r6127@000-443-371 (orig r9960): rkinyon | 2007-09-20 21:13:08 -0400
[dbsrgits/DBM-Deep.git] / lib / DBM / Deep.pod
1 =head1 NAME
2
3 DBM::Deep - A pure perl multi-level hash/array DBM that supports transactions
4
5 =head1 SYNOPSIS
6
7   use DBM::Deep;
8   my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
9
10   $db->{key} = 'value';
11   print $db->{key};
12
13   $db->put('key' => 'value');
14   print $db->get('key');
15
16   # true multi-level support
17   $db->{my_complex} = [
18       'hello', { perl => 'rules' },
19       42, 99,
20   ];
21
22   $db->begin_work;
23
24   # Do stuff here
25
26   $db->rollback;
27   $db->commit;
28
29   tie my %db, 'DBM::Deep', 'foo.db';
30   $db{key} = 'value';
31   print $db{key};
32
33   tied(%db)->put('key' => 'value');
34   print tied(%db)->get('key');
35
36 =head1 DESCRIPTION
37
38 A unique flat-file database module, written in pure perl. True multi-level
39 hash/array support (unlike MLDBM, which is faked), hybrid OO / tie()
40 interface, cross-platform FTPable files, ACID transactions, and is quite fast.
41 Can handle millions of keys and unlimited levels without significant
42 slow-down. Written from the ground-up in pure perl -- this is NOT a wrapper
43 around a C-based DBM. Out-of-the-box compatibility with Unix, Mac OS X and
44 Windows.
45
46 =head1 VERSION DIFFERENCES
47
48 B<NOTE>: 1.0000 has significant file format differences from prior versions.
49 THere is a backwards-compatibility layer at C<utils/upgrade_db.pl>. Files
50 created by 1.0000 or higher are B<NOT> compatible with scripts using prior
51 versions.
52
53 =head1 SETUP
54
55 Construction can be done OO-style (which is the recommended way), or using
56 Perl's tie() function. Both are examined here.
57
58 =head2 OO Construction
59
60 The recommended way to construct a DBM::Deep object is to use the new()
61 method, which gets you a blessed I<and> tied hash (or array) reference.
62
63   my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
64
65 This opens a new database handle, mapped to the file "foo.db". If this
66 file does not exist, it will automatically be created. DB files are
67 opened in "r+" (read/write) mode, and the type of object returned is a
68 hash, unless otherwise specified (see L<OPTIONS> below).
69
70 You can pass a number of options to the constructor to specify things like
71 locking, autoflush, etc. This is done by passing an inline hash (or hashref):
72
73   my $db = DBM::Deep->new(
74       file      => "foo.db",
75       locking   => 1,
76       autoflush => 1
77   );
78
79 Notice that the filename is now specified I<inside> the hash with
80 the "file" parameter, as opposed to being the sole argument to the
81 constructor. This is required if any options are specified.
82 See L<OPTIONS> below for the complete list.
83
84 You can also start with an array instead of a hash. For this, you must
85 specify the C<type> parameter:
86
87   my $db = DBM::Deep->new(
88       file => "foo.db",
89       type => DBM::Deep->TYPE_ARRAY
90   );
91
92 B<Note:> Specifing the C<type> parameter only takes effect when beginning
93 a new DB file. If you create a DBM::Deep object with an existing file, the
94 C<type> will be loaded from the file header, and an error will be thrown if
95 the wrong type is passed in.
96
97 =head2 Tie Construction
98
99 Alternately, you can create a DBM::Deep handle by using Perl's built-in
100 tie() function. The object returned from tie() can be used to call methods,
101 such as lock() and unlock(). (That object can be retrieved from the tied
102 variable at any time using tied() - please see L<perltie/> for more info.
103
104   my %hash;
105   my $db = tie %hash, "DBM::Deep", "foo.db";
106
107   my @array;
108   my $db = tie @array, "DBM::Deep", "bar.db";
109
110 As with the OO constructor, you can replace the DB filename parameter with
111 a hash containing one or more options (see L<OPTIONS> just below for the
112 complete list).
113
114   tie %hash, "DBM::Deep", {
115       file => "foo.db",
116       locking => 1,
117       autoflush => 1
118   };
119
120 =head2 Options
121
122 There are a number of options that can be passed in when constructing your
123 DBM::Deep objects. These apply to both the OO- and tie- based approaches.
124
125 =over
126
127 =item * file
128
129 Filename of the DB file to link the handle to. You can pass a full absolute
130 filesystem path, partial path, or a plain filename if the file is in the
131 current working directory. This is a required parameter (though q.v. fh).
132
133 =item * fh
134
135 If you want, you can pass in the fh instead of the file. This is most useful for doing
136 something like:
137
138   my $db = DBM::Deep->new( { fh => \*DATA } );
139
140 You are responsible for making sure that the fh has been opened appropriately for your
141 needs. If you open it read-only and attempt to write, an exception will be thrown. If you
142 open it write-only or append-only, an exception will be thrown immediately as DBM::Deep
143 needs to read from the fh.
144
145 =item * file_offset
146
147 This is the offset within the file that the DBM::Deep db starts. Most of the time, you will
148 not need to set this. However, it's there if you want it.
149
150 If you pass in fh and do not set this, it will be set appropriately.
151
152 =item * type
153
154 This parameter specifies what type of object to create, a hash or array. Use
155 one of these two constants:
156
157 =over 4
158
159 =item * C<DBM::Deep-E<gt>TYPE_HASH>
160
161 =item * C<DBM::Deep-E<gt>TYPE_ARRAY>.
