河南工業(yè)大學(xué)嵌入式數(shù)據(jù)庫復(fù)習(xí)題.doc

1. SQLite的特性1. SQLite支持事務(wù)，滿足(ACID)特性：即使在系統(tǒng)crash掉或者掉電的情況下，一樣可以恢復(fù)。2. 零配置，不需要安裝或者初始化管理即可使用。 3?？梢浦残裕嚎缙脚_：也很容易移植到其它平臺下邊 4. 緊湊性：整個(gè)數(shù)據(jù)庫存儲在跨平臺的磁盤文件里頭 4.簡單性：SQLite的API是最簡單和最容易使用的API之一，它的API被很好的歸檔記錄，它的設(shè)計(jì)便于幫助你用多種方式定制 6：靈活性：關(guān)系數(shù)據(jù)庫前端強(qiáng)大的能力和靈活性，B-樹后臺的簡單性和緊湊性。 使用SQLIte，就省去了對大型數(shù)據(jù)庫的配制問題，沒有網(wǎng)絡(luò)和連接問題的困擾，沒有平臺限制，沒有許可費(fèi)，沒有版稅費(fèi)。7：自由許可：SQLite的所有代碼都在公開的范圍之內(nèi)，沒有許可的問題，核心源代碼的任何部分沒有版權(quán)聲明，代碼的每個(gè)貢獻(xiàn)者被要求簽署宣誓書，特別聲明拒絕對所貢獻(xiàn)代碼的任何版權(quán)收益。8:可靠性：SQLite源代碼不僅公開免費(fèi)，它的質(zhì)量也很高，C代碼整潔、模塊化，并帶有恰當(dāng)?shù)淖⑨尅?：便利性：SQLite還有許多獨(dú)特的能帶來很大便利的特性。這些特性包括動態(tài)類型、沖突解決和連接多個(gè)數(shù)據(jù)庫到單個(gè)會話的能力。 10：. 支持TB和GB大小的字符串和大對象 11：. 常規(guī)操作比目前流行的C/S結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫引擎要快 :12. 源碼注釋完美，測試覆蓋率達(dá)100% 13： 使用ANSI-C來開發(fā)，使用了TCL綁定 14： 源碼以單文件的形式發(fā)布，便于用戶將其集成到自己的項(xiàng)目當(dāng)中 15：. 隨同發(fā)布的有一個(gè)命令行可執(zhí)行程序，用于管理SQLite數(shù)據(jù)庫。2. 適合應(yīng)用SQLite的場合1、網(wǎng)站： 作為數(shù)據(jù)庫引擎SQLite適用于中小規(guī)模流量的網(wǎng)站 2、嵌入式設(shè)備和應(yīng)用軟件 3：應(yīng)用程序文件格式 :4：替代某些特別的文件格式 :5：內(nèi)部的或臨時(shí)的數(shù)據(jù)庫 :6：命令行數(shù)據(jù)集分析工具 7：在Demo或測試版的時(shí)候作為企業(yè)級數(shù)據(jù)庫的替代品 :8：數(shù)據(jù)庫教學(xué) :9：試驗(yàn)SQL語言的擴(kuò)展3. SQLite的原子提交原理原子提交”是SQLite這種支持事務(wù)的數(shù)據(jù)庫的一個(gè)重要特性。原子提交意味著某個(gè)事務(wù)中數(shù)據(jù)庫的變化會完整完成或者根本不完成。SQLite的原子提交邏輯會使得一個(gè)事務(wù)中的變化就象同時(shí)發(fā)生的一樣。事務(wù)的原子是SQLite的重要特性，即使事務(wù)由于操作系統(tǒng)出錯或掉電發(fā)生中斷也能保持其原子性。1、硬件設(shè)定 2、單個(gè)文件提交包括：實(shí)始狀態(tài)、申請一個(gè)共享鎖、從數(shù)據(jù)庫讀取信息、申請一個(gè)Reserved Lock、生成一個(gè)回滾日志、修改用戶進(jìn)程中的數(shù)據(jù)頁、刷新回滾日志文件到存儲設(shè)備、獲得一個(gè)獨(dú)享鎖、將變更數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)庫文件、刷新變更到存儲、刷新回滾日志文件、釋放鎖、回滾 3、回滾：產(chǎn)生事件源出錯 、Hot Rollback Journals、取得數(shù)據(jù)庫的一個(gè)獨(dú)享鎖、 回滾沒有完成的變更、刪除hot日志文件、如果一切正常，沒有什么未完成的寫操作 4、多文件提交：每個(gè)數(shù)據(jù)庫文件單獨(dú)擁有日志文件、主日志文件、更新回滾日志文件頭、修改數(shù)據(jù)庫文件、刪除主日志文件、清除回滾日志5、原子操作的一些實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)：總是記錄整個(gè)扇區(qū)、寫日志文件時(shí)垃圾的處理、提交前緩存溢出、6、優(yōu)化：在事務(wù)間保存緩存、獨(dú)享訪問模式、不必將空閑頁寫進(jìn)日志、單頁更新及扇區(qū)原子寫、Filesystems With Safe Append Semantics、7、原子提交行為測試8：可能發(fā)生的問題：缺乏文件鎖實(shí)現(xiàn)、不完整的磁盤刷新、文件部分地刪除、寫入到文件中的垃圾、刪除掉或更名了“hot”日志文件、4. SQLite的體系結(jié)構(gòu)1SQLite體系結(jié)構(gòu)SQLite 有一種優(yōu)雅、 標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)。