doc/doc-txt/dbm.discuss.txt

   1 DBM Libraries for use with Exim
   2 -------------------------------
   3
   4 Background
   5 ----------
   6
   7 Exim uses direct-access (so-called "dbm") files for a number of different
   8 purposes. These are files arranged so that the data they contain is indexed and
   9 can quickly be looked up by quoting an appropriate key. They are used as
  10 follows:
  11
  12 1. Exim keeps its "hints" databases in dbm files.
  13
  14 2. The configuration can specify that certain things (e.g. aliases) be looked
  15    up in dbm files.
  16
  17 3. The configuration can contain expansion strings that involve lookups in dbm
  18    files.
  19
  20 4. The filter commands "mail" and "vacation" have a facility for replying only
  21    once to each incoming address. The record of which addresses have already
  22    received replies may be kept in a dbm file, depending on the configuration
  23    option once_file_size.
  24
  25 The runtime configuration can be set up without specifying 2 or 3, but Exim
  26 always requires the availability of a dbm library, for 1 (and 4 if configured
  27 that way).
  28
  29
  30 DBM Libraries
  31 -------------
  32
  33 The original library that provided the dbm facility in Unix was called "dbm".
  34 This seems to have been superseded quite some time ago by a new version called
  35 "ndbm" which permits several dbm files to be open at once. Several operating
  36 systems, including those from Sun, contain ndbm as standard.
  37
  38 A number of alternative libraries also exist, the most common of which seems to
  39 be Berkeley DB (just called DB hereinafter). Release 1.85 was around for
  40 some time, and various releases 2.x began to appear towards the end of 1997. In
  41 November 1999, version 3.0 was released, and the ending of support for 2.7.7,
  42 the last 2.x release, was announced for November 2000. (Support for 1.85 has
  43 already ceased.) There were further 3.x releases, but by the end of 2001, the
  44 current release was 4.0.14.
  45
  46 There are major differences in implementation and interface between the DB 1.x
  47 and 2.x/3.x/4.x releases, and they are best considered as two independent dbm
  48 libraries. Changes to the API were made for 3.0 and again for 3.1.
  49
  50 Another DBM library is the GNU library, gdbm, though this does not seem to be
  51 very widespread.
  52
  53 Yet another dbm library is tdb (Trivial Data Base) which has come out of the
  54 Samba project. The first releases seem to have been in mid-2000.
  55
  56 Some older Linux releases contain gdbm as standard, while others contain no dbm
  57 library. More recent releases contain DB 1.85 or 2.x or later, and presumably
  58 will track the development of the DB library. Some BSD versions of Unix include
  59 DB 1.85 or later. All of the non-ndbm libraries except tdb contain
  60 compatibility interfaces so that programs written to call the ndbm functions
  61 should, in theory, work with them, but there are some potential pitfalls which
  62 have caught out Exim users in the past.
  63
  64 Exim has been tested with ndbm, gdbm, DB 1.85, DB 2.x, DB 3.1, DB 4.0.14, and
  65 tdb 1.0.2, in various different modes in some cases, and is believed to work
  66 with all of them if it and they are properly configured.
  67
  68 I have considered the possibility of calling different dbm libraries for
  69 different functions from a single Exim binary. However, because all bar one of
  70 the libraries provide ndbm compatibility interfaces (and therefore the same
  71 function names) it would require a lot of complicated, error-prone trickery to
  72 achieve this. Exim therefore uses a single library for all its dbm activities.
  73
  74 However, Exim does also support cdb (Constant Data Base), an efficient file
  75 arrangement for indexed data that does not change incrementally (for example,
  76 alias files). This is independent of any dbm library and can be used alongside
  77 any of them.
  78
  79
  80 Locking
  81 -------
  82
  83 The configuration option EXIMDB_LOCK_TIMEOUT controls how long Exim waits to
  84 get a lock on a hints database. From version 1.80 onwards, Exim does not
  85 attempt to take out a lock on an actual database file (this caused problems in
  86 the past). Instead, it takes out an fcntl() lock on a separate file whose name
  87 ends in ".lockfile". This ensures that Exim has exclusive access to the
  88 database before even attempting to open it. Exim creates the lock file the
  89 first time it needs it. It should never be removed.
  90
  91
  92 Main Pitfall
  93 ------------
  94
  95 The OS-specific configuration files that are used to build Exim specify the use
  96 of Berkeley DB on those systems where it is known to be standard. In the
  97 absence of any special configuration options, Exim uses the ndbm set of
  98 functions to control its dbm databases. This should work with any of the dbm
  99 libraries because those that are not ndbm have compatibility interfaces.