162
163 =back
164
165 This only takes effect when beginning a new file. This is an optional
166 parameter, and defaults to C<DBM::Deep-E<gt>TYPE_HASH>.
167
168 =item * locking
169
170 Specifies whether locking is to be enabled. DBM::Deep uses Perl's flock()
171 function to lock the database in exclusive mode for writes, and shared mode
172 for reads. Pass any true value to enable. This affects the base DB handle
173 I<and any child hashes or arrays> that use the same DB file. This is an
174 optional parameter, and defaults to 1 (enabled). See L<LOCKING> below for
175 more.
176
177 =item * autoflush
178
179 Specifies whether autoflush is to be enabled on the underlying filehandle.
180 This obviously slows down write operations, but is required if you may have
181 multiple processes accessing the same DB file (also consider enable I<locking>).
182 Pass any true value to enable. This is an optional parameter, and defaults to 1
183 (enabled).
184
185 =item * filter_*
186
187 See L</FILTERS> below.
188
189 =back
190
191 The following parameters may be specified in the constructor the first time the
192 datafile is created. However, they will be stored in the header of the file and
193 cannot be overridden by subsequent openings of the file - the values will be set
194 from the values stored in the datafile's header.
195
196 =over 4
197
198 =item * num_txns
199
200 This is the number of transactions that can be running at one time. The
201 default is one - the HEAD. The minimum is one and the maximum is 255. The more
202 transactions, the larger and quicker the datafile grows.
203
204 See L</TRANSACTIONS> below.
205
206 =item * max_buckets
207
208 This is the number of entries that can be added before a reindexing. The larger
209 this number is made, the larger a file gets, but the better performance you will
210 have. The default and minimum number this can be is 16. The maximum is 256, but
211 more than 64 isn't recommended.
212
213 =item * data_sector_size
214
215 This is the size in bytes of a given data sector. Data sectors will chain, so
216 a value of any size can be stored. However, chaining is expensive in terms of
217 time. Setting this value to something close to the expected common length of
218 your scalars will improve your performance. If it is too small, your file will
219 have a lot of chaining. If it is too large, your file will have a lot of dead
220 space in it.
221
222 The default for this is 64 bytes. The minimum value is 32 and the maximum is
223 256 bytes.
224
225 B<Note:> There are between 6 and 10 bytes taken up in each data sector for
226 bookkeeping. (It's 4 + the number of bytes in your L</pack_size>.) This is
227 included within the data_sector_size, thus the effective value is 6-10 bytes
228 less than what you specified.
229
230 =item * pack_size
231
232 This is the size of the file pointer used throughout the file. The valid values
233 are:
234
235 =over 4
236
237 =item * small
238
239 This uses 2-byte offsets, allowing for a maximum file size of 65 KB.
240
241 =item * medium (default)
242
243 This uses 4-byte offsets, allowing for a maximum file size of 4 GB.
244
245 =item * large
246
247 This uses 8-byte offsets, allowing for a maximum file size of 16 XB
248 (exabytes). This can only be enabled if your Perl is compiled for 64-bit.
249
250 =back
251
252 See L</LARGEFILE SUPPORT> for more information.
253
254 =back
255
256 =head1 TIE INTERFACE
257
258 With DBM::Deep you can access your databases using Perl's standard hash/array
259 syntax. Because all DBM::Deep objects are I<tied> to hashes or arrays, you can
260 treat them as such. DBM::Deep will intercept all reads/writes and direct them
261 to the right place -- the DB file. This has nothing to do with the
262 L<TIE CONSTRUCTION> section above. This simply tells you how to use DBM::Deep
263 using regular hashes and arrays, rather than calling functions like C<get()>
264 and C<put()> (although those work too). It is entirely up to you how to want
265 to access your databases.
266
267 =head2 Hashes
268
269 You can treat any DBM::Deep object like a normal Perl hash reference. Add keys,
270 or even nested hashes (or arrays) using standard Perl syntax:
271
272   my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
273
274   $db->{mykey} = "myvalue";
275   $db->{myhash} = {};
276   $db->{myhash}->{subkey} = "subvalue";
277
278   print $db->{myhash}->{subkey} . "\n";
279
280 You can even step through hash keys using the normal Perl C<keys()> function:
281
282   foreach my $key (keys %$db) {
283       print "$key: " . $db->{$key} . "\n";
284   }
285
286 Remember that Perl's C<keys()> function extracts I<every> key from the hash and
287 pushes them onto an array, all before the loop even begins. If you have an
288 extremely large hash, this may exhaust Perl's memory. Instead, consider using
289 Perl's C<each()> function, which pulls keys/values one at a time, using very
290 little memory:
291
292   while (my ($key, $value) = each %$db) {
293       print "$key: $value\n";
294   }
295
296 Please note that when using C<each()>, you should always pass a direct
297 hash reference, not a lookup. Meaning, you should B<never> do this:
298
299   # NEVER DO THIS
300   while (my ($key, $value) = each %{$db->{foo}}) { # BAD
301
302 This causes an infinite loop, because for each iteration, Perl is calling
303 FETCH() on the $db handle, resulting in a "new" hash for foo every time, so
304 it effectively keeps returning the first key over and over again. Instead,
305 assign a temporary variable to C<$db->{foo}>, then pass that to each().
306
307 =head2 Arrays
308
309 As with hashes, you can treat any DBM::Deep object like a normal Perl array
310 reference. This includes inserting, removing and manipulating elements,
311 and the C<push()>, C<pop()>, C<shift()>, C<unshift()> and C<splice()> functions.