它可以分成8個(gè)主要子系統(tǒng)5. 論述SQLite數(shù)據(jù)類型中“類型親緣性”的概念為了最大化SQLite和其它數(shù)據(jù)庫引擎之間的數(shù)據(jù)類型兼容性，SQLite提出了類型親緣性的概念。我們理解類型親緣性 ，在表字段被聲明之后，SQLite都會根據(jù)該字段聲明時(shí)的類型為其選擇一種親緣類型，當(dāng)數(shù)據(jù)插入時(shí)，該字段的數(shù)據(jù)將會優(yōu)先采用親緣類型作為該值的存儲方式，除非親緣類型不匹配或無法轉(zhuǎn)換當(dāng)前數(shù)據(jù)到該親緣類型，這樣SQLite才會考慮其它更適合該值的類型存儲該值。五種親緣類型：TEXT ： NUMERIC、INTEGER、REAL、NONE6. SQLite數(shù)據(jù)庫文件格式SQLite有3類數(shù)據(jù)庫。除內(nèi)存數(shù)據(jù)庫外，SQLite把每個(gè)數(shù)據(jù)庫(main或temp)都存儲到一個(gè)單獨(dú)的文件中。SQLite數(shù)據(jù)庫文件由固定大小的“頁(page)”組成，頁大小可以在數(shù)據(jù)庫剛剛創(chuàng)建時(shí)設(shè)置，一旦創(chuàng)建了數(shù)據(jù)庫對象之后，這個(gè)值就不能再改變了。SQLite在程序中對文件頁數(shù)進(jìn)行了限制，文件頁數(shù)的最大值默認(rèn)為1073741823，在sqliteLimit.h中定義，可以在運(yùn)行時(shí)改變。頁的類型可以是：Btree頁、空閑(free)頁或溢出(overflow)頁。SQLite還有兩種頁。一種稱為“鎖頁(lockingpage)”。只有1頁，位于數(shù)據(jù)庫文件偏移為1G開始的地方，如果文件不足1G，就沒有此頁，另一種稱為“指針位圖頁(數(shù)據(jù)庫中第一個(gè)頁(page1)永遠(yuǎn)是Btree頁。Page1的前100個(gè)字節(jié)是一個(gè)對數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行描述的“文件頭”。它包括數(shù)據(jù)庫的版本、格式的版本、頁大小、編碼等所有創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時(shí)設(shè)置的永久性參數(shù)，在SQLite文件中，所有的整數(shù)都采用大端格式，即高位字節(jié)在前。7. 論述SQLite的加鎖和并發(fā)控制在SQLite中，鎖和并發(fā)控制機(jī)制都是由pager_module模塊負(fù)責(zé)處理的，如ACID，在含有數(shù)據(jù)修改的事物中，該模塊將確保或者所有的數(shù)據(jù)修改全部提交，或者全部回滾。與此同時(shí)，該模塊還提供了一些磁盤文件的內(nèi)存Cache功能。事實(shí)上，pager_module模塊并不關(guān)心數(shù)據(jù)庫存儲的細(xì)節(jié)，如B-Tree、編碼方式、索引等，它只是將其視為由統(tǒng)一大小(通常為1024字節(jié))的數(shù)據(jù)塊構(gòu)成的單一文件，其中每個(gè)塊被稱為一個(gè)頁(page)。在該模塊中頁的起始編號為1，即第一個(gè)頁的索引值是1，其后的頁編號以此類推。二、文件鎖：1). UNLOCKED：2). SHARED 3). RESERVED 4). PENDING 5). EXCLUSIVE：三、回滾日志 四、數(shù)據(jù)寫入 在SQLite3中，通過使用PENDING鎖則有效的避免了寫?zhàn)囸I情形的發(fā)生。當(dāng)某一進(jìn)程持有PENDING鎖時(shí)，已經(jīng)存在的讀操作可以繼續(xù)進(jìn)行，直到其正常結(jié)束，但是新的讀操作將不會再被SQLite接受，SQLite3在實(shí)現(xiàn)上確實(shí)針對鎖和并發(fā)控制做出了一些精巧的變化，特別是對于事物這一SQL語言級別的特征。