关系型数据库的工作原理（二）

数据库概览

·数据库不是简单的一堆文件叠加整理在一起&＃xff0c;而是有多个组件相互合作而成。忽略具体某种数据库&＃xff0c;一般数据库由以下组件构成&＃xff1a;

Fig. 8

    核心组件:

        进程管理器&＃xff1a;很多数据库需要许多进程/线程同时都运行&＃xff0c;所以搞了一个进程/线程池来管理这些进程/线程。 比如&＃xff0c;有些数据库为了得到纳秒&＃xff08; nanoseconds&＃xff09; 信息&＃xff0c;不直接使用操作系统的线程&＃xff0c;而是通过自己创建的线程来实现。

        网络管理器&＃xff1a;网络 I/O 是一个大问题&＃xff0c;尤其是分布式数据库。 所以&＃xff0c;许多数据库有自己的网络管理器。

        文件系统管理器&＃xff1a; 磁盘 I/O 是数据库的最常见的瓶颈所在。 数据库有自己的文件系统管理器&＃xff0c;可以更好的解决数据库与操作系统的文件系统之间数据交换&＃xff0c; 甚至替换操作习惯的文件系统。

        内存管理器&＃xff1a; 为了避免磁盘 I/O 的效率低下的问题&＃xff0c;大量的内存的使用肯定很有价值。但是&＃xff0c;如果操作大量内存时&＃xff0c;必须一个独立的高效的内存管理器。特别是&＃xff0c; 同一时间有很多查询都在存取内存时&＃xff0c;显得尤为必要。

　安全管理器&＃xff1a; 用户身份的鉴定和权限管理。

   客户端管理器&＃xff1a; 管理多个客户端连接。

    工具:

        备份管理器&＃xff1a; 备份和恢复一个数据库

        恢复管理器&＃xff1a; 数据库发生崩溃后重启&＃xff0c;需要把数据库的所有数据做到一致状态

   监控管理器&＃xff1a; 使用 log 记录数据库的所有行为&＃xff0c;并且提供工具和信息用以监控数据库

   Administration manager&＃xff1a;恢复数据库的原数据&＃xff08; 比如某个表的表名和结构&＃xff09;&＃xff0c;提供工具和信息用以管理数据库、 Schemas&＃xff08;模式&＃xff09; 和表空间

　 数据管理器&＃xff1a;

    　 事务管理器&＃xff1a;处理事务

    　 Cache 管理器&＃xff1a; 在数据被使用前先加载到内存&＃xff0c;保存将要写入数据库的数据

    　 数据存取管理器&＃xff1a; 存取磁盘上的数据

   查询管理器&＃xff1a;

       查询解析&＃xff1a; 检查一个查询是否有效

 查询重写&＃xff1a; 预优化一个查询

 查询优化&＃xff1a; 优化一个查询

 查询执行&＃xff1a; 编译以及执行一个查询

    现在回到最初的问题&＃xff0c;即&＃xff1a;数据库是如何处理一个 SQL 查询的&＃xff0c;从客户端管理器->查询管理器->事务管理器三个部分来解释改问题。

客户端管理器&＃xff1a;

    数据库的客户端管理器&＃xff0c;负责处理来自客户的连接。客户&＃xff0c;可以是一个服务器&＃xff0c;或 Web 服务器&＃xff0c; 或者一个终端用户和终端软件。 客户端管理器实现了各种不同的访问数据库的接口&＃xff0c;比如众所周知的&＃xff1a; JDBC&＃xff0c; ODBC&＃xff0c; OLE-DB&＃xff0c;以及其他专用数据库接口。

Fig. 9

    当客户端连接数据库&＃xff1a;

1. 检查用户登陆验证信息&＃xff08;账号和密码&＃xff09;&＃xff0c;以及检查用户是否有访问数据库权限&＃xff1b;
2. 检查是否有空余线程/进程处理该连接&＃xff1b;
3. 检查数据库负载如何&＃xff08;是否过重&＃xff09;&＃xff1b;
4. 如果连接需要等待&＃xff0c;当超过等待时间&＃xff0c;将返回可读的错误提示&＃xff1b;
5. 如果连接可用&＃xff0c;查询将传递给查询管理器
6. 由于查询处理是一个"all or noting"过程&＃xff0c;故当查询到数据后&＃xff0c;查询结果将部分存入缓存并开始发送给客户端。
7. 客户端连接意外断开时&＃xff0c;会收到可读接受&＃xff0c;并释放连接的资源。