所有應用軟體之中，資料庫可能是最複雜的。
mysql的手冊有3000多頁，postgresql的手冊有2000多頁，oracle的手冊更是比它們相加還要厚。
但是，自己寫乙個最簡單的資料庫，做起來並不難。reddit上面有乙個帖子，只用了幾百個字，就把原理講清楚了。下面是我根據這個帖子整理的內容。
一、資料以文字形式儲存
第一步，就是將所要儲存的資料，寫入文字檔案。這個文字檔案就是你的資料庫。
為了方便讀取，資料必須分成記錄，每一條記錄的長度規定為等長。比如，假定每條記錄的長度是800位元組，那麼第5條記錄的開始位置就在3200位元組。
大多數時候，我們不知道某一條記錄在第幾個位置，只知道主鍵(primary key)的值。這時為了讀取資料，可以一條條比對記錄。但是這樣做效率太低，實際應用中，資料庫往往採用b樹(b-tree)格式儲存資料。
二、什麼是b樹？
要理解b樹，必須從二叉查詢樹(binary search tree)講起。
二叉查詢樹是一種查詢效率非常高的資料結構，它有三個特點。
(1)每個節點最多只有兩個子樹。
(2)左子樹都為小於父節點的值，右子樹都為大於父節點的值。
(3)在n個節點中找到目標值，一般只需要log(n)次比較。
二叉查詢樹的結構不適合資料庫，因為它的查詢效率與層數相關。越處在下層的資料，就需要越多次比較。極端情況下，n個資料需要n次比較才能找到目標值。對於資料庫來說，每進入一層，就要從硬碟讀取一次資料，這非常致命，因為硬碟的讀取時間遠遠大於資料處理時間，資料庫讀取硬碟的次數越少越好。
b樹是對二叉查詢樹的改進。它的設計思想是，將相關資料盡量集中在一起，以便一次讀取多個資料，減少硬碟操作次數。
b樹的特點也有三個。
(1)乙個節點可以容納多個值。比如上圖中，最多的乙個節點容納了4個值。
(2)除非資料已經填滿，否則不會增加新的層。也就是說，b樹追求"層"越少越好。
(3)子節點中的值，與父節點中的值，有嚴格的大小對應關係。一般來說，如果父節點有a個值，那麼就有a+1個子節點。比如上圖中，父節點有兩個值(7和16)，就對應三個子節點，第乙個子節點都是小於7的值，最後乙個子節點都是大於16的值，中間的子節點就是7和16之間的值。
這種資料結構，非常有利於減少讀取硬碟的次數。假定乙個節點可以容納100個值，那麼3層的b樹可以容納100萬個資料，如果換成二叉查詢樹，則需要20層！假定作業系統一次讀取乙個節點，並且根節點保留在記憶體中，那麼b樹在100萬個資料中查詢目標值，只需要讀取兩次硬碟。
三、索引
資料庫以b樹格式儲存，只解決了按照"主鍵"查詢資料的問題。如果想查詢其他字段，就需要建立索引(index)。
所謂索引，就是以某個欄位為關鍵字的b樹檔案。假定有一張"雇員表"，包含了員工號(主鍵)和姓名兩個字段。可以對姓名建立索引檔案，該檔案以b樹格式對姓名進行儲存，每個姓名後面是其在資料庫中的位置(即第幾條記錄)。查詢姓名的時候，先從索引中找到對應第幾條記錄，然後再從**中讀取。
這種索引查詢方法，叫做"索引順序訪問方法"(indexed sequential access method)，縮寫為isam。它已經有多種實現(比如c-isam庫和d-isam庫)，只要使用這些**庫，就能自己寫乙個最簡單的資料庫。
四、高階功能
部署了最基本的資料訪問(包括索引)以後，還可以實現一些高階功能。
(1)sql語言是資料庫通用操作語言，所以需要乙個sql解析器，將sql命令解析為對應的isam操作。
(2)資料庫連線(join)是指資料庫的兩張表通過"外來鍵"，建立連線關係。你需要對這種操作進行優化。
(3)資料庫事務(transaction)是指批量進行一系列資料庫操作，只要有一步不成功，整個操作都不成功。所以需要有乙個"操作日誌"，以便失敗時對操作進行回滾。
(4)備份機制：儲存資料庫的副本。
(5)遠端操作：使得使用者可以在不同的機器上，通過tcp/ip協議運算元據庫。
原文出處：
乙個最簡單的寫檔案和乙個讀檔案的例子
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