Arquitecuta Xbase, ¿ Cómo es por dentro un DBF ?

René Flores López 03.may.2002

Xbase es el nombre que se le da genéricamente a todos aquellos lenguajes de programación cuyo conjunto de instrucciones y funciones son un derivado de los de dBase III+, y que manejan archivos de datos que tienen la estructura conocida como DBF (DataBase File).

Cuando desarrollamos un sistema, la mayoría de las veces nos preocupamos por los campos que deben contener las estructuras de los archivos de datos, sus relaciones, sus índices y sobre todo, como los tiene que  utilizar nuestro programa para lograr los resultados que nos han solicitado, pero... ¿ te has puesto a pensar alguna vez como ocure el amacenamiento y búsqueda de datos internamente dentro de Clipper ?, seguramente no, simplemente sabemos que lo hcae, pero pocas veces reparamos en COMO lo hace. Este pequeño articulo te enseñara como es por dentro ese viejo desconocido nuestro que es el archivo DBF.

El formato nativo de archivos de datos de Clipper es la estructura conocida como DBF, que fue mostrada por primera vez en el dBase III+, si bien muchos programadores "modernos" la consideran vieja, obsoleta y decadente, el archivo DBF tiene la sencillez de un clasico, visto desde el punto de vista romántico, un DBF es como las Piramides de Egipto, un ejemplo vivo de una cultura antigua pero que ha durado por siglos, por mucho, más tiempo que obras maestras de la arquitecutra moderna como Las Torres Gemelas de NY,  porque fue creado para durar.

Un archivo DBF puede almacenar los siguientes tipos de datos

Caracter (Character) Cadenas de caracteres de longitud variable de hasta 64 kbytes de longitud
Numérico (Numeric) Hasta 19 dígitos de longitud, contando el punto decimal en campos no enteros
Fecha (Date) Longitud fija de 8 bytes
Lógica (Logic) Valores booleanos (.T. y .F.) de 1 byte de longitud
Memo Cadenas de caracteres de longitud variable los cuales se almacenan en un archivo con la extensión .DBT para el NTX y FPT para el CDX.
Nota: El valor mínimo para un campo memo es de 512 bytes cuando se utiliza el RDD NTX y va aumentando en la misma proporción, es decir, si tenemos un texto de 514 bytes, se utilizarán 2 bloques de 512 bytes para guardarlo, aunque solo se utilicen 2 bytes del segundo bloque, un DBT no "recicla" el espacio una vez borrado el registro con campo memo, lo que significa que el espacio ocupado por el memo del registro borrado permanecerá desperdiciado hasta que se realice una operación de PACK sobre la base de datos.
En el caso de los campos memo para CDX, el valor mínimo para un campo memo es de 1 byte, aunque por omisión se maneje un valor de 15 bytes, estos memos ofrecen la ventaja de que su tamaño mínimo puede ser establecido por el usuario desde programa.

El archivo DBF está dividido en 2 partes: el Area de Encabezado (Header Area) y el Area de Datos (Data Area).

El Area de Encabezado almacena información sumamente importante, a su vez está dividida en 2 partes: Informacion del archivo (file information) y Descripción de campos (Field description).

Inmediatamente después de terminar el Area de Encabezado comienza el Area de Datos, donde se almacena la información como tal de la base de datos, lo datos son almacenados en bloques x+1 bytes donde x es la longitud total de todos los campos descritos y el byte adicional (+1) es la bandera de borrado. Este byte de borrado tiene un valor de 20h (espacio) cuando el registro está activo y un 2Ah (asterisco *) cuando el registro ha sido marcado para borrar, esto en el caso de los drivers NTX y CDX, si se esta utilizando Advantage Database Server este byte se utiliza para controlar los procesos de transacciones cuando estas se manejan en entornos Cliente / Servidor.

Es necesario recordar que DOS no elimina nada cuando se graba un archivo en el disco; cuando un DBF es creado en un área de disco donde previamente se ha escrito y borrado información, existe la posiblidad de que los espacios que permanecen vacios en el header (ver siguiente tabla) se llenen de caracteres de basura, sin embargo, esto no tiene consecuencias en la estructura de la base de datos.

Todos los datos en el Area de encabezado están escritos en formato hexadecimal.

El formato del encabezado en su sección Información de Archivo es como sigue:

Byte Información almacenada
0 Este byte indica si se ha especificado la existencia de campos memo. Si no hay memos, el valor es 03h, si los campos memo existen para este archivo el valor es un 83h.
Tip: Todos los programas que puedan leer archivos DBFs, como Excel o Access, utilizan este byte para identificar al archivo como un DBF, asi que una buena técnica de protección consiste en cambiar estos valores por cualquier otro, asi ninguna otra herramienta tendra acceso a nuestros datos. En futuros artículos explicaré con mayores detalles esta técnica.
1 Almacena el año de la última actualización, por ejemplo si el archivo fue modificado en 1999 contendrá un valor de 63h, si el año fue el 2000 tendrá un valor de 00h (NUL) y así sucesivamente, si te das cuenta sólo se almacenan los dos últimos dígitos del año.
2 Almacena el mes de la última actualización, Enero (01h), Febrero (02h), Marzo (03h), Abril (04h), Mayo (05h), Junio (06h), Julio (07h), Agosto (08h), Septiembre (09h), Octubre (0Ah), Noviembre (0Bh) y Diciembre (0Ch)
3 Almacena el día de la última actualización, también en formato hexadecimal, su valor mínimo es 1 (01h) y el máximo es 31 (1Fh)
4 al 7 Estos 4 bytes almacenan el número de registros dentro de la base de datos. De aquí se obtiene el valor de la función LastRec().
 
