SQLite入门与分析(一)

ABKYH

　　　　写在前面：出于项目的需要,最近打算对SQLite的内核进行一个完整的剖析,在此希望和对SQLite有兴趣的一起交流。我知道，这是一个漫长的过程，就像曾经去读Linux内核一样，这个过程也将是辛苦的，但我相信结果一定是美好的... ...接下来是第一章。
　　1、SQLite介绍
　　自几十年前出现的商业应用程序以来，数据库就成为软件应用程序的主要组成部分。正与数据库管理系统非常关键一样，它们也变得非常庞大，并占用了相当多的系统资源，增加了管理的复杂性。随着软件应用程序逐渐模块模块化，一种新型数据库会比大型复杂的传统数据库管理系统更适应。嵌入式数据库直接在应用程序进程中运行，提供了零配置（zero-configuration）运行模式，并且资源占用非常少。
　　SQLite是一个开源的嵌入式关系数据库，它在2000年由D. Richard Hipp发布，它的减少应用程序管理数据的开销，SQLite可移植性好，很容易使用，很小，高效而且可靠。
　　SQLite嵌入到使用它的应用程序中，它们共用相同的进程空间，而不是单独的一个进程。从外部看，它并不像一个RDBMS，但在进程内部，它却是完整的，自包含的数据库引擎。
　　嵌入式数据库的一大好处就是在你的程序内部不需要网络配置，也不需要管理。因为客户端和服务器在同一进程空间运行。SQLite 的数据库权限只依赖于文件系统，没有用户帐户的概念。SQLite 有数据库级锁定，没有网络服务器。它需要的内存，其它开销很小，适合用于嵌入式设备。你需要做的仅仅是把它正确的编译到你的程序。
　　2、架构(architecture)
　　SQLite采用了模块的设计，它由三个子系统，包括8个独立的模块构成。
　　2.1、接口(Interface)
　　接口由SQLite C API组成，也就是说不管是程序、脚本语言还是库文件，最终都是通过它与SQLite交互的(我们通常用得较多的ODBC/JDBC最后也会转化为相应C API的调用)。
　　2.2、编译器(Compiler)
　　在编译器中，分词器（Tokenizer）和分析器(Parser)对SQL进行语法检查，然后把它转化为底层能更方便处理的分层的数据结构---语法树，然后把语法树传给代码生成器(code generator)进行处理。而代码生成器根据它生成一种针对SQLite的汇编代码，最后由虚拟机(Virtual Machine)执行。
　　2.3、虚拟机(Virtual Machine)
　　架构中最核心的部分是虚拟机，或者叫做虚拟数据库引擎(Virtual Database Engine,VDBE)。它和Java虚拟机相似，解释执行字节代码。VDBE的字节代码由128个操作码(opcodes)构成，它们主要集中在数据库操作。它的每一条指令都用来完成特定的数据库操作(比如打开一个表的游标)或者为这些操作栈空间的准备(比如压入参数)。总之，所有的这些指令都是为了满足SQL命令的要求(关于VM，后面会做详细介绍)。
　　2.4、后端(Back-End)
　　后端由B-树(B-tree)，页缓存(page cache，pager)和操作系统接口(即系统调用)构成。B-tree和page cache共同对数据进行管理。B-tree的主要功能就是索引，它维护着各个页面之间的复杂的关系，便于快速找到所需数据。而pager的主要作用就是通过OS接口在B-tree和Disk之间传递页面。
　　3、SQLite的特点(SQLite’s Features and Philosophy)
　　3.1、零配置(Zero Configuration)
　　3.2、可移植(Portability)：
　　它是运行在Windows,Linux,BSD,Mac OS X和一些商用Unix系统，比如Sun的Solaris,IBM的AIX，同样，它也可以工作在许多嵌入式操作系统下，比如QNX,VxWorks,Palm OS, Symbin和Windows CE。
　　3.3、Compactness：
　　SQLite是被设计成轻量级，自包含的。one header file, one library, and you’re relational, no external database server required
　　3.4、简单(Simplicity)
　　3.5、灵活(Flexibility)
　　3.6、可靠(Reliability)：
　　SQLite的核心大约有3万行标准C代码，这些代码都是模块化的，很容易阅读。
　　主要参考:The Definitive Guide to SQLite