这是吉林大学软件工程卓越工程师班《数据库系统应用程序开发》和《系统软件综合实践》两门课程（共 3 学分）综合起来共同完成的课程项目。课程的内容主要是了解 Stanford CS346 课程的 RedBase 框架，仿照实现一个数据库引擎的部分功能。
使用 实现。
《数据库系统应用程序开发》课程要求实现的数据库主要有四个基本功能，具体介绍可以参考我博客中的文章，文章中也提供了对应部分的课程具体要求，每一部分我也给出了对应的测试代码（在 ./src/test/ 路径下）：
在命令行中输入：
cargo run -- --test可以运行这几个功能对应的测试代码。
《系统软件综合实践》课程则要求使用面向对象的方法将项目重新分析一遍，因此我们也给出了每个环节对本项目的分析，以 Markdown 文档的形式呈现（在 ./docs/ 路径下）：
- 分析类的定义 （2025/12/16 更新）
本项目依赖 开发，安装 Rust 工具链（
cargo / rustc，stable）即可。
开发本项目使用的系统是 （前期）和
(后期)。
推荐使用 Rust 官方提供的 rustup 进行安装配置。
安装完成后可输入下列命令确认安装完成：
rustc --version
cargo --version# 开发模式
cargo run
# 生产模式
cargo run --release
# 启用日志（开发调试）
RUST_LOG=debug cargo run
# 启用日志（生产环境）
RUST_LOG=info cargo run --release启动后会看到欢迎界面，可以输入 SQL 命令进行数据库操作。
使用下面的命令，可以运行 task1 ~ task4 的测试代码，检查测试结果。
cargo run -- --test
# 运行测试并查看日志
RUST_LOG=debug cargo run -- --testcargo run -- --help项目集成了完整的日志系统，支持通过 RUST_LOG 环境变量控制日志级别：
# 开发调试 - 显示详细日志
RUST_LOG=debug cargo run
# 生产环境 - 只显示重要信息
RUST_LOG=info cargo run --release
# 只显示错误
RUST_LOG=error cargo run
# 针对特定模块
RUST_LOG=db_engine::rm=debug cargo run日志级别说明：
ERROR: 错误信息（数据库操作失败、解析错误）WARN: 警告信息（资源已存在等）INFO: 重要操作（创建/删除数据库、切换数据库）DEBUG: 调试信息（SQL 执行、查询计划、优化过程）
交互式界面样式示例如下（截图版本 v1.3.2）：
使用下面的 SQL 语句进行测试：
CREATE DATABASE testdb;
USE testdb;
SHOW TABLES;
CREATE TABLE users (id INT, name CHAR(50), age INT);
INSERT INTO users VALUES (1, 'kisechan', 28);
SELECT * FROM users;
.exit可以得到下面的结果：
[DatabaseManager] Created base directory: "./data"
[DatabaseManager] Found 0 existing database(s): []
╔═══════════════════════════════════════════════════════════════╗
║ ║
║ Kisechan's DB-Engine v1.3.3 ║
║ ║
║ A relational database engine written in Rust ║
║ ║
╠═══════════════════════════════════════════════════════════════╣
║ ║
║ GitHub: https://github.com/Kisechan/db-engine ║
║ ║
║ Type .help to see available commands ║
║ Type .exit or press Ctrl+D to quit ║
║ ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝
Kisechan's DB-Engine> CREATE DATABASE testdb;
[DatabaseManager] Created database directory: "./data/testdb"
[DatabaseManager] Created empty catalog file: "./data/testdb/catalog.tbl"
[DatabaseManager] Database 'testdb' created successfully
✓ Database 'testdb' created successfully
Kisechan's DB-Engine> USE testdb;
[DatabaseManager] Loading database 'testdb' from "./data/testdb"
[CatalogManager] Catalog page is all zeros, starting with empty schema
[CatalogManager] Initialized with 0 tables, next_table_id=1 (path: "./data/testdb/catalog.tbl")
[CatalogManager] Catalog page is all zeros, starting with empty schema
[CatalogManager] Initialized with 0 tables, next_table_id=1 (path: "./data/testdb/catalog.tbl")
[DatabaseManager] Switched to database 'testdb'
✓ Switched to database 'testdb'
Kisechan's DB-Engine [testdb]> SHOW TABLES;
✓ No tables found in current database
Kisechan's DB-Engine [testdb]> CREATE TABLE users (id INT, name CHAR(50), age INT);
[CatalogManager] Added table 'users' to memory cache with table_id=1
[CatalogManager] Flushed 1 tables to disk (126 bytes) at "./data/testdb/catalog.tbl"
[FileHandler] Flushed header to ./data/testdb/users.tbl: size=12 bytes, total_pages=1, free_list_len=0
[TableManager] Created table file: ./data/testdb/users.tbl with initialized header
✓ Table 'users' created successfully
Kisechan's DB-Engine [testdb]> INSERT INTO users VALUES (1, 'kisechan', 28);
[FileHandler] Loaded header from ./data/testdb/users.tbl: total_pages=1, free_list_len=0
[TableManager] Opened table: users
[FileHandler] Allocated new page 1 (total_pages now: 2)
[FileHandler] Flushed header to ./data/testdb/users.tbl: size=12 bytes, total_pages=2, free_list_len=0
[DiskManager] Page 1 beyond file size (4096), returning zero-filled page
✓ 1 row(s) inserted into 'users'
Kisechan's DB-Engine [testdb]> SELECT * FROM users;
[SELECT] Found 1 rows from table 'users'
┌────────┬────┬──────────┬─────┐
│ RID │ id │ name │ age │
├────────┼────┼──────────┼─────┤
│ (1, 0) │ 1 │ kisechan │ 28 │
└────────┴────┴──────────┴─────┘
(1 row)
Kisechan's DB-Engine [testdb]> .exit
Goodbye!
