Системы баз данных

Бакалавриат 2025/2026

Статус: Курс по выбору (Прикладная математика и информатика)

Кто читает: Базовая кафедра Яндекс

Где читается: Факультет компьютерных наук

Когда читается: 3-й курс, 1, 2 модуль

Охват аудитории: для своего кампуса

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 56

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Современные web-приложения строятся, как правило, поверх каких-нибудь СУБД. СУБД позволяют разработчикам не думать о том, как хранить данные на диске и как их искать, как обеспечить конкурентный доступ сразу многим пользователям, как оптимальнее воспользоваться ресурсами железа. Все эти сложности скрыты за простым интерфейсом языка запросов, как правило какого-нибудь диалекта SQL. Тем не менее при построении высоконагруженных систем становится необходимым понимать, как работает СУБД и почему выполнение запросов занимает именно такое время. К тому же есть люди, которые пишут эти самые СУБД.Мы будем разбирать, как устроены СУБД изнутри: как хранить данные, как выполнять запросы, как реализовать транзакции. В Яндексе есть несколько команд, занимающихся разработкой СУБД или очень на них похожего: Postgres, ClickHouse, YDB и YT. В первую очередь курс рассчитан на тех, кто хочет присоединиться к этим командам, но также будет полезен и тем, кто собирается в своей работе использовать хранилища данных с доступом в реальном времени.Предполагается, что слушатели уже знакомы с понятиями алгоритмов во внешней памяти, многопоточным программированием, распределенными системами и умеют программировать на C++.

Цель освоения дисциплины

Студенты изучат принципы и технологии построения СУБД
Студенты познакомятся с различными классами СУБД
Студенты получат практические навыки разработки различных частей СУБД

Планируемые результаты обучения

Навык восстановления СУБД после сбоя
Навык планирования и оптимизации запросов в СУБД
Навык организации хранения данных в реляционной СУБД
Знает примеры баз данных
Знает про: Locks и latches, Page-cache операционной системы, Оптимизацию буферных пулов, Buffer pool replacement policies.
Знает про индексы и хеш-таблицы.
Знает про B+-деревья.
Знает про сортировку и агрегацию.
Знает про хранение данных.
Знает про нормализацию в базах данных.
Знает про план и модели выполнения запросов.
Знает про оптимизацию запроса.
Знает про проблемы durability и восстановление после сбоя.

Содержание учебной дисциплины

Репликация. Шардирование. Распределенное выполнение запросов.
Восстановление после сбоев.
Транзакции. Типы изоляции. MVCC.
Аналитические СУБД. OLAP. Колоночное хранение данных. Сжатие данных.
Планирование и оптимизация запросов в СУБД. Часть 2.
Планирование и оптимизация запросов в СУБД. Часть 1.
Сортировка. Агрегация. Джойны.
Архитектура современной СУБД. Стадии выполнения запроса.
Индексы в СУБД. Структуры данных для хранения индексов (B+ Tree, HashTable). Часть 2.
Индексы в СУБД. Структуры данных для хранения индексов (B+ Tree, HashTable). Часть 1.
Пул страниц. Алгоритмы вытеснения страниц (FIFO, LRU, LRU-k).
Организация хранения данных в реляционной СУБД. Страничная организация памяти. Блокировки. Часть 2.
Организация хранения данных в реляционной СУБД. Страничная организация памяти. Блокировки. Часть 1.
История СУБД. Реляционная алгебра. Язык SQL.
Язык SQL. GROUP BY. JOINS. WINDOW FUNCTIONS.
Введение в базы данных.
Storage. Хранение данных.
Буферный пул.
Log-structured storage.
Индексы. Хеш-таблицы.
B+-деревья.
Сортировка и агрегация.
Joins.
Выполнение запроса.
Оптимизация запросов.
Проблемы durability и восстановление после сбоя.
Управление транзакциями.
Распределенные базы данных.

Элементы контроля

Дз 2
Дз 6
Дз 1
Дз 3
Дз 4
Дз 5

Промежуточная аттестация

2025/2026 2nd module
0.15 * Дз 1 + 0.15 * Дз 2 + 0.15 * Дз 3 + 0.15 * Дз 4 + 0.15 * Дз 5 + 0.25 * Дз 6

Список литературы

Авторы

Алиева Эльмира Махир Кызы
Фисенко Анна Сергеевна

Программа дисциплины