Berkeley DB (二)-- Access Method

Berkeley DB -- Access Method Configuration




Hash or Btree?

Hash 和 Btree方法应该被用于当逻辑记录号不是用来做主键对数据访问的情况。（如果逻辑记录号是一个secondary key，用来对数据进行访问，Btree方法是一个可能的选择，因为它支持通过一个键和一个记录号来同时的访问。）

Btrees中的键是按一定的秩序来存放的。Btrees应该被用于那些keys存在某种关系的时候。例如用时间做keys，当现在访问8AM时间戳的时候，可能下一个就访问9AM时间戳。也就是在排列顺序中附近的（near）。再比如，用names做keys，我们也许要访问那些有相同last name的，Btrees仍然是一个不错的选择。

在小的数据设置上，Hash 和 Btree在性能表现上没什么差别。在那儿，所有的，或大部分数据设置被放在了cache里面。

尽管如此，当一个一数据设置足够大的时候，会有一些重要的数据页再也装不进cache里了。这种情况下，我们上面讨论的btree在性能表现上就很重要了。
例如，因为在hash中没有排列顺序中附近的机制。所以，cache在Btree中通常比Hash中更有效。Btree方法将产生更少的I/O调用。

尽管如此，当一个数据设置更大的时候，hash访问方法能赢过btree方法。原因是btree比hash数据库包含了更多的元数据页。
数据设置可以变的非常大，以至于元数据开始支配整个cache。如果这种事情发生，Btree将不得不对每次请求都进行一次I/O操作。Cache中几乎没有地方再放置那些真正的数据页了，失去了cache的意义。而因为hash有很少的元数据，可以它的cache照样可以用来放置那些数据页，起到cahche的作用。

当一个数据更更大的时候，以至于每个随机请求，hash和btree几乎都要进行一次I/O操作的时候。在这中情况下，实际上hash只要遍历少树几个内部页（internal pages）就差不多能找到，所以这也是hash在性能上的一个优势。

应用程序对数据的访问式样也极大的影响这些行为。例如，延着光标往下遍历的话，每次I/O操作到cache中的数据，将满足接下来的很多数据请求。

如果数据设置只是比cache大一点，我们还是条件使用Btree，如果你实在有太大的数据设置，hash也许会更好一些。db_stat公用程序是一个有用的工具，用来监视，你的cache表现的怎么样。

总结：
其实到这你应该能看出来，btree是在数据不是很大的时候是很优秀的，在更大的时候，由于元数据占用太多cache的原因，导致性能下降，落后与hash了，而不是说hash能超过它。所以能在元数据占用cache不是太多以前，也就是你的cache足够大，使用btree只最好的选择。当然，如果每次访问的数据都是随机的没有什么次序，也不是near的，那用btree也没什么优势了。

针对我们的应用我只讨论了 Hash or Btree?。Queue or Recno?我就不再讨论了。



选择一个页的大小：
太大了会产生很多不必要的i/o，而且影响并发性，因为Btree, Hash and Recn都是对页上锁。太小了会使用溢出页，大量使用溢出页会严重影响性能。所以一般
页的大小都选择和文件系统的I/O块，大小相等。



选择一个cache大小：
要设置的足够大，至少能满足一次操作的数据。如果你的cache设的太小，每个新页将要强迫换出least-recently-used page。
Berkeley DB将要重新读一次树的root page对于每次数据库请求。当然cache也不是越大越好，当cache大小增长到一个特定的点时，再增加就不会对性能有什么提高了。当到达这个点时，两件事情发生了。Cache足够大以至于，几乎所有的请求都不用再访问磁盘了就能从cache中得到信息。或则是你的应用程序做一些确实很随机的访问，因此再增加cache对于下一个请求也不会有什么性能上的提高了。第二种情况发生的概率很小，因为几乎所有的应用，都显示了一些，请求的相关联性。
如果cache设定的超过了操作系统的能力，将会使用交换分区，频繁换入换出，会很影响性能。


Berkeley DB -- Access Method Wrapup



觉得有必要先把DBT结构放在这。方便后面看。
typedef struct {
void *data;
u_int32_t size;
u_int32_t ulen;
u_int32_t dlen;
u_int32_t doff;
u_int32_t flags;
} DBT;

1. 数据对齐
Berkeley DB没有为以DBT为参数的，返回的data/key对，或回调函数的字节对齐提供任何保证。
应用程序有责任对齐任何需要对齐的。DB_DBT_MALLOC, DB_DBT_REALLOC 和 DB_DBT_USERMEM标志可能被用来对齐存储在内存中的返回项。

