数据库函数库
由于这里贴代码效果不太好，而且很多东西讲起来不是很清楚，所以我把自己重写一次，然后加上注释的代码放在这里，有意思的可以看下。
本文基于APUE2e第20章，准确的说是自己对这一章的一个解读，如果需要了解更详细的东西，请参考书本。
本章开发的函数库类似于ndbm函数库，但是增加了并发控制机制，从而允许多进程同时更新同一数据库，主要接口如下
void db_close(DBHANDLE db); //用来关闭数据库
char db_fetch(DBHANDLE db, const char key); //用来取特定数据库中特定key所对应的数据
int db_store(DBHANDLE db, const char key, const char data, int flag); //用来更新数据库（插入或者更新）
int db_delete(DBHANDLE db, const char* key); //用来删除指定数据库中key所对应的记录
void db_rewind(DBHANDLE db); //回滚到数据库的第一条记录
这里给的程序把索引和数据单独存在不同的文件里面。分别对应为 pathname.idx 和 pathname.dat ，对于组织索引，常用的方法有散列（又叫哈希）和B+树，这里用的是固定大小的散列，并采用链表来解决散列冲突（类似于图的邻接表），大致关系图如下：
上图中给出了索引文件的格式，以及索引文件怎么和数据文件结合起来的。通过这张图对数据库函数库的整体有一个了解。
对于有多个进程访问同一数据库时，有两种方法可实现库函数：（1）集中式：由一个进程作为数据库管理者，所有的数据库访问工作由此进程完成。其他进程通过IPC机制与此中心进程进行联系。（2）非集中式：每个库函数独立申请并发控制（加锁），然后自己调用I/O函数。使用第一种方法，需要使用IPC，不过可以控制不同进程的优先级，另外在出错的情况下也更容易进行复原。这里使用的是第二种方法。
因为我们使用了索引文件和数据文件两个文件，所以在加锁的情况下，就有两种情况：（1）粗锁：对其中一个文件上锁，然后控制整个过程，这样的缺点是限制了最大程度的并发，因为不能有多个进程同时对数据库进行只读访问。（2）：细锁：如果对数据库进行读/写访问的时候，先获得数据所在散列链的读锁/写锁，允许对同一条散列链有多个读进程，但只能有一个写进程。一个写进程在操作空闲链表前，必须获得空闲链表的写锁。当 db_store 向索引文件或数据文件末尾追加一条新纪录时，必须获得对应文件相应区域的写锁。
接下来是源代码的分析，借鉴本书的注释，另外加上自己的理解，争取把整个程序讲清楚。
1. 如果我们想在C里面实现私有函数（类似于C++的 private 函数，那么可以用 static，这样函数就只能在本文件里访问了），上面我们提供了7个对数据库进行操作的函数，当然我们希望这7个函数通过调用其他辅助函数来完成实际的工作，这样能够更好的实现模块化和重用。但是辅助函数我们希望只能够在本文件进行访问，这里就可以用 static 来进行控制了。
2. 需要说明的是DB结构，该结构用来记录一个打开数据库的所有信息
int idxfd / 记录文件的文件描述符 /
int datfd / 数据文件的文件描述符 /
char idxbuf / 为单条记录信息分配的内存 /
char datbuf / 为单条数据信息分配的内存/
char name / 当前打开的数据库（有 .idx/.dat 后缀） 用来打开对应的文件/
off_t idxoff / 索引文件中索引记录的偏移量 /
/ key is at (idxoff + PTR_SZ + IDXLEN_SZ) 其中PTR_SZ标识链表指针的字节数，IDXLEN_SZ标识索引记录长度，见上图/
size_t idxlen / 索引记录长度 /
/ 从key开始到’\n’结尾 具体的见上图 /
off_t datoff / 当前数据记录的偏移量 /
size_t datlen / 当前数据记录长度，包括后面的’\n’/
off_t ptrval / contents of chain ptr in index record /
off_t ptroff / 该条记录链表（已散列）中下一条记录的偏移量 /
off_t chainoff / 该条记录散列之后所对应的链表的偏移量 /
off_t hashoff / 散列表的偏移量 /
DBHASH nhash / 当前的散列表大小，DBHASH是unsigned long的typedef /
COUNT cnt_delok / delete OK, COUNT是unsigned long的typedef 这些COUNT是统计效率用的，比如删除成功多少次，失败多少次/
COUNT cnt_delerr / delete error /
COUNT cnt_fetchok / fetch OK /
COUNT cnt_fetcherr / fetch error /
COUNT cnt_nextrec / nextrec /
COUNT cnt_stor1 / store: DB_INSERT, no empty, appended /
COUNT cnt_stor2 / store: DB_INSERT, found empty, reused /
COUNT cnt_stor3 / store: DB_REPLACE, diff len, appended /
COUNT cnt_stor4 / store: DB_REPLACE, same len, overwrote /
COUNT cnt_storerr / store error */
} DB
接下来就是打开数据库函数 db_open, 这个函数负责分析调用参数（oflag 是否带 O_CREAT ), 然后打开相应的索引文件和数据文件， 利用一个私有函数 _db_alloc(int) 该函数负责分配一个DB结构所需要的内存，然后返回给调用者。然后打开之后我们需要对数据库进行初始化，这里需要进行加锁，如果不加锁的话，可能会导致数据出错（多进程同时访问一个数据库）。代码如下：
/
If the database was created, we have to initialize
it. Write lock the entire file so that we can stat
it, check its size, and initialize it, atomically.
