SQLite数据库的体系结构

这篇文档主要描述了SQLite类库的结构。这篇文档的内容对于那些想了解和修改SQLite内部结构的人将会非常有用。

右侧是一个结构图，它显示了SQLite的主要成分及各成分之间是如何相互关联的。接下来的文本将简要的介绍每个单一的成分。

这篇文档描述SQLite第三版，它和 2.8版以及早期的版本基本相似，但在一些细节上是有区别的。

接口程序

SQLite类库大部分的公共接口程序是由main.c, legacy.c, 和 vdbeapi.c源文件中的功能执行的。 但有些程序是分散在其他文件夹的，因为在其他文件夹里他们可以访问有文件作用域的数据结构。 sqlite3_get_table() 这个程序是在table.c中执行的。sqlite3_mprintf()在printf.c中执行。 sqlite3_complete()在tokenize.c中执行。 Tcl 接口程序用tclsqlite.c来执行。

为了避免和其它软件在名字上有冲突，SQLite类库中所有的外部符号都是以sqlite3为前缀来命名的。这些被用来做外部使用的符号（换句话说，这些符号用来形成SQLite的API）是以sqlite3_.

Tokenizer

当执行一个包含SQL语句的字符串时，接口程序要把这个字符串传递给tokenizer。Tokenizer的任务是把原有字符串分成一个个标示符，并把这些标示符传递给剖析器。Tokenizer是在C文件夹tokenize.c中用手编译的。

在这个设计中需要注意的一点是，tokenizer调用parser。熟悉YACC和BISON的人们也许会习惯于用parser调用tokenizer。 The author of SQLite的作者已经尝试了这两种方法，并发现用tokenizer调用parser会使程序运行的更顺利。YACC使程序更滞后一些。

Parser

The parser是一个部分，它基于文件场景赋予tokens意思。SQLite的parser是由 Lemon LALR(1) parser generator产生的。Lemon和YACC/BISON一样做同样的工作，但是它使用不同的输入语句，这个输入语句是不易出错的。 Lemon也产生一个parser，这个parser是可重入的并且是线程安全的。 Lemon 定义了无终端解除程序的概念，所以当遇到语法错误的时候，它不会泄露内存。驱动Lemon的原文件在parse.y.

因为lemon是一个在发展机械上不常见的程序，所以lemon的源代码（只是一个C文件）是在SQLite分布区的"tool"子目录下的。 lemon的文档是在分布区的 "doc"子目录下的。

代码发生器

在剖析器收集完符号并把之转换成完全的SQL语句时，它调用代码产生器来产生虚拟的机器代码，这些机器代码将按照SQL语句的要求来工作。在代码产生器中有许多文件； attach.c, auth.c, build.c, delete.c, expr.c, insert.c, pragma.c, select.c, trigger.c,update.c, vacuum.c and where.c. 正是在这些文件中，最具有重要意义的事情发生了。 expr.c 处理表达式代码的生成。 where.c 处理SELECT, UPDATE and DELETE语句中WHERE子句的代码的生成。文件 attach.c, delete.c, insert.c, select.c, trigger.cupdate.c,和vacuum.c处理SQL语句中具有同样名字的语句的代码的生成。(每个文件调用expr.c and where.c中的程序） All other 所有SQL的其它语句的代码是由build.c生成的。文件auth.c 执行sqlite3_set_authorizer()的功能.

虚拟机器

由代码生成器产生的程序由虚拟机器来运行。总而言之，虚拟机器主要用来执行一个为操作数据库而设计的抽象的计算引擎。机器有一个用来存储中间数据的存储栈。每个指令包含一个操作代码和三个额外的操作数。

虚拟机器本身是被包含在一个单独的文件vdbe.c中的。虚拟机器也有它自己的标题文件：vdbe.h它在虚拟机器和剩下的SQLite类库之间定义了一个接口程序，vdbeInt.h 它定义了虚拟机器的结构。文件vdbeaux.c包含了虚拟机器所使用的实用程序和一些被其它类库用来建立VM程序的接口程序模块。文件vdbeapi.c 包含虚拟机器的外部接口，比如 sqlite3_bind_... 类的函数。单独的值（字符串，整数，浮动点数值，BLOBS）被存储在一个叫 "Mem"的内部目标程序里，"Mem"是由vdbemem.c执行的。

SQLite使用C语言程序来来执行SQL函数。即使内置的SQL函数也是用这种方法来执行的。大部分的SQL内置函数(ex: coalesce(),count(),substr(), and so forth)可以在func.c里发现。日期和时间转换函数在date.c.

B-树

SQLite数据库在磁盘里维护，使用源文件btree.c中的B-树执行。数据库中的每个表格和目录使用一个单独的B-tree。所有的 B-trees 被存储在同样的磁盘文件里。文件格式的细节被记录在btree.c.

B-tree子系统的接口程序被标题文件btree.h所定义。.

页面高速缓存

B-tree模块要求信息来源于磁盘上固定规模的程序块。默认程序块的大小是1024个字节，但是可以在512和65536个字节间变化。 页面高速缓存负责读，写和高速缓存这些程序块。页面高速缓存还提供重新运算和提交抽象命令，它还管理关闭数据库文件夹。 B-tree驱动器要求页面高速缓存器中的特别的页，当它想修改页或重新运行改变的时候，它会通报页面高速缓存。为了保证所有的需求被快速，安全和有效的处理，页面高速缓存处理所有的微小的细节。

运行页面高速缓存的代码在专门的C源文件pager.c中。页面高速缓存的子系统的接口程序被目标文件pager.h所定义。

OS 接口程序

为了在POSIX和Win32 之间提供一些可移植性，SQLite操作系统的接口程序使用一个提取层。 OS提取层的接口程序被定义在os.h. 每个支持的操作系统有它自己的执行文件： Unix使用os_unix.c，windows使用os_win.c。每个具体的操作器具有它自己的标题文件：os_unix.h, os_win.h, etc.

Utilities

内存分配和字符串比较程序位于util.c。剖析器使用的表格符号被hash.c中的无用信息表格维护。源文件utf.c包含UNICODE转换子程序。SQLite有它自己的执行文件printf() （有一些扩展）在printf.c中，还有它自己随机数量产生器在random.c.

测试代码

如果你计算回归测试脚本，多于一半的SQLite代码数据库的代码将被测试。 在主要代码文件中有许多assert()语句。另外，源文件test1.c通过test5.c和md5.c 执行只为测试用的扩展名。os_test.c向后的接口程序用来模拟断电，来验证页面调度程序中的系统性事故恢复机制。