qinDB - 现代化轻量级关系型数据库

项目简介

qinDB 是一个现代化、轻量级的关系型数据库系统，专为学习和开发测试场景设计。它采用 C++20 和 Qt6 构建，提供了完整的 SQL 解析、执行引擎和数据库管理功能。

核心特性

🔍 完整的 SQL 解析器 - 支持词法分析、语法分析和 AST 生成
📊 60+ 种数据类型索引 - 支持整数、浮点数、字符串、日期时间、JSON、UUID等多种数据类型
🚀 高性能 B+ 树索引 - 基于泛型实现的 B+ 树，支持快速数据检索
📚 多种索引类型 - 支持哈希索引、复合索引、倒排索引（全文搜索）
🔐 用户认证系统 - 完整的用户管理和权限控制
🌐 网络服务器 - 支持 TCP/IP 连接的网络数据库服务，内置TLS加密
📝 详细日志记录 - 完整的系统日志和分析日志功能
🎯 交互式 CLI - 友好的命令行界面，支持多行 SQL 输入
💾 持久化存储 - 基于 WAL 的数据持久化机制
⚡ 查询优化器 - 基于成本模型的智能查询优化
🔄 事务支持 - 完整的ACID事务机制
💨 查询缓存 - 智能查询结果缓存，提升重复查询性能
📈 统计信息 - 自动收集表和索引统计信息，辅助查询优化
🛡️ 安全特性 - Argon2id密码哈希、TLS加密传输、SQL注入防护

新增功能 (v2.0)

⚡ 智能查询优化器 - 基于成本模型的查询计划优化，支持单表和多表连接优化
🔄 完整事务支持 - 支持BEGIN、COMMIT、ROLLBACK，保证ACID特性
💨 多级缓存系统 - 查询缓存和表缓存，显著提升重复查询性能
📚 丰富索引类型 - 除了B+树索引，新增哈希索引、复合索引、全文索引
📊 自动统计信息 - 自动收集和更新表/索引统计信息，辅助优化决策
💾 高级存储特性 - WAL日志、清理机制、空间回收
📤 数据导出功能 - 支持CSV、JSON等多种格式的数据导出

快速开始

系统要求

操作系统: Windows 10+, macOS 10.15+, Linux (glibc 2.31+)
编译器: MSVC 2019+, GCC 11+, Clang 13+
内存: 4GB RAM (推荐 8GB)
磁盘: 1GB 可用空间

编译安装

使用 CMake 编译

# 克隆项目
git clone https://github.com/programming666/qindb.git
cd qindb

# 创建构建目录
mkdir build && cd build

# 配置项目（需要 Qt6 开发环境）
cmake .. 

# 编译项目
cmake --build . --config Release --parallel 4

Windows 平台

# 使用 Visual Studio 开发者命令提示符
mkdir build
cd build
cmake ..
cmake build --build --config release

运行 qinDB

编译完成后，直接运行可执行文件：

./qindb

这将启动交互式数据库客户端：

╔═══════════════════════════════════════════════════════════╗
║                      qinDB v2.0.0                         ║
║                 现代化关系型数据库                        ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════╝

欢迎来到qinDB!
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功能特性

1. 数据库管理

-- 创建数据库
CREATE DATABASE mydb;

-- 删除数据库
DROP DATABASE mydb;

-- 切换数据库
USE DATABASE mydb;

-- 列出所有数据库
SHOW DATABASES;

2. 表操作

-- 创建表
CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100) NOT NULL,
    email VARCHAR(255) UNIQUE,
    age INT,
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

-- 查看表结构
DESCRIBE users;

-- 删除表
DROP TABLE users;

-- 列出所有表
SHOW TABLES;

3. 索引管理

-- 创建B+树索引（支持60+种数据类型）
CREATE INDEX idx_users_email ON users(email);
CREATE INDEX idx_users_age ON users(age);

-- 创建哈希索引
CREATE HASH INDEX idx_users_username ON users(username);

-- 创建复合索引
CREATE INDEX idx_users_name_age ON users(name, age);

-- 创建全文索引（倒排索引）
CREATE FULLTEXT INDEX idx_posts_content ON posts(content);

