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Berkeley DB (DB)是一个高性能的，嵌入数据库编程库，和C语言，C++，Java，Perl，Python，PHP，Tcl以及其他很多语言都有绑定。Berkeley DB可以保存任意类型的键/值对，而且可以为一个键保存多个数据。Berkeley DB可以支持数千的并发线程同时操作数据库，支持最大256TB的数据，广泛用于各种操作系统包括大多数Unix类操作系统和Windows操作系统以及实时操作系统。
2.0版本或以上的Berkeley DB由Sleepycat Software公司开发，并使用基于自由软件许可协议/私有许可协议的双重授权方式提供[1]，附有源代码。开发者如果想把Berkeley DB嵌入在私有软件内需要得到Sleepycat公司的许可，若将软件同样遵循GPL发布，则不需许可即可使用。而2.0版本以下的则使用BSD授权，可自由作商业用途。
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历史
Berkeley DB最初开发的目的是以新的HASH访问算法来代替旧的hsearch函数和大量的dbm实现（如AT&T的dbm，Berkeley的 ndbm，GNU项目的gdbm），Berkeley DB的第一个发行版在1991年出现，当时还包含了B+树数 据访问算法。在1992年，BSD UNIX第4.4发行版中包含了Berkeley DB1.85版。基本上认为这是Berkeley DB的第一个正式版。在1996年中期，Sleepycat软件公司成立，提供对Berkeley DB的商业支持。在这以后，Berkeley DB得到了广泛的应用，当前最新版本是4.3.27。
Dirnames: Berkeley DB (Btree, version 9, native byte-order)
Filemd5s: Berkeley DB (Hash, version 8, native byte-order)
值得注意的是DB是嵌入式数据库系统，而不是常见的关系/对象型数据库，对SQL语言不支持，也不提供数据库常见的高级功能，如存储过程，触发器等。
Berkeley DB的体系结构
Berkeley DB以拥有比Microsoft SQL Server和Oracle等数据库系统而言更简单的体系结构而著称。例如，它不支持网络访问—程序通过进程内的API访问数据库。 他不支持SQL或者其他的数据库查询语言，不支持表结构和数据列。 访问数据库的程序自主决定数据如何储存在记录里，Berkeley DB不对记录里的数据进行任何包装。记录和它的键都可以达到4G字节的长度。
尽管架构很简单，Berkeley DB却支持很多高级的数据库特性，比如ACID 数据库事务处理，细粒度锁，XA接口，热备份以及同步复制。
Berkeley DB包含有与某些经典Unix数据库编程库兼容的接口，包括：dbm，ndbm和hsearch。
Berkeley DB的核心数据结构
数据库句柄结构DB：包含了若干描述数据库属性的参数，如数据库访问方法类型、逻辑页面大小、数据库名称等；同时，DB结构中包含了大量的数据库处 理函数指针，大多数形式为 （*dosomething）(DB *, arg1, arg2, …)。其中最重要的有open,close,put,get等函数。
数据库记录结构DBT：DB中的记录由关键字和数据构成，关键字和数据都用结构DBT表示。实际上完全可以把关键字看成特殊的数据。结构中最重要的两个字段是 void * data和u_int32_t size，分别对应数据本身和数据的长度。
数据库游标结构DBC：游标（cursor）是数据库应用中常见概念，其本质上就是一个关于特定记录的遍历器。注意到DB支持多重记录（duplicate records），即多条记录有相同关键字，在对多重记录的处理中，使用游标是最容易的方式。
数据库环境句柄结构DB_ENV：环境在DB中属于高级特性，本质上看，环境是多个数据库的包装器。当一个或多个数据库在环境中打开后，环境可以为这些数据库提供多种子系统服务，例如多线/进程处理支持、事务处理支持、高性能支持、日志恢复支持等。
DB中核心数据结构在使用前都要初始化，随后可以调用结构中的函数（指针）完成各种操作，最后必须关闭数据结构。从设计思想的层面上看，这种设计方法是利用面向过程语言实现面对对象编程的一个典范。
Berkeley DB数据访问算法
在数据库领域中,数据访问算法对应了数据在硬盘上的存储格式和操作方法。在编写应用程序时，选择合适的算法可能会在运算速度上提高1个甚至多个数量 级。大多数数据库都选用B+树算法，DB也不例外，同时还支持HASH算法、Recno算法和Queue算法。接下来，我们将讨论这些算法的特点以及如何 根据需要存储数据的特点进行选择。
B+树算法
B+树是一个平衡树，关键字有序存储，并且其结构能随数据的插入和删除进行动态调整。为了代码的简单，DB没有实现对关键字的前缀码压缩。B+树支持对数据查询、插入、删除的常数级速度。关键字可以为任意的数据结构。
HASH算法
DB中实际使用的是扩展线性HASH算法（extended linear hashing），可以根据HASH表的增长进行适当的调整。关键字可以为任意的数据结构。
Recno算法