312 The object must have first been created using type C<DBM::Deep-E<gt>TYPE_ARRAY>,
313 or simply be a nested array reference inside a hash. Example:
314
315   my $db = DBM::Deep->new(
316       file => "foo-array.db",
317       type => DBM::Deep->TYPE_ARRAY
318   );
319
320   $db->[0] = "foo";
321   push @$db, "bar", "baz";
322   unshift @$db, "bah";
323
324   my $last_elem = pop @$db; # baz
325   my $first_elem = shift @$db; # bah
326   my $second_elem = $db->[1]; # bar
327
328   my $num_elements = scalar @$db;
329
330 =head1 OO INTERFACE
331
332 In addition to the I<tie()> interface, you can also use a standard OO interface
333 to manipulate all aspects of DBM::Deep databases. Each type of object (hash or
334 array) has its own methods, but both types share the following common methods:
335 C<put()>, C<get()>, C<exists()>, C<delete()> and C<clear()>. C<fetch()> and
336 C<store(> are aliases to C<put()> and C<get()>, respectively.
337
338 =over
339
340 =item * new() / clone()
341
342 These are the constructor and copy-functions.
343
344 =item * put() / store()
345
346 Stores a new hash key/value pair, or sets an array element value. Takes two
347 arguments, the hash key or array index, and the new value. The value can be
348 a scalar, hash ref or array ref. Returns true on success, false on failure.
349
350   $db->put("foo", "bar"); # for hashes
351   $db->put(1, "bar"); # for arrays
352
353 =item * get() / fetch()
354
355 Fetches the value of a hash key or array element. Takes one argument: the hash
356 key or array index. Returns a scalar, hash ref or array ref, depending on the
357 data type stored.
358
359   my $value = $db->get("foo"); # for hashes
360   my $value = $db->get(1); # for arrays
361
362 =item * exists()
363
364 Checks if a hash key or array index exists. Takes one argument: the hash key
365 or array index. Returns true if it exists, false if not.
366
367   if ($db->exists("foo")) { print "yay!\n"; } # for hashes
368   if ($db->exists(1)) { print "yay!\n"; } # for arrays
369
370 =item * delete()
371
372 Deletes one hash key/value pair or array element. Takes one argument: the hash
373 key or array index. Returns true on success, false if not found. For arrays,
374 the remaining elements located after the deleted element are NOT moved over.
375 The deleted element is essentially just undefined, which is exactly how Perl's
376 internal arrays work.
377
378   $db->delete("foo"); # for hashes
379   $db->delete(1); # for arrays
380
381 =item * clear()
382
383 Deletes B<all> hash keys or array elements. Takes no arguments. No return
384 value.
385
386   $db->clear(); # hashes or arrays
387
388 =item * lock() / unlock()
389
390 q.v. Locking.
391
392 =item * optimize()
393
394 Recover lost disk space. This is important to do, especially if you use
395 transactions.
396
397 =item * import() / export()
398
399 Data going in and out.
400
401 =item * begin_work() / commit() / rollback()
402
403 These are the transactional functions. L</TRANSACTIONS> for more information.
404
405 =back
406
407 =head2 Hashes
408
409 For hashes, DBM::Deep supports all the common methods described above, and the
410 following additional methods: C<first_key()> and C<next_key()>.
411
412 =over
413
414 =item * first_key()
415
416 Returns the "first" key in the hash. As with built-in Perl hashes, keys are
417 fetched in an undefined order (which appears random). Takes no arguments,
418 returns the key as a scalar value.
419
420   my $key = $db->first_key();
421
422 =item * next_key()
423
424 Returns the "next" key in the hash, given the previous one as the sole argument.
425 Returns undef if there are no more keys to be fetched.
426
427   $key = $db->next_key($key);
428
429 =back
430
431 Here are some examples of using hashes:
432
433   my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
434
435   $db->put("foo", "bar");
436   print "foo: " . $db->get("foo") . "\n";
437
438   $db->put("baz", {}); # new child hash ref
439   $db->get("baz")->put("buz", "biz");
440   print "buz: " . $db->get("baz")->get("buz") . "\n";
441
442   my $key = $db->first_key();
443   while ($key) {
444       print "$key: " . $db->get($key) . "\n";
445       $key = $db->next_key($key);
446   }
447
448   if ($db->exists("foo")) { $db->delete("foo"); }
449
450 =head2 Arrays
451
452 For arrays, DBM::Deep supports all the common methods described above, and the
453 following additional methods: C<length()>, C<push()>, C<pop()>, C<shift()>,
454 C<unshift()> and C<splice()>.
455
456 =over
457
458 =item * length()
459
460 Returns the number of elements in the array. Takes no arguments.
461
462   my $len = $db->length();
463
464 =item * push()
465
466 Adds one or more elements onto the end of the array. Accepts scalars, hash
467 refs or array refs. No return value.
468
469   $db->push("foo", "bar", {});
470
471 =item * pop()
472
473 Fetches the last element in the array, and deletes it. Takes no arguments.
474 Returns undef if array is empty. Returns the element value.
475
476   my $elem = $db->pop();
477
478 =item * shift()
479
480 Fetches the first element in the array, deletes it, then shifts all the
481 remaining elements over to take up the space. Returns the element value. This
482 method is not recommended with large arrays -- see L<LARGE ARRAYS> below for
483 details.
484
485   my $elem = $db->shift();
486
487 =item * unshift()
488
489 Inserts one or more elements onto the beginning of the array, shifting all
490 existing elements over to make room. Accepts scalars, hash refs or array refs.