-- 删除索引
DROP INDEX idx_users_email;

4. 数据操作

-- 插入数据
INSERT INTO users (name, email, age) VALUES
    ('张三', 'zhangsan@example.com', 25),
    ('李四', 'lisi@example.com', 30);

-- 查询数据
SELECT * FROM users WHERE age > 27;
SELECT name, email FROM users ORDER BY name ASC;

-- 更新数据
UPDATE users SET age = 31 WHERE name = '李四';

-- 删除数据
DELETE FROM users WHERE age < 20;

5. 高级查询

-- 表连接
SELECT u.name, p.title
FROM users u
INNER JOIN posts p ON u.id = p.user_id;

-- 分组和聚合
SELECT age, COUNT(*) as count
FROM users
GROUP BY age
HAVING COUNT(*) > 1;

-- 限制结果
SELECT * FROM users ORDER BY created_at DESC LIMIT 10;

-- 全文搜索
SELECT * FROM posts 
WHERE MATCH(content) AGAINST('数据库优化');

-- 子查询优化
SELECT name FROM users 
WHERE id IN (SELECT user_id FROM orders WHERE amount > 1000);

6. 事务管理

-- 开始事务
BEGIN TRANSACTION;

-- 执行多个操作
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2;
INSERT INTO transactions (from_id, to_id, amount) VALUES (1, 2, 100);

-- 提交事务
COMMIT;

-- 回滚事务
ROLLBACK;

7. 用户管理

qinDB 提供了完整的用户管理系统，支持用户创建、密码修改、权限控制等功能。

默认管理员账户

系统初始化时会自动创建默认管理员：

用户名: admin
密码: admin (首次使用后建议修改)

创建用户

-- 创建普通用户
CREATE USER qin IDENTIFIED BY '123456';

-- 创建管理员用户
CREATE USER superuser IDENTIFIED BY 'strong_password' WITH ADMIN;

修改密码

-- 修改用户密码
ALTER USER admin IDENTIFIED BY 'new_secure_password';

删除用户

-- 删除用户
DROP USER qin;

注意: 不能删除最后一个管理员用户（系统保护机制）

8. 数据导出

-- 导出查询结果到CSV文件
EXPORT TO 'users.csv' DELIMITER ',' 
SELECT * FROM users;

-- 导出特定格式的数据
EXPORT TO 'report.json' FORMAT JSON
SELECT u.name, COUNT(p.id) as post_count 
FROM users u LEFT JOIN posts p ON u.id = p.user_id 
GROUP BY u.name;

查询用户信息

-- 切换到系统数据库
USE qindb;

-- 查看所有用户
SELECT * FROM users;

-- 查看管理员
SELECT username, created_at FROM users WHERE is_admin = 1;

-- 查看激活的用户
SELECT username FROM users WHERE is_active = 1;

权限管理

-- 授予用户对数据库的所有权限
GRANT ALL ON database_name TO username;

-- 授予查询权限
GRANT SELECT ON database_name.table_name TO username;

-- 撤销权限
REVOKE ALL ON database_name FROM username;

密码安全

加密算法: Argon2id (内存成本 65536 KB, 3 次迭代, 4 线程)
密码强度: 系统会对非管理员用户的密码进行强度检查
最佳实践: 建议使用至少 12 个字符，包含大小写字母、数字和特殊字符

配置说明

qinDB 使用 qindb.ini 文件进行配置：

[Output]
VerboseOutput=false          # 是否显示详细分析信息
AnalysisLogEnabled=false     # 是否启用分析日志
AnalysisLogPath=qindb_analysis.log  # 分析日志路径
ShowResults=true            # 是否显示查询结果
ShowSummary=true            # 是否显示简要信息

[SystemLog]
LogPath=qindb.log           # 系统日志路径
ConsoleOutput=true          # 是否输出日志到控制台

[Database]
BufferPoolSize=1024         # 缓冲池大小（页数）
DefaultDbPath=qindb.db      # 默认数据库路径
EnableTransaction=true      # 是否启用事务支持
WalEnabled=true            # 是否启用WAL日志