在缺省情況下，SQLite3會將所有的SQL操作置于antocommit模式下，這樣所有針對數(shù)據(jù)庫的修改操作都會在SQL命令執(zhí)行結(jié)束后被自動提交8. 介紹SQLite的預(yù)寫日志（WAL）原理與用途 WAL機(jī)制的原理是：修改并不直接寫入到數(shù)據(jù)庫文件中，而是寫入到另外一個(gè)稱為WAL的文件中；如果事務(wù)失敗，WAL中的記錄會被忽略，撤銷修改；如果事務(wù)成功，它將在隨后的某個(gè)時(shí)間被寫回到數(shù)據(jù)庫文件中，提交修改。WAL日志是數(shù)據(jù)庫中一種高效的日志算法。從數(shù)據(jù)庫原理而言，它實(shí)現(xiàn)的是redo日志模式。即修改數(shù)據(jù)庫時(shí)，不直接修改數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，而是將修改完的數(shù)據(jù)寫入日志中，并同步到磁盤上，這樣對其他讀進(jìn)程就沒有影響。如果數(shù)據(jù)庫崩潰，重啟后掃描日志文件，然后更新的數(shù)據(jù)庫中。為了提高效率，WAL日志模式提供checkpoint操作，來定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新操作。 文件格式的兼容性、讀和寫可以完全地并發(fā)執(zhí)行，不會互相阻塞、磁盤I/O行為更容易被預(yù)測。9. 簡述Android中數(shù)據(jù)存儲的幾種方式它的存儲方式也不外乎這幾種，按方式總體來分，也是文件，數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)。但從開發(fā)者的角度來講它可以分為以下五種方式： 1、 Shared Preferences：使用鍵值對存儲私有的簡單數(shù)據(jù)。2、 Internal Storage：在設(shè)備內(nèi)部存儲器中存儲私有數(shù)據(jù)3、 External Storage：在外部存儲器上存儲公共數(shù)據(jù)4、 SQLite Database ：利用數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)5、 Netwok Connection：通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器存儲數(shù)據(jù)10. 論述SQLite的頁緩沖管理SQLite緩存替換算法是LRU（Least Recently Used，最近最少使用算法）。實(shí)現(xiàn)比較簡單，主要是由兩部分組成：hash表。hash表主要是加快對緩存中數(shù)據(jù)頁的查找速度。hash表后面是一串鏈表，保存滿足該hash函數(shù)的所有的頁。SQLite是通過頁號來進(jìn)行hash操作的，hash完找到鏈表的頭結(jié)點(diǎn)，然后依次查找。LRU鏈表。LRU鏈表是通過SQLite操作hash表中的元素的來實(shí)現(xiàn)的。SQLite對hash表中頁進(jìn)行一次操作，就會將該頁放到LRU鏈表的頭部，因?yàn)樵擁撌亲罱畛Ｓ玫降?。如果緩存需要替換，則需要從LRU鏈表尾部取出，然后回寫到數(shù)據(jù)庫文件中。所以，在內(nèi)存中對頁的操作至少需要四個(gè)指針，兩個(gè)實(shí)現(xiàn)hash表的后續(xù)鏈表，兩個(gè)實(shí)現(xiàn)LRU鏈表。11. 論述SQLite的日志管理數(shù)據(jù)庫理論中，日志分三種：undo，redo，undoredo。undo日志：在修改DB文件前，將欲修改的DB內(nèi)容寫入日志redo日志：在修改DB文件前，將想做的修改動作寫入日志undoredo日志：在修改DB文件前，將DB原內(nèi)容跟想做的操作都寫入日志SQLite中，原始的日志模式就是undo日志模式。這種模式會增加很多的IO操作。想修改DB，必須先把原DB寫入日志，這就是IO，修改完DB，還需要對日志進(jìn)行IO。所以undo模式的IO操作比較多。SQLite中，另外的一種模式就是WAL機(jī)制，WAL（write ahead log）就是對redo日志機(jī)制的一種實(shí)現(xiàn)。