2. 在bulk中取回数据
当从数据库中取回大量记录的时候，那些方法调用经常影响性能。Berkeley DB提供bulk取数据接口，它能有效的提高一些应用持续的性能要使用bulk，必须先为DB->get或DBcursor->c_get指定一个buffer。这个在c api中的实现是通过设置DBT结构的data和ulen域还有flag域被设为DB_DBT_USERMEM来引用应用程序的buffer。DB_MULTIPLE或DB_MULTIPLE_KEY 需要指定给DB->get或 DBcursor->c_get方法, 以使多条记录被返回到指定的buffer中。这两个标志的区别请看手册。
下面函数只看红色标出部分就可以了。示范如何使用bulk。
...................................................................................
int rec_display(DB *dbp)
{
DBC *dbcp;
DBT key, data;
size_t retklen, retdlen;
char *retkey, *retdata;
int ret, t_ret;
void *p;
memset(&key, 0, sizeof(key));
memset(&data, 0, sizeof(data));
/* Review the database in 5MB chunks. */
#define BUFFER_LENGTH (5 * 1024 * 1024)
if ((data.data = malloc(BUFFER_LENGTH)) == NULL)
return (errno);
data.ulen = BUFFER_LENGTH;
data.flags = DB_DBT_USERMEM;
/* Acquire a cursor for the database. */
if ((ret = dbp->cursor(dbp, NULL, &dbcp, 0)) != 0) {
dbp->err(dbp, ret, "DB->cursor");
free(data.data);
return (ret);
}
for (;;) {
/*
  * Acquire the next set of key/data pairs. This code does
  * not handle single key/data pairs that won't fit in a
  * BUFFER_LENGTH size buffer, instead returning DB_BUFFER_SMALL
  * to our caller.
  */
if ((ret = dbcp->c_get(dbcp,
    &key, &data, DB_MULTIPLE_KEY | DB_NEXT)) != 0) {
  if (ret != DB_NOTFOUND)
  dbp->err(dbp, ret, "DBcursor->c_get");
  break;
}
for (DB_MULTIPLE_INIT(p, &data);;) {
  DB_MULTIPLE_KEY_NEXT(p,
    &data, retkey, retklen, retdata, retdlen);
  if (p == NULL)
  break;
  printf("key: %.*s, data: %.*s\n",
    (int)retklen, retkey, (int)retdlen, retdata);
}
}
if ((t_ret = dbcp->c_close(dbcp)) != 0) {
dbp->err(dbp, ret, "DBcursor->close");
if (ret == 0)
  ret = t_ret;
}
free(data.data);
return (ret);
}
................................................................................................


3. 记录的部分的存储和取回
在Berkeley DB的访问方法中，可以只存储或取回数据项的某一部分。这个通过设置DBT结构的DB_DBT_PARTIAL 标志来实现。
同时还要设置DBT的其他几个值。
doff 数据开始处
dlen 数据长度
例如，如果数据项是ABCDEFGHIJKL, doff的值为3是指从字节D开始。dlen为4，是指随后的4个字节DEFG。
取回记录：
当从一个数据库中取回一个数据项时，从doff位置开始的dlen字节，被返回。如果被指定的那些字节不存在，其他存在的字节将被返回。
存储记录：
下面的例子初始化数据项字节长度都是20： ABCDEFGHIJ0123456789
1，
size = 20
doff = 0
dlen = 20
data = abcdefghijabcdefghij
Result: The 20 bytes at offset 0 are replaced by the 20 bytes of data;
that is, the entire record is replaced.
ABCDEFGHIJ0123456789 -> abcdefghijabcdefghij
2，
size = 10
doff = 2
dlen = 15
data = abcdefghij
Result: The 15 bytes at offset 2 are replaced by the 10 bytes of data.
ABCDEFGHIJ0123456789 -> ABabcdefghij789
2，
size = 10
doff = 25
dlen = 0
data = abcdefghij
Result: The 0 bytes at offset 25 are replaced by the 10 bytes of data;
that is, 10 bytes are inserted into the record past the end of the
current data (\0 represents a nul byte).
ABCDEFGHIJ0123456789 -> ABCDEFGHIJ0123456789\0\0\0\0\0abcdefghij
其实就是字符串替换，把数据库中某条记录的某部分替换成指定的字符串，长度可以自动根据被替换的字符串大小进行调整。可伸缩的。