要求每一个记录都有一个逻辑纪录号，逻辑纪录号由算法本身生成。实际上，这和关系型数据库中逻辑主键通常定义为int AUTO型是同一个概念。Recho建立在B+树算法之上，提供了一个存储有序数据的接口。记录的长度可以为定长或不定长。
Queue算法
和Recno方式接近, 只不过记录的长度为定长。数据以定长记录方式存储在队列中，插入操作把记录插入到队列的尾部，相比之下插入速度是最快的。
对算法的选择首先要看关键字的类型，如果为复杂类型，则只能选择B+树或HASH算法，如果关键字为逻辑记录号，则应该选择Recno或 Queue算法。当工作集关键字有序时，B+树算法比较合适；如果工作集比较大且基本上关键字为随机分布时，选择HASH算法。Queue算法只能存储定 长的记录，在高的并发处理情况下，Queue算法效率较高；如果是其它情况，则选择Recno算法，Recno算法把数据存储为平面文件格式。
范例
DB常用函数使用范例
#include <db.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
/* DB的函数执行完成后，返回0代表成功，否则失败 */
void print_error(int ret)
{
if(ret != 0)
printf("ERROR: %s/n",db_strerror(ret));
}
/* 数据结构DBT在使用前，应首先初始化，否则编译可通过但运行时报参数错误 */
void init_DBT(DBT * key, DBT * data)
{
memset(key, 0, sizeof(DBT));
memset(data, 0, sizeof(DBT));
}
void main(void)
{
DB *dbp;
DBT key, data;
u_int32_t flags;
int ret;
char *fruit = "apple";
int number = 15;
typedef struct customer
{
int c_id;
char name[10];
char address[20];
int age;
} CUSTOMER;
CUSTOMER cust;
int key_cust_c_id = 1;
cust.c_id = 1;
strncpy(cust.name, "javer", 9);
strncpy(cust.address, "chengdu", 19);
cust.age = 32;
/* 首先创建数据库句柄 */
ret = db_create(&dbp, NULL, 0);
print_error(ret);
/* 创建数据库标志 */
flags = DB_CREATE;
/* 创建一个名为single.db的数据库，使用B+树访问算法，本段代码演示对简单数据类型的处理 */
ret = dbp->open(dbp, NULL, "single.db", NULL, DB_BTREE, flags, 0);
print_error(ret);
init_DBT(&key, &data);
/* 分别对关键字和数据赋值和规定长度 */
key.data = fruit;
key.size = strlen(fruit) + 1;
data.data = &number;
data.size = sizeof(int);
/* 把记录写入数据库中，不允许覆盖关键字相同的记录 */
ret = dbp->put(dbp, NULL, &key, &data,DB_NOOVERWRITE);
print_error(ret);
/* 手动把缓存中的数据刷新到硬盘文件中，实际上在关闭数据库时，数据会被自动刷新 */
dbp->sync()；
init_DBT(&key, &data);
key.data = fruit;
key.size = strlen(fruit) + 1;
/* 从数据库中查询关键字为apple的记录 */
ret = dbp->get(dbp, NULL, &key, &data, 0);
print_error(ret);
/* 特别要注意数据结构DBT的字段data为void *型，所以在对data赋值和取值时，要做必要的类型转换。 */
printf("The number = %d/n", *(int*)(data.data));
if(dbp != NULL)
dbp->close(dbp, 0);
ret = db_create(&dbp, NULL, 0);
print_error(ret);
flags = DB_CREATE;
/* 创建一个名为complex.db的数据库，使用HASH访问算法，本段代码演示对复杂数据结构的处理 */
ret = dbp->open(dbp, NULL, "complex.db", NULL, DB_HASH, flags, 0);
print_error(ret);
init_DBT(&key, &data);
key.size = sizeof(int);
key.data = &(cust.c_id);
data.size = sizeof(CUSTOMER);
data.data = &cust;
ret = dbp->put(dbp, NULL, &key, &data,DB_NOOVERWRITE);
print_error(ret);
memset(&cust, 0, sizeof(CUSTOMER));
