数据库筑基课 Skill

输入: 文章标题 + 参考资料(URL / 文档 / 论文 / 代码仓库)
  │
  ├─ Step 1: 读取参考资料
  ├─ Step 2: 按"标准文章结构"起草提纲
  ├─ Step 3: 逐节撰写内容（含图表、代码、示例）
  ├─ Step 4: 自检（逻辑 / 代码 / 事实）
  └─ Step 5: 输出 Markdown 文件 → markdown/<slug>.md

# 数据库筑基课 - <标题>

> 所属系列: [数据库筑基课大纲](链接)  
> 难度: ★☆☆ / ★★☆ / ★★★  
> 适合角色: 架构师 / DBA / 业务开发者

---

## 0. 导读（Why Read This）
## 1. 背景与痛点（Background & Pain Points）
## 2. 核心原理（Core Principles）
## 3. 数据结构 / 存储格式 / 算法详解（Deep Dive）
## 4. 优势与适合场景（Strengths & Use Cases）
## 5. 劣势与不适合场景（Weaknesses & Anti-Patterns）
## 6. 竞品 / 横向技术对比（Comparison）
## 7. 实操与最佳实践（Hands-on & Best Practices）
## 8. 性能调优（Performance Tuning）
## 9. 思考与边界（Thinking & Boundaries）
## 10. 常见问题（FAQ）
## 11. 扩展阅读（Further Reading）

graph TD
    A[Client] --> B[Buffer Pool]
    B --> C{命中?}
    C -- Yes --> D[直接返回]
    C -- No --> E[从磁盘读取 Block]

File Layout:
┌─────────────────────────────────┐
│  Block 0  │  Block 1  │  ...    │
│  (8KB)    │  (8KB)    │         │
└─────────────────────────────────┘

Block Layout:
┌──────────────┬────────────────────────┐
│  Page Header │  Line Pointers (lp[])  │
├──────────────┴────────────────────────┤
│         Free Space                    │
├───────────────────────────────────────┤
│  Tuple N  │ ... │  Tuple 2  │ Tuple 1 │
└───────────────────────────────────────┘

-- 【示例】创建 heap 表并观察存储结构
CREATE TABLE tbl_demo (
    id    BIGSERIAL PRIMARY KEY,
    name  TEXT,
    score FLOAT
) WITH (fillfactor = 80);

-- 插入测试数据
INSERT INTO tbl_demo (name, score)
SELECT 'user_' || g, random() * 100
FROM generate_series(1, 100000) g;

-- 查看物理文件路径
SELECT pg_relation_filepath('tbl_demo');

-- 查看 block 内容（需要 pageinspect 插件）
SELECT * FROM heap_page_items(get_raw_page('tbl_demo', 0)) LIMIT 5;

□ 文章结构是否覆盖了 12 个标准章节（允许合并，不允许缺失关键章节）
□ 每个技术概念是否有对应的图示（layout/流程图/对比表）
□ 所有 SQL / 代码示例是否语法正确（逐行检查关键字、括号、引号）
□ 核心原理是否有"类比"帮助理解
□ 对比章节是否客观（不只夸自己，要说出竞品优势）
□ 边界/不适合场景是否明确
□ 扩展阅读的链接格式是否正确
□ 文件名格式是否符合 <YYYYMMDD>_<slug>.md
□ 文章开头是否有"所属系列"链接 和 "难度/角色"标注

# 目录: markdown/
# 命名: YYYYMMDD_<topic-slug>.md
# 示例:
markdown/20240919_heap-storage.md
markdown/20241015_parquet-columnar.md
markdown/20250624_hnsw-vector-index.md

## 1. 背景与痛点

数据库最基础的问题：**一条记录写到哪里？怎么找回来？**

在 heap 之前，如果要自己实现存储，可能会想到顺序存文件——但这样读一条记录需要扫全表。
heap 的设计解决了三个核心问题：

| 问题           | heap 的解法            |
|--------------|----------------------|
| 写到哪里？      | FSM 快速找空闲 block    |
| 怎么定位一行？  | ctid = (blockNum, lp) |
| 怎么回收空间？  | vacuum + autovacuum   |

## 2. 核心原理

### 整体架构

​```
Table Files:
  main:  tbl.1, tbl.2, ...   ← 数据文件（每个最大 1GB）
  fsm:   tbl_fsm              ← 空闲空间图（Free Space Map）
  vm:    tbl_vm               ← 可见性图（Visibility Map）
​```

### Block 内部结构

​```
┌─────────────────────────────────────────┐  ← Block（默认 8KB）
│  PageHeaderData (24B)                   │
│  lp[1] lp[2] lp[3] ...  lp[N]         │  ← Line Pointers（4B each）
│                                         │
│  ← Free Space →                         │
│                                         │
│  Tuple 3    Tuple 2    Tuple 1          │  ← 从尾部向前增长
└─────────────────────────────────────────┘

ctid = (BlockNum, lp_index)
例：ctid=(0,1) 表示第0块，第1条记录
​```