本篇介绍MyBase数据库中数据文件、记录存储的格式。可以在 https://github.com/zhangqhn/mybase 下载到MyBase项目源码。
1. 数据存储位置
通常数据库服务都会有配置文件,数据存储在配置文件指定的目录。MyBase的原则是尽量以最简单的方式实现,故MyBase不包含配置文件,数据存储在程序执行的目录。每个表用一个文件存储,表名为文件名,扩展名为 dat,如:创建一个test表,则在执行目录下创建一个test.dat 文件用来存储列信息及表中的所有数据。
2. 数据文件的组成结构
与大多数数据库文件相同,MyBase的表文件由一个个大小相同的页组成,每个页大小为4K。第一个页是元信息页,存储表的所有列信息;其他页为数据页,存储写入的数据。
3. MyBase元信息页结构
MyBase元信息页由表信息和列信息数组组成:
列信息
表信息中包含文件标识字符串(MYBASE 1)以及表包含的列信息。
列数组
列数组包含表中所有的列名即数据类型,一个表最多包含15个列。
3.1 元信息页实例
运行MyBase并使用如下的SQL建表:
create table test(id int, name string, score double)
使用二进制工具打开test.dat文件,元信息页数据如下:
在上图中,从上到下蓝色标记框的意义分别如下:
位置内容意义
4D 59 42 41 53 45 20 31 00 字符串 MYBASE 1,用来标记文件版本
03 00 00 00 表包含3个列
69 64 00 第一个列的列名为 id
01 00 00 00 第一个列的类型为 1 即 int
6E 61 6D 65 00 第二个列的列名为 name
03 00 00 00 第二个列的类型为 3 即 string
73 63 6F 72 65 00 第三个列的列名为 score
02 00 00 00 第三个列的类型为 2 即 double
4. MyBase数据页结构
通过前面的介绍,我们已经知道页是MyBase数据文件的组成单位。MyBase的数据页不包含索引,即:数据以类似于数组的形式存储,任何查询都需要扫描所有的数据。这样的设计能大大降低代码的复杂度,减少代码量,也复合MyBase作为学习型项目的定位。
MyBase数据页由以下几个部分组成:
页头
包含页号、记录条数、空闲字节数以及碎片字节数,页头大小16字节。
记录偏移列表
存储对应记录的偏移位置,每个单元2字节,具体取值见后文示例。
记录数据
存储实际的数据。
数据页结构如下所示:
5. 行记录格式
MyBase数据记录以行的形式存储,也就是数据页中保存着表中一行行的数据。
数据总长度第一列类型第一列值第二列类型第二列值
数据总长度为1字节,即一条数据最长不超过255字节。列信息为1字节,列值的长度由列类型决定。
列类型示例:以上面创建的表test为例,插入一条数据:
insert into test(id, name, score) values(1, 'zhangsan', 85)
使用二进制打开test.dat文件,第一个数据页内容如下:
第一行分别代表,当前页号为1, 存储了1条数据,空闲字节为0x0FD1即4049字节。
第二行 E3 0F 代表,第一条数据相对于本页的偏移为 0x0FE3 即第一条数据存储在0x1FE3位置开始。
数据内容:
1D 代表本条数据长度为0x1D即29字节。
01 代表第一列值类型为int。
01 00 00 00 00 00 00 00 代表一个8字节整型,值为1。
03 代表第二列值类型为string。
08 代表字符串长度为8字节。
7A 68 61 6E 67 73 61 6E 代表第二列字符串值 zhangsan。
02 代表第三列值类型为double。
00 00 00 00 00 40 55 40 代表第三列值为 85。
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