491 No return value. This method is not recommended with large arrays -- see
492 <LARGE ARRAYS> below for details.
493
494   $db->unshift("foo", "bar", {});
495
496 =item * splice()
497
498 Performs exactly like Perl's built-in function of the same name. See L<perldoc
499 -f splice> for usage -- it is too complicated to document here. This method is
500 not recommended with large arrays -- see L<LARGE ARRAYS> below for details.
501
502 =back
503
504 Here are some examples of using arrays:
505
506   my $db = DBM::Deep->new(
507       file => "foo.db",
508       type => DBM::Deep->TYPE_ARRAY
509   );
510
511   $db->push("bar", "baz");
512   $db->unshift("foo");
513   $db->put(3, "buz");
514
515   my $len = $db->length();
516   print "length: $len\n"; # 4
517
518   for (my $k=0; $k<$len; $k++) {
519       print "$k: " . $db->get($k) . "\n";
520   }
521
522   $db->splice(1, 2, "biz", "baf");
523
524   while (my $elem = shift @$db) {
525       print "shifted: $elem\n";
526   }
527
528 =head1 LOCKING
529
530 Enable or disable automatic file locking by passing a boolean value to the
531 C<locking> parameter when constructing your DBM::Deep object (see L<SETUP>
532         above).
533
534   my $db = DBM::Deep->new(
535       file => "foo.db",
536       locking => 1
537   );
538
539 This causes DBM::Deep to C<flock()> the underlying filehandle with exclusive
540 mode for writes, and shared mode for reads. This is required if you have
541 multiple processes accessing the same database file, to avoid file corruption.
542 Please note that C<flock()> does NOT work for files over NFS. See L<DB OVER
543 NFS> below for more.
544
545 =head2 Explicit Locking
546
547 You can explicitly lock a database, so it remains locked for multiple
548 actions. This is done by calling the C<lock()> method, and passing an
549 optional lock mode argument (defaults to exclusive mode). This is particularly
550 useful for things like counters, where the current value needs to be fetched,
551 then incremented, then stored again.
552
553   $db->lock();
554   my $counter = $db->get("counter");
555   $counter++;
556   $db->put("counter", $counter);
557   $db->unlock();
558
559   # or...
560
561   $db->lock();
562   $db->{counter}++;
563   $db->unlock();
564
565 You can pass C<lock()> an optional argument, which specifies which mode to use
566 (exclusive or shared). Use one of these two constants:
567 C<DBM::Deep-E<gt>LOCK_EX> or C<DBM::Deep-E<gt>LOCK_SH>. These are passed
568 directly to C<flock()>, and are the same as the constants defined in Perl's
569 L<Fcntl/> module.
570
571   $db->lock( $db->LOCK_SH );
572   # something here
573   $db->unlock();
574
575 =head1 IMPORTING/EXPORTING
576
577 You can import existing complex structures by calling the C<import()> method,
578 and export an entire database into an in-memory structure using the C<export()>
579 method. Both are examined here.
580
581 =head2 Importing
582
583 Say you have an existing hash with nested hashes/arrays inside it. Instead of
584 walking the structure and adding keys/elements to the database as you go,
585 simply pass a reference to the C<import()> method. This recursively adds
586 everything to an existing DBM::Deep object for you. Here is an example:
587
588   my $struct = {
589       key1 => "value1",
590       key2 => "value2",
591       array1 => [ "elem0", "elem1", "elem2" ],
592       hash1 => {
593           subkey1 => "subvalue1",
594           subkey2 => "subvalue2"
595       }
596   };
597
598   my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
599   $db->import( $struct );
600
601   print $db->{key1} . "\n"; # prints "value1"
602
603 This recursively imports the entire C<$struct> object into C<$db>, including
604 all nested hashes and arrays. If the DBM::Deep object contains exsiting data,
605 keys are merged with the existing ones, replacing if they already exist.
606 The C<import()> method can be called on any database level (not just the base
607 level), and works with both hash and array DB types.
608
609 B<Note:> Make sure your existing structure has no circular references in it.
610 These will cause an infinite loop when importing. There are plans to fix this
611 in a later release.
612
613 =head2 Exporting
614
615 Calling the C<export()> method on an existing DBM::Deep object will return
616 a reference to a new in-memory copy of the database. The export is done
617 recursively, so all nested hashes/arrays are all exported to standard Perl
618 objects. Here is an example:
619
620   my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
621
622   $db->{key1} = "value1";
623   $db->{key2} = "value2";
624   $db->{hash1} = {};
625   $db->{hash1}->{subkey1} = "subvalue1";
626   $db->{hash1}->{subkey2} = "subvalue2";
627
628   my $struct = $db->export();
629
630   print $struct->{key1} . "\n"; # prints "value1"
631
632 This makes a complete copy of the database in memory, and returns a reference
633 to it. The C<export()> method can be called on any database level (not just
634 the base level), and works with both hash and array DB types. Be careful of
635 large databases -- you can store a lot more data in a DBM::Deep object than an
636 in-memory Perl structure.
637
638 B<Note:> Make sure your database has no circular references in it.
639 These will cause an infinite loop when exporting. There are plans to fix this
640 in a later release.
641
642 =head1 FILTERS
643
644 DBM::Deep has a number of hooks where you can specify your own Perl function
645 to perform filtering on incoming or outgoing data. This is a perfect
646 way to extend the engine, and implement things like real-time compression or
647 encryption. Filtering applies to the base DB level, and all child hashes /
648 arrays. Filter hooks can be specified when your DBM::Deep object is first
649 constructed, or by calling the C<set_filter()> method at any time. There are
650 four available filter hooks, described below:
651
652 =over
653
654 =item * filter_store_key
655
656 This filter is called whenever a hash key is stored. It
657 is passed the incoming key, and expected to return a transformed key.