[Cache]
QueryCacheEnabled=true      # 是否启用查询缓存
QueryCacheSize=100         # 查询缓存最大条目数
QueryCacheMemory=64        # 查询缓存最大内存(MB)
QueryCacheTTL=300          # 查询缓存过期时间(秒)
TableCacheEnabled=true     # 是否启用表缓存
TableCacheSize=50          # 表缓存最大数量

[Network]
Enabled=true                # 是否启用网络服务器
Address=0.0.0.0             # 服务器监听地址
Port=24678                  # 服务器端口
MaxConnections=1000         # 最大连接数
TlsEnabled=false           # 是否启用TLS加密
AutoGenerateCerts=true     # 是否自动生成证书

[Optimizer]
EnableCostOptimizer=true    # 是否启用成本优化器
AutoUpdateStatistics=true  # 是否自动更新统计信息
StatisticsSampleRate=0.1   # 统计信息采样率

TLS 加密与证书生成

功能概述：服务器支持 TLS 加密连接，并内置自签名证书生成，完全使用 C++ 实现，不依赖外部命令。
平台实现：
- Windows 使用 CryptoAPI 生成 RSA 密钥与自签名 X.509 证书；代码参考 src/network/certificate_generator.cpp:28。
- Linux 使用 OpenSSL C API 生成 RSA 密钥与自签名 X.509 证书；代码参考 src/network/certificate_generator.cpp:210。
服务器启用 TLS：

#include "qindb/server.h"

qindb::Server server(dbManager, authManager);
// 若证书/私钥不存在且 autoGenerate=true，将自动生成并保存
server.enableTLS("server_cert.pem", "server_key.pem", /*autoGenerate=*/true);
server.start("0.0.0.0", 24678);

自动生成与加载流程：实现入口见 src/network/server.cpp:92；具体生成调用 TLSConfig::generateSelfSigned（src/network/tls_config.cpp:76），最终落盘通过 TLSConfig::saveToFiles。
构建依赖：
- Windows：无需额外安装；链接系统库 Crypt32、Advapi32（CMake 已配置）。
- Linux：需要 OpenSSL 开发库；示例安装命令：

# Debian/Ubuntu
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y libssl-dev

# CentOS/RHEL
sudo yum install -y openssl-devel

CMake 链接示例（已在项目中按平台自动配置）：

target_link_libraries(qindb PRIVATE
    Qt::Core Qt::Network
    $<$<BOOL:${WIN32}>:Crypt32>
    $<$<BOOL:${WIN32}>:Advapi32>
    $<$<BOOL:${UNIX}>:OpenSSL::Crypto>
    $<$<BOOL:${UNIX}>:OpenSSL::SSL>
)

测试验证：
- 运行 TLS 相关测试用例（名称已注册到 CTest）：

ctest -R test_tls_handshake -C Release --output-on-failure
ctest -R test_tls_handshake_simple -C Release --output-on-failure
ctest -R test_ssl_error_handler -C Release --output-on-failure

技术架构

核心组件

Lexer (lexer.h/cpp) - 词法分析器，将 SQL 字符串分解为 Token
Parser (parser.h/cpp) - 语法分析器，生成抽象语法树 (AST)
Executor (executor.h/cpp) - 查询执行引擎，执行 AST 操作
Catalog (catalog.h/cpp) - 元数据管理，存储表结构信息
BufferPool (buffer_pool_manager.h/cpp) - 缓冲池管理，提高 I/O 性能
DiskManager (disk_manager.h/cpp) - 磁盘管理，负责数据持久化
B+ Tree (bplus_tree.h/cpp) - 索引结构，支持高效数据检索
AuthManager (auth_manager.h/cpp) - 用户认证和权限管理

数据流程

graph LR
    A[SQL 输入] --> B[Lexer 词法分析]
    B --> C[Parser 语法分析]
    C --> D[AST 抽象语法树]
    D --> E[Executor 执行引擎]
    E --> F[Catalog 元数据]
    E --> G[BufferPool 缓冲池]
    E --> H[DiskManager 磁盘管理]
    F --> I[B+ Tree 索引]
    G --> J[物理存储]

