數(shù)據(jù)庫做為我們?nèi)粘ｉ_發(fā)的一個組件或者說基礎(chǔ)服務(wù)，也許有人認為把它當個黑盒直接用就好，費那事兒干嘛。確實數(shù)據(jù)庫的設(shè)計也做到了讓我們不了解也能干活。但實際開發(fā)中往往會遇到性能退化、遇到bug，遇到服務(wù)問題等等，對數(shù)據(jù)庫了解一些，就能更快的恢復(fù)，減少風(fēng)險。

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另外，作為經(jīng)過多年發(fā)展，近乎成熟的產(chǎn)品，數(shù)據(jù)庫里有不少有意思的地方。這里面對于設(shè)計一個數(shù)據(jù)庫，一個存儲引擎有大量的工作，以及各種取舍與權(quán)衡。比如最容易想到的，寫入的時候如果順序?qū)懀菙?shù)據(jù)插入效率更快，但如果是按某個順序來檢索，就必須得查出來再重新排序。比如數(shù)據(jù)怎樣序列化，協(xié)議怎樣組織，索引是怎樣工作的，查詢分析器、執(zhí)行計劃這些是怎樣工作的，怎樣挑選執(zhí)行計劃從而來保證查詢的高效;另外數(shù)據(jù)庫里數(shù)據(jù)是怎樣組織來保證數(shù)據(jù)的存儲、壓縮來優(yōu)化空間占用，又是怎樣提升磁盤到內(nèi)存中的訪問速度，怎樣做垃圾回收的......

最近看了一些數(shù)據(jù)庫相關(guān)的書、文章等內(nèi)容感覺不錯，后面打算根據(jù)自己的理解寫一寫，也會選一些優(yōu)質(zhì)的英文文章翻譯。

今天是翻譯的第一篇。

數(shù)據(jù)庫是什么?

概括來講，數(shù)據(jù)庫是一系列可以方便的訪問和修改的數(shù)據(jù)的集合。

所有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要工作都是可靠的存儲數(shù)據(jù)并使其對用戶可用。

甚至說簡單的一堆文件都可以做到輕松訪問和修改這一點。實際上，像SQLite這類簡單的數(shù)據(jù)庫也確實僅是一堆文件。但是，SQLite 它是一些經(jīng)過精心設(shè)計的文件，因為它允許執(zhí)行這些操作：

• 通過事務(wù)來保證數(shù)據(jù)安全和一致
• 可以快速處理數(shù)百萬量級的數(shù)據(jù)

概括來看，一個數(shù)據(jù)庫可以看成以下圖這些部分組成：

在很多書籍或論文里，對于數(shù)據(jù)庫的描述都有自己的方式。比如『數(shù)據(jù)庫技術(shù)內(nèi)幕』一書組件插圖是這樣的：

所以不用太關(guān)注我們是怎樣組織這些組成部分或者太關(guān)注處理流程怎樣命名，因為我們做了一些取舍以適合這篇文章的編寫。你需要重點關(guān)注的是這些不同的組成部分。

總體理解就是將數(shù)據(jù)庫可以劃分成多個相互交互組件。

核心組件

• 流程管理器：多數(shù)數(shù)據(jù)庫都有一個需要管理的「池」，用來組織流程、線程等。甚至，為了取得納秒級等極致性能，一些現(xiàn)代的數(shù)據(jù)庫會使用其自己的線程，而不再是基于操作系統(tǒng)的線程。
• 網(wǎng)絡(luò)管理器：網(wǎng)絡(luò)的 I/O 一直是很重要的部分，特別是對分布式數(shù)據(jù)庫來說。這也是為什么一些數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)自己的網(wǎng)絡(luò)管理器的原因。
• 文件系統(tǒng)管理器：數(shù)據(jù)庫遇到第一個瓶頸是磁盤 I/O。有一個能夠完美處理操作系統(tǒng)文件系統(tǒng)甚至替換它的文件系統(tǒng)管理器相當重要。
• 內(nèi)存管理器：為了避免磁盤I/O帶來的影響，需要大量的內(nèi)存。但是當你需要管理大量的內(nèi)存的時候，就會需要一個高效的內(nèi)存管理器。特別是你有多個查詢同時在用內(nèi)存查詢的時候。
• 安全管理器：用于管理用戶的身份驗證和授權(quán)
• 客戶端管理器：用于管理客戶端的連接

工具

• 備份管理器：用來備份和還原數(shù)據(jù)庫
• 恢復(fù)管理器：用來在數(shù)據(jù)庫崩潰之后，以一致的狀態(tài)來重新啟動數(shù)據(jù)庫
• 監(jiān)控管理器：用來記錄數(shù)據(jù)庫的活動日志并提供監(jiān)控數(shù)據(jù)
• 「管理」管理器：提供工具來管理數(shù)據(jù)庫、表空間、模式，并管理像表的名稱、結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)庫的元數(shù)據(jù)

查詢管理器

• 查詢解析器：檢查查詢是否合法，像SQL語句有沒有詞法、語法錯誤這種
• 查詢重寫器：預(yù)優(yōu)化查詢
• 查詢優(yōu)化器：優(yōu)化查詢，讓查詢可以更高效的執(zhí)行
• 查詢執(zhí)行器：編譯和執(zhí)行查詢

數(shù)據(jù)管理器

• 事務(wù)管理器：處理事務(wù)
• 緩存管理器：和我們常用緩存一樣理解，在使用前先把他們放到內(nèi)存，在數(shù)據(jù)寫到磁盤前也放到內(nèi)存
• 數(shù)據(jù)訪問管理器：訪問磁盤上的數(shù)據(jù)

后面的文章，我們會重點描述數(shù)據(jù)庫內(nèi)是怎樣通過以下這些流程來管理和進行SQL的查詢的：

• 客戶端管理器
• 查詢管理器
• 數(shù)據(jù)管理器

英文鏈接：http://coding-geek.com/how-databases-work

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