SQLite - 体系结构

一、简介

SQLite主要由如图几种组件构成。

SQLite运行过程：

• SQL编译器将SQL语句翻译为bytecode。
• 虚拟机（调用B-Tree引擎）执行bytecode。

外部相关接口：

• sqlite3_prepare_v2()和相关接口负责编译SQL语句为bytecode。

• sqlite3_stmt对象包含编译SQL语句后的bytecode。

• sqlite3_step()接口将bytecode转交给虚拟机执行。

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二、组件介绍

2.1.接口（Interface）

大部分SQLite的接口实现在源文件main.c、legacy.c、vdbeapi.c中。为避免命名域冲突，外部接口/变量前缀为sqlite3_，拓展接口/变量前缀为sqlite3xxx_。

注：能够使用nm sqlite3 | grep sqlite3_来查看外部接口函数名。

3.1.词法分析器（Tokenizer）

首先，SQL语句通过词法分析器产生一系列词素（tokens），然后调用语法分析器（Parser）依次处理tokens。相关源文件为tokenize.c。

注：SQL编译器部分实现需编译原理相关知识。

3.2.语法分析器（Parser）

token通过语法分析器分析以生成语法树。

相关源文件为parse.y，由Lemon parser generator（一种使用LALR(1)文法的语法分析器）使用。

3.3.代码生成（Code Generator）

当语法树解析完成，通过代码生成器分析语法树，生成bytecode。

相关源文件：attach.c、auth.c、build.c、delete.c、expr.c、insert.c、pragma.c、select.c、trigger.c、update.c、vacuum.c、where.c、wherecode.c、whereexpr.c。

3.4.Bytecode引擎（Bytecode Engin）

Bytecode引擎是用于运行bytecode的虚拟机。

相关源文件：vdbe.c、vdbe.h

3.5.B树（B-Tree）

SQLite数据库使用B-Tree算法在磁盘存储数据。

相关源文件：btree.c。

3.6.页缓存（Page Cache）

B-Tree从磁盘获取的数据大小固定，遂需要页缓存机制读、写和缓存这些页。

相关源文件：pager.c、pager.h。

注：类比操作系统物理内存分页管理机制。

3.7.操作系统接口（OS Interface）

SQLite使用VFS来完成磁盘读写操作。

3.8.实用工具（Utilities）

提供一些算法等工具支撑，例如内存分配，hash table实现等。

相关源文件：util.c。

3.9.单元测试（Test Code）

测试代码。

相关源文件：src/以test做前缀的文件。