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SQLite 使用 B-tree 数据结构来存储表中的数据。每个表在 SQLite 中都有一个对应的 B-tree,用于存储表中的行数据。B-tree 是一种自平衡的树结构,能够高效地支持插入、删除和查找操作。SQLite 还使用页(Page)作为存储的基本单位,每个页的大小通常为 4KB。
此外,SQLite 使用日志文件(WAL 文件或回滚日志)来确保事务的原子性和持久性。日志文件记录了事务的修改操作,以便在发生崩溃时能够恢复数据。
本题详细解读
1. B-tree 数据结构
SQLite 使用 B-tree 来存储表中的数据。B-tree 是一种多路搜索树,能够保持数据的排序,并且支持高效的查找、插入和删除操作。每个表在 SQLite 中都有一个对应的 B-tree,表中的每一行数据都存储在 B-tree 的叶子节点中。
- 内部节点:存储键值和指向子节点的指针。
- 叶子节点:存储实际的表数据。
B-tree 的结构使得 SQLite 能够快速定位到特定的行数据,尤其是在处理大量数据时,B-tree 的平衡性保证了操作的效率。
2. 页(Page)结构
SQLite 将数据存储在页中,页是 SQLite 存储的基本单位。每个页的大小通常为 4KB,但可以根据需要进行调整。页可以分为以下几种类型:
- 表页:存储表的行数据。
- 索引页:存储索引数据。
- 自由页:未使用的页,可以用于存储新的数据。
页的管理由 SQLite 的存储引擎负责,存储引擎会根据需要分配和释放页,以优化存储空间的使用。
3. 日志文件
SQLite 使用日志文件来确保事务的原子性和持久性。日志文件记录了事务的修改操作,以便在发生崩溃时能够恢复数据。SQLite 支持两种日志模式:
回滚日志(Rollback Journal):在事务开始时,SQLite 会创建一个回滚日志文件,记录事务的修改操作。如果事务成功提交,回滚日志会被删除;如果事务失败或系统崩溃,SQLite 会使用回滚日志来回滚事务。
写前日志(Write-Ahead Logging, WAL):WAL 是一种更高效的日志模式,它将修改操作记录在 WAL 文件中,而不是直接修改数据库文件。WAL 模式允许多个读操作和一个写操作同时进行,提高了并发性能。
4. 数据库文件结构
SQLite 数据库通常存储在一个单一的文件中,文件的结构包括:
- 数据库头:包含数据库的元信息,如页大小、版本号等。
- B-tree 页:存储表和索引的数据。
- 自由页列表:记录未使用的页,以便在需要时重新分配。
SQLite 的文件结构设计得非常紧凑,能够在保证数据完整性的同时,提供高效的存储和检索性能。