[DatabaseManager] Closing all databases...
[CatalogManager] Flushed 1 tables to disk (126 bytes) at "./data/testdb/catalog.tbl"
[DatabaseManager] All databases closed
[DatabaseManager] Closing all databases...
[DatabaseManager] All databases closed
下面的功能也许在可见的未来不会实现，但是暂时先标出来：
-
CREATE DATABASE/DROP DATABASE -
USE DATABASE -
SHOW DATABASES/SHOW TABLES -
CREATE TABLE/DROP TABLE -
ALTER TABLE（添加/删除列、修改列类型） -
CREATE INDEX/DROP INDEX -
TRUNCATE TABLE（快速清空表）
SELECT 查询
- 基本查询：
SELECT * FROM table -
WHERE子句（支持=,!=,<,<=,>,>=,AND,OR） - 列投影：
SELECT col1, col2 FROM table -
ORDER BY（排序） -
LIMIT/OFFSET（分页） -
DISTINCT（去重） -
JOIN（INNER JOIN,LEFT JOIN,RIGHT JOIN,FULL JOIN） - 聚合函数：
COUNT,SUM,AVG,MAX,MIN -
GROUP BY/HAVING（分组和分组过滤） - 子查询（
WHERE col IN (SELECT ...)） -
UNION/INTERSECT/EXCEPT（集合操作）
INSERT 插入
- 基本插入：
INSERT INTO table VALUES (...) - 指定列插入：
INSERT INTO table (col1, col2) VALUES (...) -
INSERT ... SELECT（从查询结果插入） -
DEFAULT值支持 - 批量插入优化
- 约束检查（
PRIMARY KEY,UNIQUE,FOREIGN KEY,CHECK）
UPDATE 更新
- 基本更新：
UPDATE table SET col = value -
WHERE条件过滤 - 支持
INT类型列更新 - 支持
VARCHAR类型列更新 - 算术表达式：
UPDATE table SET age = age + 1 - 子查询作为值：
UPDATE table SET col = (SELECT ...) - 多列更新优化
DELETE 删除
- 基本删除：
DELETE FROM table -
WHERE条件过滤（支持AND/OR） - 子查询条件：
DELETE FROM table WHERE id IN (SELECT ...) - 级联删除（
FOREIGN KEY约束）
- 比较操作符：
=,!=,<,<=,>,>= - 逻辑操作符：
AND,OR - 括号表达式
-
NOT操作符（AST 已支持，求值需扩展） -
LIKE/NOT LIKE（模式匹配） -
IN/NOT IN（列表匹配） -
BETWEEN ... AND ...（范围） -
IS NULL/IS NOT NULL - 算术表达式：
WHERE age + 10 > 30 - 字符串函数：
CONCAT,SUBSTRING,UPPER,LOWER
-
INT/INT32 -
VARCHAR -
CHAR(n) -
BIGINT/INT64 -
FLOAT/DOUBLE -
DECIMAL(p, s)（精确数值） -
DATE/TIME/DATETIME/TIMESTAMP -
BOOLEAN -
BLOB/TEXT（大对象） -
NULL
- B+ 树索引结构
- 索引插入、查询
- 多索引支持
- SQL 语句创建/删除索引（
CREATE INDEX,DROP INDEX） - 查询优化器自动使用索引
- 唯一索引（
UNIQUE INDEX） - 复合索引（多列索引）
- 全文索引
- 索引统计信息（用于查询优化）
- 逻辑计划生成
- 谓词下推（Predicate Pushdown）
- 基本物理计划生成
- 基于代价的优化
- 利用索引的查询计划
-
JOIN优化
- 查询结果缓存
- 预编译语句（Prepared Statements）
- 查询计划缓存
- 事务日志
TransactionLogger -
BEGIN,COMMIT,ABORT操作 - SQL 语句支持：
BEGIN TRANSACTION,COMMIT,ROLLBACK - 崩溃恢复（Crash Recovery）
- 重做日志（Redo Log）
- 撤销日志（Undo Log）
- 检查点（Checkpoint）
- 两阶段锁（2PL）
- 死锁检测和处理
- 多版本并发控制（MVCC）
- 隔离级别支持（
READ UNCOMMITTED,READ COMMITTED,REPEATABLE READ,SERIALIZABLE）
- 页面管理（
BufferManager,DiskManager） - 文件管理（
FileHandler,FileManager） - 自动扩展数据文件
- 空间回收和碎片整理
- 表空间管理
- 目录管理（
CatalogManager） - 表结构持久化
- 统计信息收集
- 约束信息管理
- 视图（
VIEW）
- 数据库备份和恢复
- 导入/导出（
COPY,LOAD DATA） - 权限管理（用户、角色、权限）
- 审计日志
- 批量操作优化
- 命令行 REPL
- 日志系统