SQLite資料庫的體繫結構(翻譯自sqlite.org)

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$1 簡介
    本文檔描述了SQLite庫的體繫結構，這些資訊對那些想理解和修改SQLite的內部工作機制的人是有用的。
    顯示了SQLite的主要組成組件及其相互關係，下面的內容將描述每一個組件。(具體的圖參見http://www.sqlite.org/arch2.gif)

    本文檔描述SQLite 3.0版本，2.8版或更早期的版本與此相似，只是細節上有所不同。
$2 介面
    雖然有些函數分布在其它的檔案中，但是主要的SQLite庫的公用介面函數是在main.c，legacy.c和vdbeapi.c原始碼檔案中實現的。 sqlite3_get_table()函數在table.c中實現，sqlite3_mprintf()在printf.c中實現， sqlite3_complete()是在tokenize.c中實現的。Tcl介面在tclsqlite.c中實現的。關於SQLite的C介面更完整 的資訊在http://www.sqlite.org/capi3ref.html中描述了。
    為避免和其它軟體的命名衝突，SQLite庫中所有的外部符號都以sqlite3為首碼。這些符號目的就是為外部使用，換句話說，所有以sqlite3_開始的符號，形成了SQLite的API。
$3 詞法分析器
    當一個SQL語句執行時，介面首先把包含該SQL語句的字串傳給詞法分析器來進行處理。詞法分析器負責把字串分成一個一個的詞法單元，然後把詞法單元 傳遞給文法分析器，詞法分析器是在tokenize.c檔案中實現，這個代碼是手編的，而不是使用lex之類的工具產生的。
    需要注意的是，在本設計中，詞法分析器調用文法分析器，熟悉YACC和BISON的人一般總是在文法分析器中調用詞法分析器，SQLite的作者這兩種方法都試過，發現在詞法分析器中調用文法分析器更好。
$4 文法分析器
    文法分析器根據上下文對詞法分析出來的單元理解其涵義。SQLite的文法分析器是使用Lemon(http://www.hwaci.com/sw/lemon/)的LALR (1)工具產生器產生的。Lemon和YACC/BISON工具差不多，但是Lemon使用一種不同的輸入文法，這種文法更難以出錯。Lemon能產生一 個可重新進入和安全執行緒的文法分析器，Lemon定義了一種非終結符析構器，以致在文法出現錯誤時不至於出現記憶體流失。Lemon分析器的輸入檔案在 parse.y中定義。
    由於Lemon不是一個常見的程式，其完整的原始碼僅一個C檔案在SQLite的tool子目錄中。Lemon的文檔在doc子目錄中。
$5 代碼產生器
    在文法分析器分析完SQL語句後，它調用代碼產生器來產生在虛擬機器上執行的代碼，這些代碼的執行是按照SQL語句的要求來執行的。代碼產生器包含在許多文 件中：attach.c, auth.c, build.c, delete.c, expr.c, insert.c, pragma.c, select.c, trigger.c, update.c, vacuum.c 和 where.c。這些檔案就是我們的魔法發生的地方。expr.c處理運算式的代碼產生，where.c處理SELECT，UPDATE和DELETE語 句中的WHERE子句的代碼產生，attach.c, delete.c, insert.c, select.c, trigger.c update.c和vacuum.c處理與其名字相同的SQL語句的代碼產生，這其中的每個檔案在必要時都調用expr.c和where.c中的函數。其 它的SQL語句在build.c中實現，auth.c檔案實現sqlite3_set_authorizer()函數的功能。
$6 虛擬機器
    代碼產生器產生的程式在虛擬機器上運行，該虛擬機器的資訊在文檔http://www.sqlite.org/opcode.html中 描述。概括來講，虛擬機器實現了一個抽象的計算引擎，這個計算引擎用來操作資料庫檔案。虛擬機器有一個棧用於儲存計算的中間狀態，每條指令包括一個作業碼和最 多三個運算元。虛擬機器在vdbe.c中實現。虛擬機器有它自己的標頭檔：vdbe.h檔案定義了虛擬機器和SQLite庫的介面，vdbeInt.h檔案定義 了虛擬機器的結構。vdbeaux.c檔案中包含一些虛擬機器和介面模組使用的工具。vdbeapi.c檔案包含了虛擬機器的外部介面，例如 sqlite3_bind_... 之類的函數。字串，整數，浮點數，BLOB類型都被存在一個名為Mem的內部對象中，這個內部對象在vdbemem.c檔案中實現。
    SQLite使用回調C語言函數的方法來實現SQL語句的功能。甚至內建的SQL功能也是通過這種方法來實現。大部分SQL內建的函數，例如 coalesce()，count()，substr()等等，在func.c中實現。日期和時間轉換函式在date.c中實現。
$7 B樹
    SQLite使用B樹來實現資料庫，B樹在btree.c檔案中實現。資料庫中的每個表和索引都使用一個單獨的B樹。所有的B樹都存放在一個磁碟檔案中。該資料庫檔案格式的細節在btree.c檔案開始部分的注釋裡詳細描述。
    B樹子系統的介面在標頭檔btree.h中定義。
$8 頁緩衝
    B樹模組使用固定的塊大小從磁碟中請求資訊。預設的塊大小為1024B，但是可以從512到65536B調整。頁緩衝負責讀，寫和緩衝這些塊。頁緩衝也提 供了復原和原子提交的功能抽象和資料庫檔案的鎖操作。B樹驅動程式從頁緩衝中取得頁，並且通知頁緩衝程式何時修改，提交或復原操作，頁緩衝處理所有的這些 麻煩細節，確保請求被快速，安全和高效地處理。
    實現頁緩衝機制的代碼在單個C檔案pager.c中。頁緩衝子系統的的介面在pager.h中定義。
$9 作業系統介面
    為了提高在POSIX和Win32系統中的可移植性，SQLite和作業系統的介面使用了一個抽象層。此抽象層的介面在os.h中定義。每個作業系統尤其 自己的實現：os_unix.c是Unix的，os_win.c是windows系統的，等等。每個作業系統相關的實現尤其自己的標頭檔： os_unix.h, os_win.h等等。
$10 工具程式
    記憶體配置和大小寫不敏感的字串比較函數在util.c檔案中實現，文法分析器使用的符號表是hash表，此表在hash.c中實現。utf.c檔案包含 Unicode轉換函式。SQLite有它自己的printf()函數實現，這在printf.c中定義，和隨機數函數實現，這在random.c中實 現。
$11 測試代碼
    代碼中有一半以上的是為測試服務的。在主要的代碼檔案中有許多assert()函數。test1.c到test5.c和md5.c都是用於測試的。os_test.c類比驗證電源失效後的頁緩衝機制的災難恢複能力。

http://www.cnblogs.com/qiubole/archive/2007/11/21/966678.html

SQLite資料庫的體繫結構(翻譯自sqlite.org)