 100 However, there is one awful pitfall:
 101
 102 Exim #includes a header file called ndbm.h which defines the functions and the
 103 interface data block; gdbm and DB 1.x provide their own versions of this header
 104 file, later DB versions do not. If it should happen that the wrong version of
 105 nbdm.h is seen by Exim, it may compile without error, but fail to operate
 106 correctly at runtime.
 107
 108 This situation can easily arise when more than one dbm library is installed on
 109 a single host. For example, if you decide to use DB 1.x on a system where gdbm
 110 is the standard library, unless you are careful in setting up the include
 111 directories for Exim, it may see gdbm's ndbm.h file instead of DB's. The
 112 situation is even worse with later versions of DB, which do not provide an
 113 ndbm.h file at all.
 114
 115 One way out of this for gdbm and any of the versions of DB is to configure Exim
 116 to call the DBM library in its native mode instead of via the ndbm
 117 compatibility interface, thus avoiding the use of ndbm.h. This is done by
 118 setting the USE_DB configuration option if you are using Berkeley DB, or
 119 USE_GDBM if you are using gdbm. This is the recommended approach.
 120
 121
 122 NDBM
 123 ----
 124
 125 The ndbm library holds its data in two files, with extensions .dir and .pag.
 126 This makes atomic updating of, for example, alias files, difficult, because
 127 simple renaming cannot be used without some risk. However, if your system has
 128 ndbm installed, Exim should compile and run without any problems.
 129
 130
 131 GDBM
 132 ----
 133
 134 The gdbm library, when called via the ndbm compatibility interface, makes two
 135 hard links to a single file, with extensions .dir and .pag. As mentioned above,
 136 gdbm provides its own version of the ndbm.h header, and you must ensure that
 137 this is seen by Exim rather than any other version. This is not likely to be a
 138 problem if gdbm is the only dbm library on your system.
 139
 140 If gdbm is called via the native interface (by setting USE_GDBM in your
 141 Local/Makefile), it uses a single file, with no extension on the name, and the
 142 ndbm.h header is not required.
 143
 144 The gdbm library does its own locking of the single file that it uses. From
 145 version 1.80 onwards, Exim locks on an entirely separate file before accessing
 146 a hints database, so gdbm's locking should always succeed.
 147
 148
 149 Berkeley DB 1.8x
 150 ----------------
 151
 152 1.85 was the most widespread DB 1.x release; there is also a 1.86 bug-fix
 153 release, but the belief is that the bugs it fixes will not affect Exim.
 154 However, maintenance for 1.x releases has been phased out.
 155
 156 This dbm library can be called by Exim in one of two ways: via the ndbm
 157 compatibility interface, or via its own native interface. There are two
 158 advantages to doing the latter: (1) you don't run the risk of Exim's seeing the
 159 "wrong" version of the ndbm.h header, as described above, and (2) the
 160 performace is better. It is therefore recommended that you set USE_DB=yes in an
 161 appropriate Local/Makefile-xxx file. (If you are compiling for just one OS, it
 162 can go in Local/Makefile itself.)
 163
 164 When called via the compatibility interface, DB 1.x creates a single file with
 165 a .db extension. When called via its native interface, no extension is added to
 166 the file name handed to it.
 167
 168 DB 1.x does not do any locking of its own.
 169
 170
 171 Berkeley DB 2.x
 172 ---------------
 173
 174 DB 2.x was released in 1997. It is a major re-implementation and its native
 175 interface is incompatible with DB 1.x, though a compatibility interface was
 176 introduced in DB 2.1.0, and there is also an ndbm.h compatibility interface.
 177
 178 Like 1.x, it can be called from Exim via the ndbm compatibility interface or
 179 via its native interface, and once again setting USE_DB in order to get the
 180 native interface is recommended. If USE_DB is *not* set, then you will have to
 181 provide a suitable version of ndbm.h, because one does not come with the DB 2.x
 182 distribution. A suitable version is:
 183
 184   /*************************************************
 185   *              ndbm.h header for DB 2.x          *
 186   *************************************************/
 187
 188   /* This header should replace any other version of ndbm.h when Berkeley DB
 189   version 2.x is in use via the ndbm compatibility interface. Otherwise, any
 190   extant version of ndbm.h may cause programs to misbehave. There doesn't seem
 191   to be a version of ndbm.h supplied with DB 2.x, so I made this for myself.
