第一阶段详细设计及任务分解
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41e4973850
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# GoAIDB 第一阶段功能设计文档
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## 概述
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本文档描述了GoAIDB第一阶段需要实现的核心功能设计，包括MongoDB协议扩展、查询功能增强和事务支持三个主要部分。
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## 1. MongoDB协议扩展
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### 1.1 功能目标
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实现MongoDB兼容协议的完整操作码支持，包括OP_UPDATE、OP_DELETE、OP_COMMAND和OP_GET_MORE。
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### 1.2 架构设计
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```mermaid
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graph TD
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A[Protocol Layer] --> B(Parser Module)
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B --> C{Operation Type}
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C -->|OP_UPDATE| D[Update Handler]
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C -->|OP_DELETE| E[Delete Handler]
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C -->|OP_COMMAND| F[Command Handler]
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C -->|OP_GET_MORE| G[Cursor Handler]
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D --> H[Storage Engine]
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E --> H
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F --> H
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G --> H
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### 1.3 关键实现点
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1. **BSON解析优化**
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- 支持嵌套文档解析
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- 实现二进制类型处理
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- 添加日期类型支持
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2. **命令操作处理**
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- 实现isMaster命令
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- 支持createCollection命令
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- 命令响应格式化
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3. **游标管理**
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- 游标缓存实现
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- 游标超时机制
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- 游标清理策略
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## 2. 查询功能增强
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### 2.1 功能目标
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实现完整的查询条件解析、索引支持和查询优化。
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### 2.2 查询解析器设计
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```mermaid
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graph TD
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A[Query String] --> B{Parser}
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B --> C[Comparison Operators]
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B --> D[Logical Operators]
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B --> E[Element Operators]
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C --> F[$eq, $ne, $gt, ...]
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D --> G[$and, $or, $not]
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E --> H[$exists, $type]
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### 2.3 索引实现方案
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- 支持单字段索引
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- 实现B+树内存索引
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- 索引统计信息收集
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### 2.4 查询优化策略
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1. **选择率估算**
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- 基于统计信息估算结果集大小
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2. **索引选择**
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- 根据查询条件选择最优索引
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3. **执行计划缓存**
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- 缓存高频查询的执行计划
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## 3. 事务支持
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### 3.1 功能目标
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实现ACID事务特性和WAL机制。
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### 3.2 事务架构
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```mermaid
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graph TD
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A[Client Request] --> B{Transaction Manager}
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B -->|开始事务| C[Transaction Context]
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B -->|提交| D[WAL Writer]
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B -->|回滚| E[Undo Log]
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C --> F[Operation Buffer]
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F --> G[Storage Engine]
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D --> H[Log File]
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E --> I[Rollback Handler]
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### 3.3 WAL实现细节
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1. **日志结构**
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- 事务ID
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- 操作类型
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- 前像和后像数据
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- 校验和
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2. **写入策略**
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- 组提交机制
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- 日志缓冲区管理
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- 日志文件滚动
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3. **恢复流程**
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- 日志重放
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- 未完成事务回滚
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- 检查点处理
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# 00001: MongoDB协议完整实现
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## 目标
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实现MongoDB协议的OP_UPDATE、OP_DELETE、OP_COMMAND和OP_GET_MORE操作码支持。
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## 子任务分解
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### 1. OP_UPDATE实现 (00001-1)
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- 实现BSON更新操作符解析（$set, $inc等）
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- 处理文档更新逻辑
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- 支持多文档更新选项
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- 编写单元测试验证各种更新场景
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### 2. OP_DELETE实现 (00001-2)
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- 实现删除条件解析
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- 支持单/多文档删除模式
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- 实现删除结果统计
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- 编写删除性能测试
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### 3. OP_COMMAND实现 (00001-3)
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- 实现命令解析框架
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- 支持isMaster命令处理
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- 添加createCollection命令支持
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- 实现命令响应格式化
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### 4. OP_GET_MORE实现 (00001-4)
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- 实现游标管理模块
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- 处理分批数据获取
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- 添加游标超时清理机制
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- 验证大数据集分页功能
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## 依赖项
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- protocol/parser.go 的BSON解析能力
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- storage/engine.go 的存储操作接口
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## 验收标准
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1. 所有操作码通过单元测试
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2. 能够使用MongoDB驱动程序进行基本操作
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3. 协议文档完整记录所有实现细节
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4. 性能测试达到预期指标
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# 00002: 查询功能增强
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## 目标
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实现完整的查询条件解析、索引支持和查询优化器。
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## 子任务分解
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### 1. 查询条件解析 (00002-1)
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- 实现比较操作符（$eq, $ne, $gt等）
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- 支持逻辑操作符（$and, $or, $not）
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- 添加元素操作符（$exists, $type）
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- 开发查询解析器单元测试
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### 2. 索引实现 (00002-2)
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- 设计内存索引结构
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- 实现单字段索引创建和维护
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- 添加索引统计信息收集
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- 验证索引查询性能提升
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### 3. 查询优化器 (00002-3)
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- 实现选择率估算模块
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- 开发索引选择算法
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- 添加执行计划缓存
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- 编写查询性能对比测试
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## 依赖项
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- query/handler.go 的查询处理框架
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- storage/engine.go 的索引存储接口
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## 验收标准
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1. 查询解析器支持所有基本操作符
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2. 索引实现显著提升查询性能
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3. 查询优化器能选择最优执行计划
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4. 完整的文档记录所有实现细节
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# 00003: 事务支持
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## 目标
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实现ACID事务特性和WAL(Write-Ahead Logging)机制。
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## 子任务分解
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### 1. 事务管理器 (00003-1)
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- 实现事务上下文管理
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- 开发多语句事务处理
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- 添加事务隔离级别支持
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- 编写事务并发测试
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### 2. WAL实现 (00003-2)
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- 设计事务日志格式
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- 实现日志写入和刷盘
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- 开发日志恢复机制
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- 验证崩溃恢复能力
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### 3. 原子更新 (00003-3)
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- 实现操作缓冲区
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- 添加undo/redo支持
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- 开发原子提交协议
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- 验证数据一致性
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## 依赖项
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- storage/engine.go 的存储操作接口
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- network/server.go 的连接管理
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## 验收标准
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1. 支持完整的ACID特性
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2. WAL机制能保证数据持久性
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3. 崩溃恢复测试通过所有场景
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4. 文档完整记录事务实现细节
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