658
659 =item * filter_store_value
660
661 This filter is called whenever a hash key or array element is stored. It
662 is passed the incoming value, and expected to return a transformed value.
663
664 =item * filter_fetch_key
665
666 This filter is called whenever a hash key is fetched (i.e. via
667 C<first_key()> or C<next_key()>). It is passed the transformed key,
668 and expected to return the plain key.
669
670 =item * filter_fetch_value
671
672 This filter is called whenever a hash key or array element is fetched.
673 It is passed the transformed value, and expected to return the plain value.
674
675 =back
676
677 Here are the two ways to setup a filter hook:
678
679   my $db = DBM::Deep->new(
680       file => "foo.db",
681       filter_store_value => \&my_filter_store,
682       filter_fetch_value => \&my_filter_fetch
683   );
684
685   # or...
686
687   $db->set_filter( "filter_store_value", \&my_filter_store );
688   $db->set_filter( "filter_fetch_value", \&my_filter_fetch );
689
690 Your filter function will be called only when dealing with SCALAR keys or
691 values. When nested hashes and arrays are being stored/fetched, filtering
692 is bypassed. Filters are called as static functions, passed a single SCALAR
693 argument, and expected to return a single SCALAR value. If you want to
694 remove a filter, set the function reference to C<undef>:
695
696   $db->set_filter( "filter_store_value", undef );
697
698 =head2 Real-time Encryption Example
699
700 Here is a working example that uses the I<Crypt::Blowfish> module to
701 do real-time encryption / decryption of keys & values with DBM::Deep Filters.
702 Please visit L<http://search.cpan.org/search?module=Crypt::Blowfish> for more
703 on I<Crypt::Blowfish>. You'll also need the I<Crypt::CBC> module.
704
705   use DBM::Deep;
706   use Crypt::Blowfish;
707   use Crypt::CBC;
708
709   my $cipher = Crypt::CBC->new({
710       'key'             => 'my secret key',
711       'cipher'          => 'Blowfish',
712       'iv'              => '$KJh#(}q',
713       'regenerate_key'  => 0,
714       'padding'         => 'space',
715       'prepend_iv'      => 0
716   });
717
718   my $db = DBM::Deep->new(
719       file => "foo-encrypt.db",
720       filter_store_key => \&my_encrypt,
721       filter_store_value => \&my_encrypt,
722       filter_fetch_key => \&my_decrypt,
723       filter_fetch_value => \&my_decrypt,
724   );
725
726   $db->{key1} = "value1";
727   $db->{key2} = "value2";
728   print "key1: " . $db->{key1} . "\n";
729   print "key2: " . $db->{key2} . "\n";
730
731   undef $db;
732   exit;
733
734   sub my_encrypt {
735       return $cipher->encrypt( $_[0] );
736   }
737   sub my_decrypt {
738       return $cipher->decrypt( $_[0] );
739   }
740
741 =head2 Real-time Compression Example
742
743 Here is a working example that uses the I<Compress::Zlib> module to do real-time
744 compression / decompression of keys & values with DBM::Deep Filters.
745 Please visit L<http://search.cpan.org/search?module=Compress::Zlib> for
746 more on I<Compress::Zlib>.
747
748   use DBM::Deep;
749   use Compress::Zlib;
750
751   my $db = DBM::Deep->new(
752       file => "foo-compress.db",
753       filter_store_key => \&my_compress,
754       filter_store_value => \&my_compress,
755       filter_fetch_key => \&my_decompress,
756       filter_fetch_value => \&my_decompress,
757   );
758
759   $db->{key1} = "value1";
760   $db->{key2} = "value2";
761   print "key1: " . $db->{key1} . "\n";
762   print "key2: " . $db->{key2} . "\n";
763
764   undef $db;
765   exit;
766
767   sub my_compress {
768       return Compress::Zlib::memGzip( $_[0] ) ;
769   }
770   sub my_decompress {
771       return Compress::Zlib::memGunzip( $_[0] ) ;
772   }
773
774 B<Note:> Filtering of keys only applies to hashes. Array "keys" are
775 actually numerical index numbers, and are not filtered.
776
777 =head1 ERROR HANDLING
778
779 Most DBM::Deep methods return a true value for success, and call die() on
780 failure. You can wrap calls in an eval block to catch the die.
781
782   my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" ); # create hash
783   eval { $db->push("foo"); }; # ILLEGAL -- push is array-only call
784
785   print $@;           # prints error message
786
787 =head1 LARGEFILE SUPPORT
788
789 If you have a 64-bit system, and your Perl is compiled with both LARGEFILE
790 and 64-bit support, you I<may> be able to create databases larger than 4 GB.
791 DBM::Deep by default uses 32-bit file offset tags, but these can be changed
792 by specifying the 'pack_size' parameter when constructing the file.
793
794   DBM::Deep->new(
795       filename  => $filename,
796       pack_size => 'large',
797   );
798
799 This tells DBM::Deep to pack all file offsets with 8-byte (64-bit) quad words
800 instead of 32-bit longs. After setting these values your DB files have a
801 theoretical maximum size of 16 XB (exabytes).
802
803 You can also use C<pack_size =E<gt> 'small'> in order to use 16-bit file
804 offsets.
805
806 B<Note:> Changing these values will B<NOT> work for existing database files.
807 Only change this for new files. Once the value has been set, it is stored in
808 the file's header and cannot be changed for the life of the file. These
809 parameters are per-file, meaning you can access 32-bit and 64-bit files, as
810 you choose.
