【鲲鹏经典直播征文】基于openGauss数据库的教学探索与实践

前言

这是本人输出的第一篇直播整理文章。
素材来自于 < HDC.Cloud > 华为开发者大会2021 的演讲嘉宾：西安电子科技大学副教授王小兵，所做的演讲《基于openGauss数据库的教学探索与实践》。

内容概述

在本科课程里面，怎么来做数据库教学和实验，以及如何构造openGauss数据库的教育生态。

学院专业介绍

西安电子科技大学于1931年建校，到今年（2021年）是成立90周年。计算机专业起源于1958年，2001年成为首批国家示范性软件学院，2018年计算机学院和软件学院合并成立计算机科学与技术学院。

数据库课程历史

在1979年开设“数据库系统原理”的课程，当时选用的教材是国外的《数据库系统概念》。在1981年加入了数据库应用的课程，教材自编，使用的dBASE数据库。1995年研究生开这个课程，从1996年开始选用人大的《数据库系统概论》，2011年软件工程专业也是选用这个教材，2019年成为陕西省线上线下混合式一流本科课程。
王小兵老师在2004年开始讲数据库课程，当时对他印象深刻的是，各大公司找到高校要来推广自己的数据库，他本人也被培训过很多数据库，但实际上最后用的最多的是SQLServer，为什么呢？因为资料比较多，然后机房里面安装的都是SQLServer（安装方便，一路回车）。

在数据库教学里面存在相当多的问题，一个很大的问题就是数据库理论是讲了，但在实操时学生会出现一些啼笑皆非的错误。

数据库实验这一块，高校老师一般不会强行规定必须要用哪个数据库，那么学生选用的都是非国产数据库，将华为的openGauss融入到这个数据库的实验课程里面，可以让学生能够提前的了解到国内数据库的一些发展的情况，将来他从事这个行业能够有一个很高的基础。

openGauss 改革实验

西电积极参与华为“智能基座”产教融合协同育人基地建设，加快新工科建设。在进行线上培训、华为来校交流并赠送Taishan服务器给计算机科学与技术学院，做好充分的实验准备后，西电的openGauss数据库改革在2020年的秋季，大三的上学期启动。
华为提供了openGauss松鼠会的交流社团，号召老师和同学加入，里面确实还是有很多华为技术大拿，一些比较琐碎的技术问题他们也会进行解答。
在2020年2月份的时候教材还没有出来，当时我们是有一些课件和手册，然后经过长期的一个发展，清华大学的老师有出openGauss的专门的书了。
我们建立了一个SPOC，因为是第一年开始做，所以没有把它向全国公开，只是仅限在西电范围内使用。

我们开发了一个自主学习和自动评判的系统，然后将它从SQLServer迁移到openGauss上面，看着好像很简单但实际上里面牵涉到很多细节的东西，底层实现啊、函数啊、存储过程啊等等，要把它放到openGauss里面的话，不是说把数据倒过去然后代码改几个参数就行了，绝对不是这样的，因为有一些特性还不是太一样。
通过这个做完以后呢，让学生也确实能体会到：现在的商业数据库能做的，我们也能做到，没有任何的问题。


学过数据库的尤其是关系数据库的大家都知道，规范化理论是最麻烦的事情。学生在做实验的时候老搞不清楚，数据库一范式到底是啥意思？这个就需要我们除了学习理论，在实践当中还要加以使用，我们可以去给定另一个关系范式，然后自主学习去判断它是几范式，所有教材上讲到的范式都已经全部都实现了，这样的学生能够自动的去做一些评判，也能够降低老师的工作强度。
老师要花费很多时间来找到合适的实验题目，这样的题目对于学生来说会觉得非常的实际，能够理解，比如一个公交系统的安全管理系统。
在做数据库实验的时候一定要注意到的事项，由易到难的我列了六条，比如说要用到的规范化理论、一些插入异常，删除异常，还有一些完整性约束等等。
openGauss提供了两种语言的接入方式，一个是C语言，一个是JAVA语言，将来的话肯定还会增加其他的语言。
其实每个数据库都有一个发展的历史，很多数据库在早期商业化的时候，连外码（外键）都没有，这很正常对吧？像mysql以前都没有，慢慢的把它加上来。openGauss也会有一个发展的历史过程。

实验改革成效

开始的时候，学生用到ERwin来设计数据库，这个工具不能直接和openGauss相连，所以它生成出来SQL语句后，要去检测是否存在问题，然后到DataStudio里运行来创建数据库。

举一个例子来说明什么叫一范式，比如有一条公交线路5号线，要经过10个站点，那么这个信息我们怎么来放？
学生直观的会想到就是用一行记录来表示5号线，然后把10个站点放成一个字段里面；或者每个字段对应一个站点。
我明确告诉你这不是一范式。怎么来做呢？一行代表这个线路经过的一个站点。
类似于这样的一些概念一定要传递给学生。

未来发展方向

未来要扩大实验的范围，以openGauss数据库为基础，通过校企联合，结合市场的需求，找到人才培养和社会需求之间存在的差距，尽最大的努力去提高高校学生的工程实践能力，促进科研成果的转化。

我列了三本书，因为开发一个数据库管理系统（DBMS），会牵涉到与这三门课有关。很多年以前有一些课程就要做一个DBMS，发现了有一些问题，比如学生说我可以去做词法、语法分析，我也可以去用这个数据库，但是底层怎么实现呢？只有百分之十几的学生能够按照我的要求，自己能做出来，就是说输入一个SQL，然后有结果返回，底层的话他可以用文件管理系统。
怎么扩大这个教学的效果呢？要把这个系统划分好：SQL引擎这一块呢，有词法语法，语法指导翻译，可以放到编译里面做；存储引擎呢，可以放到操作系统里面做，简单的处理方式是把每一个表作为一个文件，复杂的处理方式是按照商业数据库实现的方式来做。
我们可以做一个原型DBMS出来，在此基础上还可以裁剪，然后当中有一些像编译呀、操作系统啊这样一些相关功能，我们把它挖空，然后让学生去填空，采用这种方式去提高他的能力。

总结：数据库是一种非常重要的一种技术软件，我们选择数据库不太恰当的话呢就会存在一些风险问题。目前国家希望高校和企业以超常规的方式加快培养一批紧缺的人才，要解决这个卡脖子的问题。高校的教师最重要的任务就是立德树人，我们希望在华为“智能基座”项目支持下，对相应的一些实验进行改革，然后去推广openGauss数据库，从教育层面打造这个生态圈，然后进一步去打造基础软件生态圈。
（完）