SQLite入门与分析(八)---存储模型(2)
3、页面结构（page structure）
数据库文件分成固定大小的页面。SQLite通过B+tree模型来管理所有的页面。页面(page)分三种类型：要么是tree page，或者是overflow page，或者是free page。
3.1、Tree page structure
每个tree page分成许多单元(cell)，一个单元包含一个(或部分)payload。Cell是tree page进行分配或回收的基本单位。
一个tree page分成四个部分：
(1)The page header
(2)The cell content area
(3)The cell pointer array
(4)Unallocated space
Cell 指针数组与cell content相向增长。一个page header仅包含用来管理页面的信息，它通常位于页面的开始处(但是对于数据库文件的第一个页面，它开始第100个字节处，前100个字节包含文件头信息(file header))。
Structure of tree page header
| Offset |
Size |
Description |
| 0 |
1 |
Flags. 1: intkey, 2: zerodata, 4: leafdata, 8: leaf |
| 1 |
2 |
Byte offset to the first free block |
| 3 |
2 |
Number of cells on this page |
| 5 |
2 |
First byte of the cell content area |
| 7 |
1 |
Number of fragmented free bytes |
| 8 |
4 |
Right child (the Ptr(n) value). Omitted on leaves. |
Flag定义页面的格式：如果leaf位被设置，则该页面是一个叶子节点，没有孩子；如果zerodata位被设置，则该页面只有关键字，而没有数据；如果intkey位设置，则关键字是整型；如果leafdata位设置，则tree只存储数据在叶子节点。另外，对于内部页面(internal page)，header在第8个字节处包含指向最右边子节点的指针。
Cell位于页面的高端，而cell 指针数组位于页面的page header之后，cell指针数组包含0个或者多个的指针。每个指针占2个字节，表示在cell content区域的cell距页面开始处的偏移。页面Cell单元的数量位于偏移3处。
由于随机的插入和删除单元，将会导致一个页面上Cell和空闲区域互相交错。Cell内容区域(cell content area)中没有使用的空间收集起来形成一个空闲块链表，这些空闲块按照它们地址的升序排列。页面头1偏移处的2个字节指向空闲块链表的头。每一个空闲块至少4个字节，每个空闲块的开始4个字节存储控制信息：头2个字节指向下一个空闲块（0意味着没有下一个空闲块了），剩余的2个字节为该空闲块的大小。由于空闲块至少为4个字节大小，所以单元内容空间中的3个字节或更小的空间（叫做fragment）不能存在于空闲块列表中。所有碎片(fragment)的总的字节数将记录在页面头偏移为7的位置(所以太碎片最多为255个字节，在它达到最大值之前，页面会被整理)。单元内容区域的第一个字节记录在页面头偏移为5的地方。这个值为单元内容区域和未使用区域的分界线。
3.2、单元格式(Structure of a cell)
单元是变长的字节串。一个单元存储一个负载(payload)，它的结构如下：
Structure of a cell |
|
| Size |
Description |
| 4 |
Page number of the left child. Omitted if leaf flag bit is set. |
| var(1–9) |
Number of bytes of data. Omitted if the zerodata flag bit is set. |
| var(1–9) |
Number of bytes of key. Or the key itself if intkey flag bit is set. |
| * |
Payload |
| 4 |
First page of the overflow chain. Omitted if no overflow. |
对于内部页面，每个单元包含4个字节的左孩子页面指针；对于叶子页面，单元不需要孩子指针。接下来是数据的字节数，和关键字的长度，下图描述了单元格式：(a)一个单元的格式 (b)负载的结构。
3.3、溢出页面
小的元组能够存储在一个页面中，但是一个大的元组可能要扩展到溢出页面，一个单元的溢出页面形成一个单独的链表。每一个溢出页面(除了最后一个页面)全部填充数据(除了最开始处的4个字节)，开始处的4个字节存储下一个溢出页面的页面号。最后一个页面甚至可以只有一个字节的数据，但是一个溢出页面绝不会存储两个单元的数据。
溢出页面的格式：
3.4、实例分析
数据库为test.db，其中有一个表和索引如下：
CREATE TABLE episodes( id integer primary key,name text, cid int);
CREATE INDEX name_idx on episodes(name);
3.4.1、叶子页面格式分析：
Episodes表的根页面为第2个页面(此时episodes表只上一个页面)，表中的数据如下：
| sqlite> select * from episodes; 1|Cinnamon Babka2| 2|Mackinaw Peaches|1 3|Mackinaw Peaches|1 4|cat|1 5|cat|1 6|cat|1 7|cat|1 8|cat|1 9|cat|1 10|cat|1 11|cat|1 12|cat|1 13|cat2|40 14|hustcat|5 15|gloriazzz|41 16|eustcat|5 17|xloriazzz|41 |
下面为2号页面页面头(开始的8个字节)：
| Offset |
Size |
值 及含义 |
| 0 |
1 |
0x0D: 1: intkey, 2: zerodata, 4: leafdata, 8: leaf |
| 1 |
2 |
0x0000:第一个空闲块的偏移为0 |
| 3 |
2 |
0x0011:页面的单元数为17 |
| 5 |
2 |
0x031C:单元内容区的第一个字节的偏移(距页面起始位置) |
| 7 |
1 |
0x00：碎片字节数 |
| 8 |
4 |
Right child (the Ptr(n) value). Omitted on leaves. |
来看第2个页面的数据（0x400——0x7ff）：
页面头之后为cell指针数组，第一个cell的相对页面起始位置偏移为0x03EB，即文件的0x07EB。该单元的数据为：
0x13：数据的字节数，19个字节，即04 00 2B … 61 32。
0x01：关键字的字节数，对于整型，则为关键字本身，即1。
0x04：从该字节开始为payload，即记录。0x04为记录头的大小。
0x00：NULL，id字段的值，由于关键字保存在key size中，这里为NULL
0x2B：name字段值的长度，为字符串，长度为(43-13)/2=15。
0x00：NULL，第一条记录cid的值。
（注：共有3个页面，由于篇幅所限，这里就不贴上来了）
转自：http://www.cnblogs.com/hustcat