作者：?阮一峰? ?http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/07/database_implementation.html
所有應(yīng)用軟件之中，數(shù)據(jù)庫可能是最復(fù)雜的嗜愈。
MySQL的手冊有3000多頁赞季，PostgreSQL的手冊有2000多頁凯肋，Oracle的手冊更是比它們相加還要厚习贫。
但是粟害，自己寫一個最簡單的數(shù)據(jù)庫甚疟，做起來并不難。Reddit上面有一個帖子金麸，只用了幾百個字擎析，就把原理講清楚了。下面是我根據(jù)這個帖子整理的內(nèi)容。
一揍魂、數(shù)據(jù)以文本形式保存
第一步桨醋，就是將所要保存的數(shù)據(jù)，寫入文本文件现斋。這個文本文件就是你的數(shù)據(jù)庫喜最。
為了方便讀取，數(shù)據(jù)必須分成記錄庄蹋，每一條記錄的長度規(guī)定為等長瞬内。比如，假定每條記錄的長度是800字節(jié)限书，那么第5條記錄的開始位置就在3200字節(jié)虫蝶。
大多數(shù)時候，我們不知道某一條記錄在第幾個位置倦西，只知道主鍵（primary key）的值能真。這時為了讀取數(shù)據(jù)，可以一條條比對記錄调限。但是這樣做效率太低舟陆，實際應(yīng)用中误澳，數(shù)據(jù)庫往往采用B樹（B-tree）格式儲存數(shù)據(jù)耻矮。
二、什么是B樹忆谓？
要理解B樹裆装，必須從二叉查找樹（Binary search tree）講起。
二叉查找樹是一種查找效率非常高的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)倡缠，它有三個特點哨免。
二叉查找樹的結(jié)構(gòu)不適合數(shù)據(jù)庫，因為它的查找效率與層數(shù)相關(guān)昙沦。越處在下層的數(shù)據(jù)琢唾，就需要越多次比較。極端情況下盾饮，n個數(shù)據(jù)需要n次比較才能找到目標值采桃。對于數(shù)據(jù)庫來說，每進入一層丘损，就要從硬盤讀取一次數(shù)據(jù)普办，這非常致命，因為硬盤的讀取時間遠遠大于數(shù)據(jù)處理時間徘钥，數(shù)據(jù)庫讀取硬盤的次數(shù)越少越好衔蹲。
B樹是對二叉查找樹的改進。它的設(shè)計思想是呈础，將相關(guān)數(shù)據(jù)盡量集中在一起舆驶，以便一次讀取多個數(shù)據(jù)橱健，減少硬盤操作次數(shù)。
B樹的特點也有三個沙廉。
這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)畴博，非常有利于減少讀取硬盤的次數(shù)。假定一個節(jié)點可以容納100個值蓝仲，那么3層的B樹可以容納100萬個數(shù)據(jù)俱病，如果換成二叉查找樹，則需要20層袱结！假定操作系統(tǒng)一次讀取一個節(jié)點亮隙，并且根節(jié)點保留在內(nèi)存中，那么B樹在100萬個數(shù)據(jù)中查找目標值垢夹，只需要讀取兩次硬盤溢吻。
三、索引
數(shù)據(jù)庫以B樹格式儲存果元，只解決了按照"主鍵"查找數(shù)據(jù)的問題促王。如果想查找其他字段，就需要建立索引（index）而晒。
所謂索引蝇狼，就是以某個字段為關(guān)鍵字的B樹文件。假定有一張"雇員表"倡怎，包含了員工號（主鍵）和姓名兩個字段迅耘。可以對姓名建立索引文件监署，該文件以B樹格式對姓名進行儲存颤专，每個姓名后面是其在數(shù)據(jù)庫中的位置（即第幾條記錄）。查找姓名的時候钠乏，先從索引中找到對應(yīng)第幾條記錄栖秕，然后再從表格中讀取。
這種索引查找方法晓避，叫做"索引順序存取方法"（Indexed Sequential Access Method）簇捍，縮寫為ISAM。它已經(jīng)有多種實現(xiàn)（比如C-ISAM庫和D-ISAM庫）够滑，只要使用這些代碼庫垦写，就能自己寫一個最簡單的數(shù)據(jù)庫。
四彰触、高級功能
部署了最基本的數(shù)據(jù)存忍萃丁（包括索引）以后，還可以實現(xiàn)一些高級功能。
（1）SQL語言是數(shù)據(jù)庫通用操作語言分蓖，所以需要一個SQL解析器尔艇，將SQL命令解析為對應(yīng)的ISAM操作。
（2）數(shù)據(jù)庫連接（join）是指數(shù)據(jù)庫的兩張表通過"外鍵"么鹤，建立連接關(guān)系终娃。你需要對這種操作進行優(yōu)化。
（3）數(shù)據(jù)庫事務(wù)（transaction）是指批量進行一系列數(shù)據(jù)庫操作蒸甜，只要有一步不成功棠耕，整個操作都不成功。所以需要有一個"操作日志"柠新，以便失敗時對操作進行回滾窍荧。
（4）備份機制：保存數(shù)據(jù)庫的副本。
（5）遠程操作：使得用戶可以在不同的機器上恨憎，通過TCP/IP協(xié)議操作數(shù)據(jù)庫蕊退。
（完）