 192
 193   Philip Hazel 12/Jun/97
 194   */
 195
 196   #define DB_DBM_HSEARCH
 197   #include <db.h>
 198
 199   /* End */
 200
 201 When called via the compatibility interface, DB 2.x creates a single file with
 202 a .db extension. When called via its native interface, no extension is added to
 203 the file name handed to it.
 204
 205 DB 2.x does not do any automatic locking of its own; it does have a set of
 206 functions for various forms of locking, but Exim does not use them.
 207
 208
 209 Berkeley DB 3.x
 210 ---------------
 211
 212 DB 3.0 was released in November 1999 and 3.1 in June 2000. The 3.x series is a
 213 development of the 2.x series and the above comments apply. Exim can
 214 automatically distinguish between the different versions, so it copes with the
 215 changes to the API without needing any special configuration.
 216
 217 When Exim creates a DBM file using DB 3.x (e.g. when creating one of its hints
 218 databases), it specified the "hash" format. However, when it opens a DB 3 file
 219 for reading only, it specifies "unknown". This means that it can read DB 3
 220 files in other formats that are created by other programs.
 221
 222
 223 Berkeley DB 4.x
 224 ---------------
 225
 226 The 4.x series is a developement of the 2.x and 3.x series, and the above
 227 comments apply.
 228
 229
 230 tdb
 231 ---
 232
 233 tdb 1.0.2 was released in September 2000. Its origin is the database functions
 234 that are used by the Samba project.
 235
 236
 237
 238 Testing Exim's dbm handling
 239 ---------------------------
 240
 241 Because there have been problems with dbm file locking in the past, I built
 242 some testing code for Exim's dbm functions. This is very much a lash-up, but it
 243 is documented here so that anybody who wants to check that their configuration
 244 is locking properly can do so. Now that Exim does the locking on an entirely
 245 separate file, locking problems are much less likely, but this code still
 246 exists, just in case. Proceed as follows:
 247
 248 . Build Exim in the normal way. This ensures that all the makesfiles etc. get
 249   set up.
 250
 251 . From within the build directory, obey "make test_dbfn". This makes a binary
 252   file called test_dbfn. If you are experimenting with different configurations
 253   you *must* do "make makefile" after changing anything, before obeying "make
 254   test_dbfn" again, because the make target for test_dbfn isn't integrated
 255   with the making of the makefile.
 256
 257 . Identify a scratch directory where you have write access. Create a sub-
 258   directory called "db" in the scratch directory.
 259
 260 . Type the command "test_dbfn <scratch-directory>". This will output some
 261   general information such as
 262
 263     Exim's db functions tester: interface type is db (v2)
 264     DBM library: Berkeley DB: Sleepycat Software: DB 2.1.0: (6/13/97)
 265     USE_DB is defined
 266
 267   It then says
 268
 269     Test the functions
 270     >
 271
 272 . At this point you can type commands to open a dbm file and read and write
 273   data in it. First type the command "open <name>", e.g. "open junk". The
 274   response should look like this
 275
 276     opened DB file <scratch-directory>/db/junk: flags=102
 277     Locked
 278     opened 0
 279     >
 280
 281   The tester will have created a dbm file within the db directory of the
 282   scratch directory. It will also have created a file with the extension
 283   ".lockfile" in the same directory. Unlike Exim itself, it will not create
 284   the db directory for itself if it does not exist.
 285
 286 . To test the locking, don't type anything more for the moment. You now need to
 287   set up another process running the same test_dbfn command, e.g. from a
 288   different logon to the same host. This time, when you attempt to open the
 289   file it should fail after a minute with a timeout error because it is
 290   already in use.
 291
 292 . If the second process doesn't produce any error message, but gets back to the
 293   > prompt, then the locking is not working properly.
 294
 295 . You can check that the second process gets the lock when the first process
 296   releases it by exiting from the first process with ^D, q, or quit; or by
 297   typing the command "close".
 298
 299 . There are some other commands available that are not related to locking:
 300
 301      write <key> <data>
 302      e.g.
 303      write abcde the quick brown fox
 304
 305   writes a record to the database,
 306
 307      read <key>
 308      delete <key>
 309
 310   read and delete a record, respectively, and
 311
 312      scan
 313
 314   scans the entire database. Note that the database is purely for testing the
 315   dbm functions. It is *not* one of Exim's regular databases, and you should
 316   not try running this testing program on any of Exim's real database
 317   files.
 318
 319 Philip Hazel
 320 Last update: June 2002