811
812 B<Note:> We have not personally tested files larger than 4 GB -- all my
813 systems have only a 32-bit Perl. However, I have received user reports that
814 this does indeed work.
815
816 =head1 LOW-LEVEL ACCESS
817
818 If you require low-level access to the underlying filehandle that DBM::Deep uses,
819 you can call the C<_fh()> method, which returns the handle:
820
821   my $fh = $db->_fh();
822
823 This method can be called on the root level of the datbase, or any child
824 hashes or arrays. All levels share a I<root> structure, which contains things
825 like the filehandle, a reference counter, and all the options specified
826 when you created the object. You can get access to this file object by
827 calling the C<_storage()> method.
828
829   my $file_obj = $db->_storage();
830
831 This is useful for changing options after the object has already been created,
832 such as enabling/disabling locking. You can also store your own temporary user
833 data in this structure (be wary of name collision), which is then accessible from
834 any child hash or array.
835
836 =head1 CUSTOM DIGEST ALGORITHM
837
838 DBM::Deep by default uses the I<Message Digest 5> (MD5) algorithm for hashing
839 keys. However you can override this, and use another algorithm (such as SHA-256)
840 or even write your own. But please note that DBM::Deep currently expects zero
841 collisions, so your algorithm has to be I<perfect>, so to speak. Collision
842 detection may be introduced in a later version.
843
844 You can specify a custom digest algorithm by passing it into the parameter
845 list for new(), passing a reference to a subroutine as the 'digest' parameter,
846 and the length of the algorithm's hashes (in bytes) as the 'hash_size'
847 parameter. Here is a working example that uses a 256-bit hash from the
848 I<Digest::SHA256> module. Please see
849 L<http://search.cpan.org/search?module=Digest::SHA256> for more information.
850
851   use DBM::Deep;
852   use Digest::SHA256;
853
854   my $context = Digest::SHA256::new(256);
855
856   my $db = DBM::Deep->new(
857       filename => "foo-sha.db",
858       digest => \&my_digest,
859       hash_size => 32,
860   );
861
862   $db->{key1} = "value1";
863   $db->{key2} = "value2";
864   print "key1: " . $db->{key1} . "\n";
865   print "key2: " . $db->{key2} . "\n";
866
867   undef $db;
868   exit;
869
870   sub my_digest {
871       return substr( $context->hash($_[0]), 0, 32 );
872   }
873
874 B<Note:> Your returned digest strings must be B<EXACTLY> the number
875 of bytes you specify in the hash_size parameter (in this case 32).
876
877 B<Note:> If you do choose to use a custom digest algorithm, you must set it
878 every time you access this file. Otherwise, the default (MD5) will be used.
879
880 =head1 CIRCULAR REFERENCES
881
882 B<NOTE>: DBM::Deep 0.99_03 has turned off circular references pending
883 evaluation of some edge cases. I hope to be able to re-enable circular
884 references in a future version after 1.00. This means that circular references
885 are B<NO LONGER> available.
886
887 DBM::Deep has B<experimental> support for circular references. Meaning you
888 can have a nested hash key or array element that points to a parent object.
889 This relationship is stored in the DB file, and is preserved between sessions.
890 Here is an example:
891
892   my $db = DBM::Deep->new( "foo.db" );
893
894   $db->{foo} = "bar";
895   $db->{circle} = $db; # ref to self
896
897   print $db->{foo} . "\n"; # prints "bar"
898   print $db->{circle}->{foo} . "\n"; # prints "bar" again
899
900 B<Note>: Passing the object to a function that recursively walks the
901 object tree (such as I<Data::Dumper> or even the built-in C<optimize()> or
902 C<export()> methods) will result in an infinite loop. This will be fixed in
903 a future release.
904
905 =head1 TRANSACTIONS
906
907 New in 0.99_01 is ACID transactions. Every DBM::Deep object is completely
908 transaction-ready - it is not an option you have to turn on. You do have to
909 specify how many transactions may run simultaneously (q.v. L</num_txns>).
910
911 Three new methods have been added to support them. They are:
912
913 =over 4
914
915 =item * begin_work()
916
917 This starts a transaction.
918
919 =item * commit()
920
921 This applies the changes done within the transaction to the mainline and ends
922 the transaction.
923
924 =item * rollback()
925
926 This discards the changes done within the transaction to the mainline and ends
927 the transaction.
928
929 =back
930
931 Transactions in DBM::Deep are done using a variant of the MVCC method, the
932 same method used by the InnoDB MySQL engine.
933
934 =head1 PERFORMANCE
935
936 Because DBM::Deep is a conncurrent datastore, every change is flushed to disk
937 immediately and every read goes to disk. This means that DBM::Deep functions
938 at the speed of disk (generally 10-20ms) vs. the speed of RAM (generally
939 50-70ns), or at least 150-200x slower than the comparable in-memory
940 datastructure in Perl.
941
942 There are several techniques you can use to speed up how DBM::Deep functions.
943
944 =over 4
945
946 =item * Put it on a ramdisk
947
948 The easiest and quickest mechanism to making DBM::Deep run faster is to create
949 a ramdisk and locate the DBM::Deep file there. Doing this as an option may
950 become a feature of DBM::Deep, assuming there is a good ramdisk wrapper on CPAN.
951
952 =item * Work at the tightest level possible
953
954 It is much faster to assign the level of your db that you are working with to
955 an intermediate variable than to re-look it up every time. Thus
956
957   # BAD
958   while ( my ($k, $v) = each %{$db->{foo}{bar}{baz}} ) {
959     ...
