資料庫系統概述（內核）

本章將分為以下幾個部分來講訴：

資料庫系統的一些基本概念

下面用問題的形式來回答一下一些資料庫基本概念的定義：

1. 什么是資料？
   按照百度百科的詞條定義：
   資料就是數值，也就是我們通過觀察、實驗或計算得出的結果，資料有很多種，最簡單的就是數字，資料也可以是文字、影像、聲音等，資料可以用于科學研究、設計、查證、數學等，
   但在研究中的資料定義會更加寬泛，資料是：人們用來反映客觀世界時記錄下來可以鑒別的一些符號，當然，這些符號就有文字，數字，資料還包括多媒體資料，

2. 資料有什么特點？
   資料是有語意的，比如說90這個資料，放在不同的情況下就有不同的含義，比如考試成績90分，汽車車速90 km/h等等，

3. 什么是資料庫？
   資料庫又叫Database,在程式員中又經常叫做DB，它的職責：
   1.就是讓資料可以在計算機內可以長期的存盤，同時資料又可以按照一定的資料模型組織，通俗的來講就是表結構，
   2.可以讓用戶共享，就是可以讓人進行crud，(Create)、(Retrieve)、(Update)、(Delete)
   3.為某個應用服務，現在的資料庫可能服務的系統不止一個，但就是提供服務的意思，
   4.資料之間的關系，密切聯系，
   當然，這種功能在作業系統中的檔案系統也是可以做到的，但為啥用資料庫系統不用檔案系統這里就不過多的闡述了，

4. 什么是資料庫管理系統
   資料庫管理系統又叫Database Management System (DBMS) ，就是我們通常用的用來創建和維護資料庫的一些程式，比如Oracle11g,MySql等等，這里就會有人混了，咦你說的這個不是資料庫嗎？資料庫其實就是一個存盤資料的倉庫，有了一些大家熟悉的資料庫系統，程式員才能很好的操作資料，
   資料庫系統和資料庫之間還夾著作業系統呢，

5. 什么是資料庫模式？
   大學生在課堂上上資料庫的課的時候老師就會講資料庫啊，有三種模式，內模式，外模式，模式（邏輯模式），但由于大學生一開始學的時候對資料庫概念的不熟悉，所以就不容易弄懂，但這是內核講解就不多闡述資料庫的使用與設計程序了，

資料庫系統的一些實作問題

接下來假裝我們自己實作了一個簡陋的資料庫吧！暫且起名就叫Treeses DBMS吧！
?1.首先 咱DBMS要解決的第一件事就是 資料庫檔案怎么存盤？
?第一步，我們要考慮我們的資料庫要使用什么編碼方式來存盤，二進制？ASC-II碼？

?東西都是要用檔案來存盤的，資料庫也不例外，檔案在存盤器上最終都是用二進制來存盤的，為了讓我們看起來方便，我們這里就給咱資料庫用 ASC-II碼存盤吧！

?于是我們就實作了細節，關系通過檔案（ASC-II）存盤，其中檔案存在位置 /user/db/data/table/user.db里吧，

?以上我們就是我們的資料庫表的存盤，但是既然是關系型資料庫，那么一些模式（表結構）總也是要存盤的吧，要不然怎么知道這個表是用來干啥的呢，于是，我們需要把這個表的一個表結構存盤在檔案 /user/db/model/table_structure.db 里吧，

?于是乎，我們解決了表結構的存盤問題，

?有了表結構，我們忽略中間的快取，記憶體，索引，SQL決議等等等等的問題，我們要直接使用我們做好的SQL陳述句來進行查詢吧！
? 我們運行了以下陳述句：

? 然后我們要怎么處理這些個資料呢？
? ? 第一步我們要讀取table_structure.db的檔案，獲取user表的表結構；
? ? 然后讀取user對應的檔案user.db，對于檔案的每一行做檢查，如果滿足條件則輸出，沒有滿足條件則跳到下一行，
? ?直到表結束了，