key.size = sizeof(int);
key.data = &key_cust_c_id;
data.data = &cust;
data.ulen = sizeof(CUSTOMER);
data.flags = DB_DBT_USERMEM;
dbp->get(dbp, NULL, &key, &data, 0);
print_error(ret);
printf("c_id = %d name = %s address = %s age = %d/n",
cust.c_id, cust.name, cust.address, cust.age);
if(dbp != NULL)
dbp->close(dbp, 0);
}
DB游标使用范例
游标是依赖于数据库句柄的，应用程序代码框架如下：
/* 定义一个游标变量 */
DBC * cur;
/* 首先打开数据库，再打开游标 */
dbp->open(dbp, ……);
dbp->cursor(dbp, NULL, &cur, 0);
/* do something with cursor */
/* 首先关闭，在关闭数据库 */
cur->c_close(cur);
dbp->close(dbp, 0);
在游标打开后，可以以多种方式遍历特定记录。
Memset(&key, 0, sizeof(DBT));
Memset(&data, 0, sizeof(DBT));
/* 因为KEY和DATA为空，则游标遍历整个数据库记录 */
While((ret = cur->c_get(cur, &key, &data, DB_NEXT)) == 0)
{
/* do something with key and data */
}
当想查询特定关键字对应的记录，则应对关键字赋值，并把cur->c_get()函数中标志位设置为DB_SET。例如：
key.data = "xxxxx";
key.size = XXX;
While((ret = cur->c_get(cur, &key, &data, DB_SET)) == 0)
{
/* do something with key and data */
}
游标的作用还有很多，如查询多重记录，插入/修改/删除记录等。
DB环境使用范例
环境是DB数据库的包装器，提供多种高级功能。应用程序代码框架如下：
/* 定义一个环境变量，并创建 */
DB_ENV *dbenv;
db_env_create(&dbenv, 0);
/* 在环境打开之前，可调用形式为dbenv->set_XXX()的若干函数设置环境 */
/* 通知DB使用Rijndael加密算法（参考资料4）对数据进行处理 */
dbenv->set_encrypt(dbenv, "encrypt_string", DB_ENCRYPT_AES);
/* 设置DB的缓存为5M */
dbenv->set_cachesize(dbenv, 0, 5 * 1024 * 1024, 0);
/* 设置DB查找数据库文件的目录 */
dbenv->set_data_dir(dbenv, "/usr/javer/work_db");
/* 打开数据库环境，注意后四个标志分别指示DB启动日志、加锁、缓存、事务处理子系统 */
dbenv->open(dbenv,home,DB_CREATE|DB_INIT_LOG|DB_INIT_LOCK| DB_INIT_MPOOL|DB_INIT_TXN, 0)；
/* 在环境打开后，则可以打开若干个数据库，所有数据库的处理都在环境的控制和保护中。注意db_create函数的第二个参数是环境变量 */
db_create(&dbp1, dbenv, 0)；
dbp1->open(dbp1, ……);
db_create(&dbp2, dbenv, 0)；
dbp1->open(dbp2, ……);
/* do something with the database */
/* 最后首先关闭打开的数据库，再关闭环境 */
dbp2->close(dbp2, 0);
dbp1->close(dbp1, 0);
dbenv->close(dbenv, 0);
DB软件的安装和编译
从DB的官方站点http://www.sleepycat.com/下载最新的软件包db-4.3.27.tar.gz，解压到工作目录，进入该目录，依次执行下列三条命令即可。
../dist/configure
make
make install
执行make uninstall，则可卸载已安装的DB软件。
DB缺省把库和头文件安装在目录/usr/local/BerkeleyDB.4.3/下，使用gcc test.c -ggdb -I/usr/local/BerkeleyDB.4.3/include/ -L/usr/local/BerkeleyDB.4.3/lib/ -ldb -lpthread就可正确编译程序。如果读者的测试主机操作系统为RED HAT9,则安装的DB版本可能是4.0。特别要注意到这两个版本的库是不兼容的。例如打开数据库函数DB->open(),在4.0版本中入参为 6个，而在4.3版中则为7个（可自行比较两个库的头文件db.h中DB->open函数的定义）。因为在DB相关的应用程序中，open函数基本 上都是要执行的，所以如果函数和版本不匹配，编译肯定会出错。当然，编译完成后，可以使用命令ldd查看库的依赖关系。