数据库基本架构

这次我们来整理一下数据库的基本架构，内容来自Database Management Systems 3rd Edition.

从最简略的角度，DBMS接受SQL，在数据库中运行他们，并返回结果。

当用户进行一次查询的时候，SQL先被parse，然后将parse的结果传给query optimizer。query optimizer会利用数据存储信息来生成一个高效的execution plan。execution plan是一个evaluation的蓝图，由relational operators组成的树表示。

实现relational operator（也就是把上述的蓝图转化为普通代码）的代码位于file and access methods layer之上。file and access methods layer支持file的抽象概念。对于DBMS来说，文件就是a collection of pages或a collection of records。注意page也是collection of records，只不过是有固定大小。也是在这一层中支持了heap files或是files of unordered pages，以及index。除了追踪fil中的page，这一层还负责管理page中的信息。

files and access methods位于buffer manager之上，其主要用于把page从disk读到memory中以进行更快的读写。

最下面一层是Disk Space Management，用于管理硬盘空间以及把数据存储到硬盘上。注意DBMS一般不直接操作存储设备，而是通过OS的file system。所以在DBMS中的一个大文件可能实际上是OS中的多个小文件。

DBMS还支持并行与crash recovery。由transaction manager来确保正确的锁的protocol以及schedule transactions。由lock manager来追踪锁的request以及给database object配发锁。recovery manager用于记录log并在crash之后恢复系统。