数据库系统实现之一：数据库实现概论

数据库系统实现之一：数据库实现概论

　　最近想系统的学习DBMS实现方面的知识，并记录学到的一点一滴，于是准备在博客园上发表一系列这方面的知识，主要是根据《数据库实现》这本书，把自己的理解进行总结，希望各位园友不吝赐教，小弟感激不尽。

      王珊老师有云：数据库就是数据的仓库。数据库管理系统就是对数据仓库进行管理。数据库的基本功能就是为了方便用户对数据的存取和操作。普通的文件也可以存储数据，但是不方便对数据进行统一管理。下面从整体上介绍下DBMS应该具有哪些模块。

      一个DBMS首先应该有自己的内存管理模块，如果频繁的和操作系统进行空间的申请和释放，会严重影响一个DBMS的性能，据说QQ也是自己进行管理的。其次需要存储管理，如插入记录或者查询记录，最终都要反映到文件上，再底层就是磁盘上，OS的文件系统已经封装了对磁盘的操作，DBMS又不能仅仅按照OS的文件系统进行存储管理，DBMS应该在OS之上，对存储进行更进一步的管理，记录当然可以在文件中顺序存储，但一般DBMS都是按照B树的方式进行存储，这样对定位数据十分有利。频繁的和磁盘进行交互，严重影响DBMS的性能，于是缓冲区管理模块是必须滴。上面就是几个比较底层的模块：内存管理，存储管理，缓冲区管理。

      用户通过SQL语句进行数据库的管理和操作，SQL语句又分为DDL和DML。所以需要DDL和DML编译器，对SQL语句进行语法分析，并生成执行计划，最后将执行计划送到执行引擎，执行执行计划。DML是SQL中使用最多的语句，SELECT又是DML中使用最多的语句，查询一般是将SELECT语句转化为内部语法树，然后查询优化器根据规则将语法树转化为有效的等价的形式，最后生成执行计划，下面举例说明(http://www.xinx.sdnu.edu.cn/sfzx/jpsykc/wh/wh04.html)：

 

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SELECT  Student.Sname     FROM    Student, SC     WHERE  Student.Sno=SC.Sno     AND     SC.Cno='2';

  

这条含有JOIN的SELECT语句首先转化为内部的语法树，形式如下：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　语法树然后转化为关系代数语法树，形式如下：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　通过查询优化器，对查询进行优化，这里用到了关系代数的优化，后面再讲。可以将SC.CNO='2'的选择操作符降到低层，如下所示：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　有时需要一系列操作作为一个整体的单位进行执行，事务的概念便被提出来了，如银行转帐操作就是一个事务。事务具有ACID的性质，为了保证事务的这些特性，需要日志和恢复系统，当DBMS遇到故障时，可以根据日志做一些REDO和UNDO操作，保证事务的原子性和持久性。同时事务之间可能有并发现象，并发可能导致脏读，不可重复读，幻读，导致这些的原因是对公共资源的操作存在交叉，于是需要对资源进行上锁，锁机制也是事务的一个模块。

　　一个基本的DBMS应该具有上述的几个模块，当然还有一些高级的模块，如数据库备份，权限管理等。

      最后给出书中的一个模块划分图。

 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　初次发帖，欢迎板砖!下节开始介绍存储模块。