很簡單吧，接下來：
?假設我們還有一個表叫標準身材表（standard_stature.db），里面每一個身高對應一個標準的體重，
?我們運行了以下陳述句：

? 這個陳述句又應該怎么處理呢？

? 第一步一樣的，讀取table_structure檔案，獲取user表和standard_stature表的表結構；
? 然后我們忽略表連接的以下成本分析程序，就按規則來，
? 讀user檔案，對于每一行資料，讀standard_stature檔案，對于每一行資料，生成連接元組，檢查條件，若條件滿足，則輸出

? 這個時候，Treeses DBMS就具備了定義表和一些資料操作的功能了，但是我們的Treeses DBMS存在一些什么問題呢？

• 我們的查詢效率真的很高嗎？
  ? 如果我們能先把選擇操作先做了呢？那連接的操作是不是可以更少？以下做個簡單的計算吧！
  ? 假設table_structure表有1000個資料，standard_stature有100個資料，按照原來的方案，（不考慮記憶體）
  ? ? ? 1000100=100000 io，
  ? 現在，我們先對表進行篩選，比如A表滿足要求的資料500條，B表滿足要求的資料50條，那先兩個表進行篩選的io次數 1000+50=1500，剩余的資料量為500條與50條，io次數50050=25000次，一共使用25000+1500=16500次，很明顯，效率快了將近10倍，但實際上真的是所有情況下io次數都會減少嗎？這個留待讀者自己思考，

• 我們的元組實際上是平鋪在磁盤上的，考慮ASCII存盤的代價是否過于昂貴呢？我們要修改表的元組是否太過于麻煩呢？我們要洗掉表元組是否代價也很高呢？

• 我們的資料全都是從磁盤直接讀取，要知道磁盤io的代價是非常高的，我們是不是要考慮緩沖區來優化我們的資料存取效率呢？

• 如果有很多用戶一起訪問，我們怎么保證資料是否是正確的呢？比如說我修改了這個資料的時候，你要在讀取這個資料，怎么辦？

• 資料庫缺乏索引，查詢效率是不是有點低下呢？每次查詢資料都要讀入整個的關系呢？至于索引為什么可以提高查詢效率在后續的文章中會有詳細的講解，

• 資料庫的可靠性怎么保證呢？比如說突然斷電了？咱資料庫是不是沒有一個資料庫系統出現故障的時候的一個恢復機制，容易出現資料不一致的情況？

• 資料庫怎么提供給應用程式使用？沒有API?

• 資料字典的組織是不是做的特別差呢？

綜合評價，這資料庫系統是否沒法商用呢（唉，時隔多年這么評價自己當初做過的資料庫系統也是尷尬，大家可以去 https://github.com/nainaiguang/Treeses.git ）

實際上資料庫怎么表達是個很復雜的問題，在后續的文章中會陸續的說到，上面的方式只是一個簡單的說明，

資料庫系統的一些設計問題

資料庫系統的設計問題指我們在使用資料庫系統時候的一些問題，本文提供思路，具體學習還是要讀者自己去學習，不是本系列的重點哈哈哈哈哈

資料庫模式設計的不規范可能帶來的問題，如資料冗余，更新例外，插入例外，洗掉例外等等，

資料庫系統的一些存取問題

就是如何定義資料庫語言，資料庫語言如下：

1. 資料庫定義語言 （Data Definition Language DDL），資料庫存取模式
   包括：create bable;alter table drop table
2. 資料庫操作語言 （Data Manipulation Language DML）,資料庫存取資料
   包括:insert,delete,select update
3. 資料庫控制語言 （Data Control Language DCL） 存取訪問控制資訊
   包括： grant;recoke

碼字好累，各位看官支持支持，謝謝，下一文我將會為大家繪畫一個資料庫完整應該有的架構，以后的文章將會圍繞這個架構內核進行展開，謝謝大家！