CMU 15-445 Buffer池和内存管理

关注问题： DBMS如何管理自身的内存以及数据在自身内存和磁盘之间的back-and-forth？

执行引擎会告知Buffer Pool要什么，Buffer Pool把对应的page放入内存；内存不足时，使用替换策略进行替换。

如何构建一个Buffer Pool Manager（Buffer Cache）：

1. 需要在内存分配一块很大的区域（call malloc），由数据库自身控制。
2. 将这块内存区域分成一个个固定大小的chunk，称作frame。内存就被组织成固定大小frame组成的array。
3. frame对应之间使用的slot
4. frame对应Buffer Pool中的区块或者chunk，可以将page放在其中
5. slot是在page中用来放置tuple（slot存储的是对应的offset值，但外在来看，其指代了一段存储区域
6. 请求page过程: 数据库发出请求，需要某个page，先检查Buffer Pool中是否存在，不存在的话从磁盘拷贝（简单的拷贝）一份放入内存。Page可以以任何顺序放在frame中。还需要一个indirection层，通过该层，就可以知道page放在了哪一个frame中。即，页表，存储pageId和对应的frame，就可以通过pageId索引到存放的frame。
7. 同时，数据库必须维护一些额外的元数据，告知（跟踪）当前buffer pool中的page发生了什么，即dirty flag（是否被修改）和pin/reference counter（引用计数）

6详解：

请求page，再没有空闲的frame情况下，buffer pool调用内部的replacer来获取一个可以被替换的frame。然后通过page table来得到对应当前buffer pool中该frame存储的page id，如果引用计数不为0，则必须重新获取一个frame（暂时这样理解，还需要确认）；得到正确的可替换page，将其存储内容写回磁盘，然后重新置零该page（赋予新的pageid，重新读入对应的physical page内容，引用计数是置0还是置1？），成功；或者得不到可替换page，失败。

优化技术：