960   }
961
962   # GOOD
963   my $x = $db->{foo}{bar}{baz};
964   while ( my ($k, $v) = each %$x ) {
965     ...
966   }
967
968 =item * Make your file as tight as possible
969
970 If you know that you are not going to use more than 65K in your database,
971 consider using the C<pack_size =E<gt> 'small'> option. This will instruct
972 DBM::Deep to use 16bit addresses, meaning that the seek times will be less.
973
974 =back
975
976 =head1 MIGRATION
977
978 As of 1.0000, the file format has changed. Furthermore, DBM::Deep is now
979 designed to potentially change file format between point-releases, if needed to
980 support a requested feature. To aid in this, a migration script is provided
981 within the CPAN distribution called C<utils/upgrade_db.pl>.
982
983 B<NOTE:> This script is not installed onto your system because it carries a copy
984 of every version prior to the current version.
985
986 =head1 TODO
987
988 The following are items that are planned to be added in future releases. These
989 are separate from the L<CAVEATS, ISSUES & BUGS> below.
990
991 =head2 Sub-Transactions
992
993 Right now, you cannot run a transaction within a transaction. Removing this
994 restriction is technically straightforward, but the combinatorial explosion of
995 possible usecases hurts my head. If this is something you want to see
996 immediately, please submit many testcases.
997
998 =head2 Caching
999
1000 If a user is willing to assert upon opening the file that this process will be
1001 the only consumer of that datafile, then there are a number of caching
1002 possibilities that can be taken advantage of. This does, however, mean that
1003 DBM::Deep is more vulnerable to losing data due to unflushed changes. It also
1004 means a much larger in-memory footprint. As such, it's not clear exactly how
1005 this should be done. Suggestions are welcome.
1006
1007 =head2 Ram-only
1008
1009 The techniques used in DBM::Deep simply require a seekable contiguous
1010 datastore. This could just as easily be a large string as a file. By using
1011 substr, the STM capabilities of DBM::Deep could be used within a
1012 single-process. I have no idea how I'd specify this, though. Suggestions are
1013 welcome.
1014
1015 =head2 Importing using Data::Walker
1016
1017 Right now, importing is done using C<Clone::clone()> to make a complete copy
1018 in memory, then tying that copy. It would be much better to use
1019 L<Data::Walker/> to walk the data structure instead, particularly in the case
1020 of large datastructures.
1021
1022 =head2 Different contention resolution mechanisms
1023
1024 Currently, the only contention resolution mechanism is last-write-wins. This
1025 is the mechanism used by most RDBMSes and should be good enough for most uses.
1026 For advanced uses of STM, other contention mechanisms will be needed. If you
1027 have an idea of how you'd like to see contention resolution in DBM::Deep,
1028 please let me know.
1029
1030 =head1 CAVEATS, ISSUES & BUGS
1031
1032 This section describes all the known issues with DBM::Deep. These are issues
1033 that are either intractable or depend on some feature within Perl working
1034 exactly right. It you have found something that is not listed below, please
1035 send an e-mail to L<rkinyon@cpan.org>. Likewise, if you think you know of a
1036 way around one of these issues, please let me know.
1037
1038 =head2 References
1039
1040 (The following assumes a high level of Perl understanding, specifically of
1041 references. Most users can safely skip this section.)
1042
1043 Currently, the only references supported are HASH and ARRAY. The other reference
1044 types (SCALAR, CODE, GLOB, and REF) cannot be supported for various reasons.
1045
1046 =over 4
1047
1048 =item * GLOB
1049
1050 These are things like filehandles and other sockets. They can't be supported
1051 because it's completely unclear how DBM::Deep should serialize them.
1052
1053 =item * SCALAR / REF
1054
1055 The discussion here refers to the following type of example:
1056
1057   my $x = 25;
1058   $db->{key1} = \$x;
1059
1060   $x = 50;
1061
1062   # In some other process ...
1063
1064   my $val = ${ $db->{key1} };
1065
1066   is( $val, 50, "What actually gets stored in the DB file?" );
1067
1068 The problem is one of synchronization. When the variable being referred to
1069 changes value, the reference isn't notified, which is kind of the point of
1070 references. This means that the new value won't be stored in the datafile for
1071 other processes to read. There is no TIEREF.
1072
1073 It is theoretically possible to store references to values already within a
1074 DBM::Deep object because everything already is synchronized, but the change to
1075 the internals would be quite large. Specifically, DBM::Deep would have to tie
1076 every single value that is stored. This would bloat the RAM footprint of
1077 DBM::Deep at least twofold (if not more) and be a significant performance drain,
1078 all to support a feature that has never been requested.
1079
1080 =item * CODE
1081
1082 L<Data::Dump::Streamer/> provides a mechanism for serializing coderefs,
1083 including saving off all closure state. This would allow for DBM::Deep to
1084 store the code for a subroutine. Then, whenever the subroutine is read, the
1085 code could be C<eval()>'ed into being. However, just as for SCALAR and REF,
1086 that closure state may change without notifying the DBM::Deep object storing
1087 the reference. Again, this would generally be considered a feature.
1088
1089 =back
1090
1091 =head2 File corruption
1092
1093 The current level of error handling in DBM::Deep is minimal. Files I<are> checked
1094 for a 32-bit signature when opened, but any other form of corruption in the
1095 datafile can cause segmentation faults. DBM::Deep may try to C<seek()> past
1096 the end of a file, or get stuck in an infinite loop depending on the level and
1097 type of corruption. File write operations are not checked for failure (for
1098 speed), so if you happen to run out of disk space, DBM::Deep will probably fail in
1099 a bad way. These things will be addressed in a later version of DBM::Deep.