索引支持的数据类型

qinDB 支持以下 60+ 种数据类型的索引：

整数类型: INT, BIGINT, SMALLINT, TINYINT, SERIAL
浮点类型: FLOAT, DOUBLE, REAL, DECIMAL
字符串类型: VARCHAR, CHAR, TEXT, NVARCHAR
日期时间: DATE, TIMESTAMP, DATETIME
其他类型: BOOLEAN, JSON, UUID 等

特别提示：

请不要强制停止数据库进程，这会导致数据库损坏！

开发指南

项目结构

qindb/
├── include/           # 头文件目录
│   └── qindb/         # 核心头文件
├── src/              # 源代码目录
│   ├── auth/         # 认证相关
│   ├── catalog/      # 元数据管理
│   ├── executor/     # 执行引擎
│   ├── index/        # 索引实现
│   ├── storage/      # 存储引擎
│   └── utils/        # 工具类
├── tests/            # 测试代码
├── docs/             # 文档
├── build/            # 构建目录
├── main.cpp          # 主程序入口
└── qindb.ini         # 配置文件

测试

运行单元测试：

./build/qindb_tests.exe

贡献指南

我们欢迎社区贡献！请遵循以下步骤：

Fork 项目 到你的 GitHub 账户
创建功能分支：git checkout -b feature/your-feature
提交更改：git commit -m 'Add some feature'
推送到分支：git push origin feature/your-feature
创建 Pull Request

代码规范

使用 C++20 标准
遵循 Google C++ 代码规范
添加适当的注释和文档
确保通过所有测试

许可证

本项目采用 RPL v2.0 (互惠公共许可) 许可证，允许商业使用，详见 LICENSE 文件。

许可证变更说明

从 v2.0 版本开始，本项目移除了商业使用限制，允许用户自由地将qinDB用于商业目的，无需额外授权。这一变更旨在促进项目的广泛应用和社区发展。

本项目使用以下LGPL许可的组件：

组件名称：Qt Core 模块

版本：6.10

来源：https://www.qt.io/

许可证：GNU Lesser General Public License v3.0

许可证文本：见 LICENSE.LGPL 文件

声明：本项目通过动态链接使用该模块，用户可自由替换为兼容版本

组件名称：Qt Network 模块

版本：6.10

来源：https://www.qt.io/

许可证：GNU Lesser General Public License v3.0

许可证文本：见 LICENSE.LGPL 文件

声明：本项目通过动态链接使用该模块，用户可自由替换为兼容版本

替换说明

本项目通过CMake的target_link_libraries动态链接Qt库：

target_link_libraries(qindb
    PRIVATE
        Qt::Core
        Qt::Network
)

联系方式

邮箱：mailto:contact@qinyining.cn

项目主页: https://github.com/programming666/QinDB
问题反馈: https://github.com/programming666/QinDB/issues

致谢

感谢所有为 qinDB 做出贡献的开发者和测试者！

qinDB - 让数据库开发变得更简单 🚀

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 29 Commits
.vscode		.vscode
include/qindb		include/qindb
src		src
tests		tests
.gitignore		.gitignore
CMakeLists.txt		CMakeLists.txt
LICENSE		LICENSE
LICENSE.LGPL		LICENSE.LGPL
README.md		README.md
THIRD_PARTY_NOTICES		THIRD_PARTY_NOTICES
icon.png		icon.png
main.cpp		main.cpp
qindb.ini		qindb.ini

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核心特性

新增功能 (v2.0)

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使用 CMake 编译

Windows 平台

运行 qinDB

功能特性

1. 数据库管理

2. 表操作

3. 索引管理

4. 数据操作

5. 高级查询

6. 事务管理

7. 用户管理

默认管理员账户

创建用户

修改密码

删除用户

8. 数据导出

查询用户信息

权限管理

密码安全

配置说明

TLS 加密与证书生成

技术架构

核心组件

数据流程

索引支持的数据类型

特别提示：

开发指南

项目结构

测试

贡献指南

代码规范

许可证

许可证变更说明

替换说明

联系方式

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