнее задание 5 * Реализовать MVCC Выдается после недели 6 Домашнее задание 6 * Реализовать журнал предзаписи (WAL) * Реализовать протокол восстановления Выдается после недели 7 Домашнее задание 7 * Реализовать исполнение запросов: операторы join, group by, sort, having Выдается после недели 10 Домашнее задание 8 * Реализовать предсказания селективности от статистик * Реализовать подсчет статистик * Реализовать поиск оптимального плана Выдается после недели 12
Контрольная работа
Контрольная работа проходит в письменной форме (в аудитории) Проходит после недели 13
Экзамен
Бонусные баллы

Промежуточная аттестация

2026/2027 2nd module
Итог = Округление(0.5 * ДЗ + 0.25 * КР + 0.25 * Экз + Бонус), где ДЗ — оценка за домашние задания, КР — оценка за контрольную работу, Экз — оценка за экзамен, Бонус — бонусные баллы. Каждая задача из ДЗ имеет некоторый вес. Оценка за ДЗ = 10 * суммарный вес решенных задач / общий вес задач. Округляется только итоговая оценка, округление арифметическое. Автоматов не предусмотрено.

Список литературы

Авторы

Солдатова Татьяна Владимировна

Программа дисциплины