1100
1101 =head2 DB over NFS
1102
1103 Beware of using DBM::Deep files over NFS. DBM::Deep uses flock(), which works
1104 well on local filesystems, but will NOT protect you from file corruption over
1105 NFS. I've heard about setting up your NFS server with a locking daemon, then
1106 using C<lockf()> to lock your files, but your mileage may vary there as well.
1107 From what I understand, there is no real way to do it. However, if you need
1108 access to the underlying filehandle in DBM::Deep for using some other kind of
1109 locking scheme like C<lockf()>, see the L<LOW-LEVEL ACCESS> section above.
1110
1111 =head2 Copying Objects
1112
1113 Beware of copying tied objects in Perl. Very strange things can happen.
1114 Instead, use DBM::Deep's C<clone()> method which safely copies the object and
1115 returns a new, blessed and tied hash or array to the same level in the DB.
1116
1117   my $copy = $db->clone();
1118
1119 B<Note>: Since clone() here is cloning the object, not the database location, any
1120 modifications to either $db or $copy will be visible to both.
1121
1122 =head2 Large Arrays
1123
1124 Beware of using C<shift()>, C<unshift()> or C<splice()> with large arrays.
1125 These functions cause every element in the array to move, which can be murder
1126 on DBM::Deep, as every element has to be fetched from disk, then stored again in
1127 a different location. This will be addressed in a future version.
1128
1129 =head2 Writeonly Files
1130
1131 If you pass in a filehandle to new(), you may have opened it in either a readonly or
1132 writeonly mode. STORE will verify that the filehandle is writable. However, there
1133 doesn't seem to be a good way to determine if a filehandle is readable. And, if the
1134 filehandle isn't readable, it's not clear what will happen. So, don't do that.
1135
1136 =head2 Assignments Within Transactions
1137
1138 The following will I<not> work as one might expect:
1139
1140   my $x = { a => 1 };
1141
1142   $db->begin_work;
1143   $db->{foo} = $x;
1144   $db->rollback;
1145
1146   is( $x->{a}, 1 ); # This will fail!
1147
1148 The problem is that the moment a reference used as the rvalue to a DBM::Deep
1149 object's lvalue, it becomes tied itself. This is so that future changes to
1150 C<$x> can be tracked within the DBM::Deep file and is considered to be a
1151 feature. By the time the rollback occurs, there is no knowledge that there had
1152 been an C<$x> or what memory location to assign an C<export()> to.
1153
1154 B<NOTE:> This does not affect importing because imports do a walk over the
1155 reference to be imported in order to explicitly leave it untied.
1156
1157 =head1 CODE COVERAGE
1158
1159 B<Devel::Cover> is used to test the code coverage of the tests. Below is the
1160 B<Devel::Cover> report on this distribution's test suite.
1161
1162   ----------------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------
1163   File                                  stmt   bran   cond    sub   time  total
1164   ----------------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------
1165   blib/lib/DBM/Deep.pm                  94.4   85.0   90.5  100.0    5.0   93.4
1166   blib/lib/DBM/Deep/Array.pm           100.0   94.6  100.0  100.0    4.7   98.8
1167   blib/lib/DBM/Deep/Engine.pm           97.2   85.8   82.4  100.0   51.3   93.8
1168   blib/lib/DBM/Deep/File.pm             97.2   81.6   66.7  100.0   36.5   91.9
1169   blib/lib/DBM/Deep/Hash.pm            100.0  100.0  100.0  100.0    2.5  100.0
1170   Total                                 97.2   87.4   83.9  100.0  100.0   94.6
1171   ----------------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------
1172
1173 =head1 MORE INFORMATION
1174
1175 Check out the DBM::Deep Google Group at L<http://groups.google.com/group/DBM-Deep>
1176 or send email to L<DBM-Deep@googlegroups.com>. You can also visit #dbm-deep on
1177 irc.perl.org
1178
1179 The source code repository is at L<http://svn.perl.org/modules/DBM-Deep>
1180
1181 =head1 MAINTAINERS
1182
1183 Rob Kinyon, L<rkinyon@cpan.org>
1184
1185 Originally written by Joseph Huckaby, L<jhuckaby@cpan.org>
1186
1187 =head1 SPONSORS
1188
1189 Stonehenge Consulting (L<http://www.stonehenge.com/>) sponsored the
1190 developement of transactions and freespace management, leading to the 1.0000
1191 release. A great debt of gratitude goes out to them for their continuing
1192 leadership in and support of the Perl community.
1193
1194 =head1 CONTRIBUTORS
1195
1196 The following have contributed greatly to make DBM::Deep what it is today:
1197
1198 =over 4
1199
1200 =item * Adam Sah and Rich Gaushell for innumerable contributions early on.
1201
1202 =item * Dan Golden and others at YAPC::NA 2006 for helping me design through transactions.
1203
1204 =back
1205
1206 =head1 SEE ALSO
1207
1208 perltie(1), Tie::Hash(3), Digest::MD5(3), Fcntl(3), flock(2), lockf(3), nfs(5),
1209 Digest::SHA256(3), Crypt::Blowfish(3), Compress::Zlib(3)
1210
1211 =head1 LICENSE
1212
1213 Copyright (c) 2007 Rob Kinyon. All Rights Reserved.
1214 This is free software, you may use it and distribute it under the same terms
1215 as Perl itself.
1216
1217 =cut