怎样实现一个数据库关系系统?

时间:2019-04-15
本文章向大家介绍怎样实现一个数据库关系系统?,主要包括怎样实现一个数据库关系系统?使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。

如何自己实现一个关系型数据库?

https://www.zhihu.com/question/38870156

 

作者:robert

链接:https://www.zhihu.com/question/25405073/answer/138210064

来源:知乎

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Database System Concept 和 Database System Implementation 是两本不错的书,但是大家好像只提到了书,却没有说该怎么做。写一个数据库,路径的选择很重要,否则很容易放弃。推荐这样的路径:

1. 数据库是一个后端server,因此网络通信,如何并发处理多个客户端连接,收发数据,是首先要解决的问题。这个问题比较简单,不再赘述。

2. 数据库最基本的工作模式,是接收并理解一段代码,根据这段代码的逻辑,往服务器上写入/读取一些数据。因此,最基本的模块有两个,一个是代码的解释和执行, 一个是数据存储。

a.sql的解释和执行,可以用lex&yacc简单写一个语法解析器,一段sql发过来能够正确转换成内部结构体;再围绕这些内部结构体,写出语义分析代码,最终将sql转换成对存储模块的调用。

b.存储模块,除了设计好供上层调用的API,重点解决两个问题:1. 构建B树,管理一张表的数据; 2.将整颗B树持久化到磁盘/从磁盘中读取B树数据。一般的做法是一个B树节点对应一个数据块,一个数据块对应多条记录,以及相邻B树节点的数据块地址。 以数据块为单位写入,读取。为优化数据库的读写性能,需要在设计缓存和日志模块,将数据块缓存到内存,作为读取操作的缓存;日志则用来优化磁盘数据写入,将写入数据块时的随机写磁盘,转换为写日志的顺序写磁盘,如果宕机能够根据日志恢复数据块。在保证数据持久化的同时提高磁盘写入性能。

c.存储模块写好后,还需要一个元数据模块,来描述各数据块对应的库表,和数据库中记录的语义。简单的做法,可以把业务表的定义放在配置文件中,系统启动后即加载配置文件,将库表定义放入内存,用来解释数据块内容;如果还要支持DDL,即根据SQL语句创建/修改表结构,则可以从create table这条sql的实现入手,去构建元数据的管理模块,一方面做到根据元数据解释数据块;另一方面做到将元数据持久化。

3. 事务支持。事务这套理论,用来解决多用户并发操作相同库表时,操作的一致性问题。理想的情况下,数据库系统最终需要让多个并发操作的结果,能够等同于将这多个操作,进行某种串行排列后执行的结果,即并发操作的可串行化,但是实际上达、做到这一点成本很高,数据库系能会很差,所以事务理论定义了4种隔离级别,对一致性做了一些妥协,来保证并发读写性能。单机数据库下,事务机制不管从理论还是实现,都已经非常成熟,但要做好并不容易。

 

如何设计并实现一个 DBMS

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实现简单的sql增删改查应该可以用python实现的。不过语言只是工具,原理才是根本,我觉得了解简单的DB结构还是必要的。

1. 数据库文件的组织形式,包括数据文件和索引文件。一种是将数据,索引分离存储(MyISAM),另一种数据库文件本身就是按B+树组织的,也就是数据和索引是同个文件(InnoDB)。

2. 数据库文件的结构:一般按page或block组织,一个block 4k大小。SQLite的数据表就是由一个或多个page构成。 

3. 数据库系统结构:可以参照SQLite的系统结构,将系统分为Front-end前端,和Back-end(后端)。

Front-end:SQL的解析器,将输入的sql命令进行tokenize,然后对sql语法进行parse,转化为内部命令格式(后端调用)。 

Back-end:要负责catalog的管理,增删改查record时要建立index,也就涉及page/buffer管理。

4. 具体实现:如果不考虑事务,并发,复杂的sql操作,可以参考下面的实现模块。

 

 

作者:陈炳金

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