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DBPA · 13.2

语言处理层与数据存取层

把 SQL 集合操作逐步转换为记录存取动作

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学习目标

完成本节后，你应该能够

  1. 01区分 DDL、DML 和 DCL 的处理重点
  2. 02说明数据字典如何支持名称解析、权限、约束和视图消解
  3. 03按顺序描述 DML 的分析、检查、优化和逐步束缚
  4. 04说明数据存取层向上提供元组原语、向下依赖缓冲区接口
  5. 05区分记录存取、事务、日志、控制信息、排序合并、路径维护和封锁子系统
  6. 06用更新索引的例子说明存取路径为何必须同步维护
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LEARNING OBJECTIVES
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语言处理层把用户语言转换成内部调用

三类数据库语言进入同一套分层处理

DDL、DML 与 DCL 经语言处理层进入内部调用

DDL

CREATE TABLE、CREATE VIEW：形成内部表示并登记数据字典

DML

SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE：检查、消解、优化并逐步束缚

DCL

GRANT、REVOKE：登记权限定义，并参与执行时授权判断

Takeaway

三类语言都在语言处理层汇合，但 DDL、DML 和 DCL 的处理重点不同

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LANGUAGE PROCESSING
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DML 的四步束缚把集合表达变成记录原语

案例：SELECT Sno, Grade FROM HonorStudent WHERE Sno = '20180003'

DML 从 SQL 经过检查和优化变成记录存取原语
  1. 01分析与名称转换：把外部名称转换为内部名称
  2. 02字典检查与视图消解：检查语义、权限和约束，把视图转换为基本表操作
  3. 03选择存取方案：依据统计、索引和存储信息选择存取路径
  4. 04绑定记录原语：把集合操作落实为 FIND、NEXT、GET 等元组调用
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DML BINDING
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数据字典支撑语句的语义、权限和完整性检查

静态检查和执行时检查共同维护正确性；视图消解还要先读取视图定义

检查环节依据处理时机典型问题
词法／语法SQL 语言规则分析阶段语句结构错误
名称与语义关系、属性和类型定义处理阶段对象不存在或类型不符
权限用户与权限定义处理阶段，必要时运行时无权读取或更新
完整性约束和当前数据状态静态检查与执行时检查主码、参照或动态规则冲突
视图消解视图定义绑定前转换把视图操作转换为基本表操作
Takeaway

名称、类型和部分范围可在处理阶段检查；主码、参照完整性和动态规则通常还要在写操作执行时验证

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DATA DICTIONARY CHECKS
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数据存取层按元组落实执行方案

向上提供记录／元组接口，向下依赖系统缓冲区的页面和存储器接口

Takeaway

向上提供一次一个元组的导航式接口，逻辑存取路径可以是文件或索引；向下依赖缓冲区接口，不直接暴露物理块

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DATA ACCESS LAYER
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记录存取原语与事务原语组成执行接口

记录原语面向单个元组和逻辑存取路径；事务原语负责边界，不暴露物理块

定位与扫描

FIND、FIRST、NEXT、PRIOR、LAST

读取与更新

GET、INSERT、DELETE、REPLACE

事务边界

BEGIN TRANSACTION、COMMIT、ROLLBACK

Takeaway

前两组负责记录访问，事务原语负责事务边界；逐步束缚把集合语句转换为有顺序的调用序列，结果取决于语义和存取路径

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ACCESS PRIMITIVES
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记录访问需要多个子系统协作

数据存取层由多个职责不同的子系统组成

子系统核心职责协作对象
记录存取与事务管理元组查找、更新和事务边界缓冲区、日志
日志登记写入日志并支持 UNDO／REDO事务管理、恢复
控制信息管理读取数据字典和控制信息语言处理层
排序／合并有序输出、连接预处理和索引建立记录与路径
存取路径维护更新数据时保持索引一致数据更新
封锁子系统并发控制和锁表管理事务管理
Takeaway

更新带索引的记录时，记录存取与事务管理、封锁、路径维护和日志登记共同协作

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FUNCTION SUBSYSTEMS
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相关索引必须与表数据保持同一状态

更新元组时若遗漏相关索引维护，会产生错误存取路径

Takeaway

修改索引键时必须同步更新索引项；修改非索引属性时索引项可能不变。路径维护保证数据可访问，日志支持恢复，封锁支持并发，排序／合并支持有序输出和中间运算

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PATH MAINTENANCE
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本节回顾

语言处理层负责检查、消解和优化；数据存取层负责按记录执行并维护事务边界

检查

名称、权限、约束和视图消解

束缚

集合语句变成 FIND、GET、NEXT 等记录调用，并通过上下层接口传递

子系统

记录、事务、日志、排序、路径和封锁子系统共同完成一致的执行

Takeaway

视图查询 → 数据字典检查与视图消解 → FIND、GET、NEXT → 数据存取子系统协作；更新索引键时由路径维护保持表与索引一致

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RECAP
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本节知识地图

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KNOWLEDGE MAP
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本节问题

  1. 01给定 HonorStudent 视图查询，如何按顺序完成分析、检查、视图消解、优化和束缚？
  2. 02数据字典怎样支持名称、权限、完整性检查和视图消解？
  3. 03FIND、GET、NEXT 如何把集合请求变成记录访问？
  4. 04数据存取层的上下层接口连接什么？逻辑存取路径有何作用？
  5. 05ORDER BY 或连接何时需要排序／合并？
  6. 06更新索引键时，记录、事务、封锁、日志和路径维护如何协作？
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