SQLite体系架构

SQLite采用模块设计，其架构图如下所示：

SQLite架构

接口(Interface)

接口由SQLite C API组成，外部通过JDBC等连接SQLite，最后也是调用这些C API进行操作。

编译器(Compiler)

在编译器中，分词器（Tokenizer）和分析器(Parser)对SQL进行语法检查，然后把它转化为底层能更方便处理的分层的数据结构---语法树，然后把语法树传给代码生成器(code generator)进行处理。而代码生成器根据它生成一种针对SQLite的汇编代码，最后由虚拟机(Virtual Machine)执行。

• 词法分析器(Tokenizer)

当执行一个包含SQL语句的字符串时，接口程序要把这个字符串传递给tokenizer。Tokenizer的任务是把原有字符串分割成一个个标识符（token），并把这些标识符传递给解析器。Tokenizer是用手工编写的，在C文件tokenize.c中。

• 语法分析器(Parser)

语法分析器的工作是在指定的上下文中赋予标识符具体的含义。SQLite的语法分析器使用Lemon LALR(1)分析程序生成器来产生，Lemon做的工作与YACC/BISON相同，但它使用不同的输入句法，这种句法更不易出错。Lemon还产生可重入的并且线程安全的语法分析器。Lemon定义了非终结析构器的概念，当遇到语法错误时它不会泄露内存。驱动Lemon的源文件可在parse.y中找到。

• 代码生成器(Code Generator)

语法分析器在把标识符组装成完整的SQL语句后，就调用代码生成器产生虚拟机代码

虚拟机(Virtual Machine)

架构中最核心的部分是虚拟机，或者叫做虚拟数据库引擎(Virtual Database Engine,VDBE)。它和Java虚拟机相似，解释执行字节代码。VDBE的字节代码由128个操作码(opcodes)构成，它们主要集中在数据库操作。它的每一条指令都用来完成特定的数据库操作(比如打开一个表的游标)或者为这些操作栈空间的准备(比如压入参数)。总之，所有的这些指令都是为了满足SQL命令的要求。

后端(Back-End)

后端由B-树(B-tree)，页缓存(page cache，pager)和操作系统接口(即系统调用)构成。B-tree和page cache共同对数据进行管理。B-tree的主要功能就是索引，它维护着各个页面之间的复杂的关系，便于快速找到所需数据。而pager的主要作用就是通过OS接口在B-tree和Disk之间传递页面。

• B-树(B-Tree)

一个SQLite数据库使用B-树的形式存储在磁盘上，B-树的实现位于源文件btree.c中。数据库中的每个表和索引使用一棵单独的B-树，所有的B-树存放在同一个磁盘文件中。文件格式的细节被记录在btree.c开头的备注里。B-树子系统的接口在头文件btree.h中定义。

• 页面高速缓存（Page Cache）

B-树模块以固定大小的数据块形式从磁盘上请求信息，默认的块大小是1024个字节，但是可以在512和65536个字节之间变化。页面高速缓存负责读、写和缓存这些数据块。页面高速缓存还提供回滚和原子提交的抽象，并且管理数据文件的锁定。B-树驱动模块从页面高速缓存中请求特定的页，当它想修改页面、想提交或回滚当前修改时，它也会通知页面高速缓存。页面高速缓存处理所有麻烦的细节，以确保请求能够快速、安全而有效地被处理。
页面高速缓存的代码实现被包含在单一的C源文件pager.c中。页面高速缓存子系统的接口在头文件pager.h中定义。

OS接口

为了在POSIX和Win32操作系统之间提供移植性，SQLite使用一个抽象层来提供操作系统接口。OS抽象层的接口在os.h中定义，每种支持的操作系统有各自的实现：Unix使用os_unix.c，Windows使用os_win.c，等等。每个特定操作系统的实现通常都有自己的头文件，如os_unix.h, os_win.h等。

参考资料

• SQLite剖析之体系结构