簡單來說就是把想對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作的動作先都寫到日志里面，然后對DB進(jìn)行操作，操作完后，只把日志刷新的磁盤中，而不需要把DB在內(nèi)存中的部分刷新到磁盤里面，這樣，相對與undo日志機(jī)制，redo機(jī)制就使得IO操作在系統(tǒng)的安排下進(jìn)行（比如緩沖區(qū)替換等等），而不需要立即進(jìn)行IO操作。12. 描述SQLite中B+樹的用途及結(jié)構(gòu)SQLite采用的是B+樹來存儲表中的索引和數(shù)據(jù)。B樹的鍵及其值既存儲在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上，也存儲在葉節(jié)點(diǎn)上，所有的葉節(jié)點(diǎn)具有相同的深度。 B+樹作了些微改變，鍵和數(shù)據(jù)會存儲到葉節(jié)點(diǎn)上，并且按照鍵值排好序。而內(nèi)部節(jié)點(diǎn)只存儲鍵值。相當(dāng)于有兩條查找路徑。 SQLite從根葉開始創(chuàng)建B+樹，一般從頁1開始。它以獨(dú)立的頁來存儲樹節(jié)點(diǎn)，每頁一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這些頁要分內(nèi)部頁還是葉子頁。對于每個(gè)節(jié)點(diǎn)，任何項(xiàng)(數(shù)據(jù))及其鍵值組合成一個(gè)payload, 每頁都會預(yù)設(shè)一個(gè)payload值，當(dāng)實(shí)際的payload超過此值時(shí)，超出的字節(jié)就會填充到溢出頁，多余的payload會依次存儲到溢出頁形成的鏈表里。內(nèi)部頁和葉子頁都可以有溢出頁。B+樹模塊管理著所有的頁。13. 寫出三種通過SQLite語言擴(kuò)展使用SQLite的具體語言，以及在這些語言下使用SQLite數(shù)據(jù)庫的主要步驟和關(guān)鍵語句。Perl, Python, Ruby, Java, Tcl, and PHPPerl連接 為了驗(yàn)證安裝了SQLite驅(qū)動器，在Perl里使用DBI函數(shù)available_drivers()：use DBI; print Drivers: . join(, , DBI-available_drivers(), n; 你用標(biāo)準(zhǔn)DBI:connect函數(shù)連接一個(gè)數(shù)據(jù)庫： use DBI; my $dbh = DBI-connect( dbi:SQLite:dbname=foods.db, , , RaiseError = 1 ); $dbh-disconnect; 第二和第三個(gè)參數(shù)對應(yīng)于驅(qū)動器名和數(shù)據(jù)庫名。第三和第四個(gè)對應(yīng)用戶名和密碼，這些對SQLite不合適。Python如提到過的，在Python 2.5和更新版本里的內(nèi)建模塊被命名為sqlite3。如果使用單獨(dú)的源pysqlite包，它是在pysqlite2里。DB API模塊設(shè)置在dbapi2里。當(dāng)你同時(shí)正想著PySQLite版本號和SQLite版本號時(shí)，這個(gè)有時(shí)是混亂的。你用模塊的connect()函數(shù)連接數(shù)據(jù)庫，傳遞進(jìn)相關(guān)的名字或者你想打開的數(shù)據(jù)庫文件的完整文件路徑對于Python 2.5+中的內(nèi)建pysqlite，一個(gè)連接如下：import sqlite3 db = sqlite3.connect(foods.db) With the separately sourced package for pysqlite, your connect changes to the following: from pysqlite2 import dbapi2 as sqlite3 db = sqlite3.connect(foods.db) 一般的規(guī)則應(yīng)用：通過傳遞進(jìn)名字:memory:作為數(shù)據(jù)庫名，你能用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫；新的數(shù)據(jù)庫為新文件創(chuàng)建；等等。你能在包括的模塊里看到唯一真正的變種，pysqlite的各個(gè)源模塊是在輸入語義。從現(xiàn)在開始，我們將認(rèn)為你愉快地轉(zhuǎn)換到這種技術(shù)，該技術(shù)最好的適合了你使用pysqlite的偏愛方式。TCLSQLite擴(kuò)展位于sqlite3包，它必須用包請求指令裝載。為了連接