*/
if (writew_lock(db->idxfd, 0, SEEK_SET, 0) < 0) // 在创建成功之后，对文件加一把写锁（其他进程不能读写该文件）
err_dump(“db_open: writew_lock error”); //加锁，是防止出现两个进程交替访问同一个数据库的情况，造成数据不统一if (fstat(db->idxfd, statbuff) < 0) //得到索引文件的信息
err_sys(“db_open: fstat error”);
if (statbuff.st_size == 0) { //如果索引文件长度为0
/
We have to build a list of (NHASH_DEF + 1) chain
ptrs with a value of 0. The +1 is for the free
list pointer that precedes the hash table.
/
sprintf(asciiptr, “%d”, PTR_SZ, 0); //全部设置为0, 其中 %*d, 标识一共占PTR_SZ个位置，值为0
hash[0] = 0
for (i = 0 i < NHASH_DEF + 1; i++) //所有的散列链都置为0, 标识所有散列链都没有数据
strcat(hash, asciiptr);
strcat(hash, “\n“);
i = strlen(hash);
if (write(db->idxfd, hash, i) != i) //初始化散列部分
err_dump(“db_open: index file init write error”);
}
if (un_lock(db->idxfd, 0, SEEK_SET, 0) < 0) //不管初始化成功与否，对文件进行解锁
err_dump(“db_open: un_lock error”);
}
接下来是关闭数据库 db_close(DBHANDLE h), 这个函数调用了一个内部函数 _db_free(DB*); 对打开的文件描述符进行关闭（在初始化的时候把文件描述符置为-1,在这里就派上用场了），释放分配的内存。 _db_free 函数在其他很多地方也会被调用，比如数据库打开出错的情况下，需要释放分配的内存，然后返回出错。
接下来是 db_fetch(DBHANDLE, const char) 函数，这个函数返回 指定数据库的特定 key 值的数据项，在这里调用 _db_find_and_lock(DB, const char key, int writelock) 函数进行加锁以及查询， 如果查询成功，那么就使用 _db_readdat(DB)进行数据读取。在处理完成之后，需要在 db_fetch 函数中对加锁文件进行解锁
_db_find_and_lock(DB db, const char key, int writelock) 对指定指定索引进行查询，并加锁。如果 writelock 非0则加写锁，否则加读锁。这里的锁只加在 key 散列之后所在的散列链上（这样运行不同的进程同时访问不同的散列链，从而增加并发性）。 然后调用 _db_readptr(DB*, off_t offset) 得到散列链中的第一个指针，如果这个函数返回0, 表示散列链为空。然后对散列链进行遍历，一查看是否存在一条需要查询的记录。
接下来是 db_delete() 函数，首先进行加锁并查找， 如果查找成功，则用 _db_dodelete() 进行删除， 最后不管成功与否，都需要对加锁的数据段进行解锁。因为可能需要更改散列链，所以这里加的是一把写锁。
_db_dodelete 函数用来实际进行删除操作。操作过程中更新空闲链表以及对应的散列链。更新索引文件和数据为空格（这里在后面的 db_nextrec 会用到）
_db_writedate 实际进行一个数据的更新，把数据写到相应的内存位置，如果是有 db_store 进行调用，且是追加数据的话，需要对文件进行加写锁。
_db_writeidx 更新索引数据，与上一个函数类似
_db_writeptr 将一个链表指针写至索引文件中。
db_store() 对数据库进行操作，插入，更新。这里面首先需要进行加锁，查找。然后分为四种情况：第一种没有查找到，所以需要添加记录，添加的时候，通过查找我们以前删除过的记录，它的键长度和数据长度与当前的键长度和数据长度一致，如果没有找到，就将这条数据添加到索引文件和数据文件的末尾，然后更新数据，索引部分。第二种，我们在以前删除过的记录中查找到了，那么直接重用就行了。第三种，替换已有数据，且新记录的长度和已有记录的长度不一样，那么直接删除旧数据（前面已经有了），再添加新数据就行了。第四种，新纪录的长度和已有记录的长度一样，直接更新记录即可。
_db_findfree(DB* db, int keylen, int datlen) 查找一块已经删除了的指定大小的数据块。通过遍历空闲链表，查找合适的数据块，找到就从空闲链表中删除，找不到的话就返回一个出错信息。
db_rewind() 将索引文件的文件偏移量置为第一条索引记录
db_nextrec() 遍历索引文件，返回下一条记录。返回的是一个只想DB结构里面的内存区域。