Mito: ¿ Cuantos registros le caben a un DBF ?, ¿ es cierto que su tamaño es infinito ?, ¿estan realmente limitados?, de una forma u otra, un DBF SI ESTA LIMITADO en el número de registros que puede tener, el valor de estos 4 bytes nos puede dar una buena idea de cuantos registros le caben a un dbf si pensamos que su valor máximo es de FFFFFFFFh, asi que en teoría, el número máximo de registros que le caben a un DBF es de 4,294,967,295 (si, leiste bien, de acuerdo al valor máximo de esta parte de la estructura, a un DBF le caben CUATRO MIL DOSCIENTOS NOVENTA Y CUATRO MILLONES, NOVECIENTOS SESENTA Y SIETE MIL DOSCIENTOS NOVENTA Y CINCO registros).
8 y 9 Declaran la longitud del encabezado (ver mas adelante la sección de Descripcion de campos)
10 y 11 Indican la longitud total del registro, incluyendo la bandera de borrado
 
 
Mito: Se ha hablado mucho del número de campos que puede contener la estructura de un DBF, unos dicen que 100, unos que mas, otros que menos, lo cierto es que el número de campos que puede contener un DBF, va en razón directa de su longitud, entre menor sea la longitud mas campos podemos tener, la pregunta es ¿ existe un límite real para el número de campos ?, la respuesta es : SI, el número de campos esta precisamente establecido por estos 2 bytes, cuyo máximo valor es FFFFh (65535), mientras la longitud de todos los campos de la base de datos no exceda este valor, podremos tener tantos campos como necesitemos.
12 al 31 No se usan.

Descripción de campos: Después del los primeros 31 bytes de la sección de Información de archivo, viene la sección de Descripción de campos, que comienza en el byte 32 (20h). Cada campo dentro de la estructura del DBF, sin importar su tipo ni su longitud, genera 32 bytes dentro de esta sección, de tal forma que si nuestra base de datos tiene 10 campos, esta sección medirá 320 bytes, si tiene 100 medirá 3200 bytes y as sucesivamente, como es fácil adivinar esta sección no tiene una longitud fija, ya que está en función del número de campos que tenga nuestro DBF.

En general, cada campo proporciona la siguiente información a la sección de descripción de campo:

Byte Información almacenada
0 al 10 Estos 11 bytes almacenan el nombre del campo. Los nombres de los campos pueden tener de 1 a 10 caracteres de longitud. El caracter que se utiliza para indicar la terminación del nombre de campo es un 00h, lo que signfica que si el nombre es seguido por 00h y tiene menos de los 10 bytes reservados para el nombre del campo, los bytes sobrantes se desperdician.
11 Especifica el tipo de campo
 
Caracter 43h (C)
Numérico 4Eh (N)
Fecha 44h (D)
Lógico 4Ch (L)
Memo 4Dh (M)
12 al 15 Cuatro bytes que especifican el espacio que ocupará en la memoria el campo.
16 Especifica la longitud del campo
17 Especifica la longitud decimal del campo, si se trata de un campo numérico no entero
18 al 31 No se usan.

Después de la última descripción de campo, se escribe el caracter que indica la terminación, que es un 0Dh. A partir de este punto, y hasta el final del archivo se extiende el Area de datos, que estudaremos mas adelante.

Como podrás observar, la longitud del encabezado depende del número de campos especificados. Cada campo agrega 32 bytes a la longitud total del área de encabezado; lo que quiere decir que si tu base de datos tiene dos campos, su Area de Encabezado tendrá una longitud de 96 bytes (32 bytes de información de archivo, mas 64 bytes de descripción de campos, 32 por cada campo).

El Area de datos y el almacenamiento de la información:

El área que sigue inmediatamente después del Area de Encabezado es el Area de Datos (Data Area). Cada registro dentro de nuestro DBF tiene una longitud fija, como la descripción de campos. Los datos son recuperados siempre por su posición en relación al principio del registro; no se utiliza ninguna señal de delimitación para separar los campos, el motor de base de datos utiliza la información de la sección Información de Archivo bytes 10 y 11 para calcular en donde comienza y donde termina cada registro y recuperarlos de manera óptima, porque en esta sección todo se almacena en formato ASCII, en otras palabras el Area de datos es un simple archivo de texto.

La forma de almacenamiento es como sigue:

El algoritmo de recuperación de datos es bastante sencillo de imaginar, si yo ejecuto desde mi programa una instrucción DBGOTO(5), internamente el motor de datos obtendra la longitud de todo el registro a partir de la informacion contenida en los bytes 10 y 11 de la sección  Información de archivo, una vez calculada la longitud total del registro, esta se multiplica por 5, y el motor de base de datos sabe el número de bytes que deberá desplazarse a partir del comienzo del area de datos hasta el comienzo del registro 5, una vez que ha llegado al principio del registro que queremos recuperar, nuevamente se utiliza la longitud del registro para saber cuantos bytes tiene que leer y acomodarlos en sus respectivas variables de nombre de campo. Como podrás apreciar, la estructura DBF provee de una solucion sencilla y elegante para la manipulación de datos, aunque muchos la consideren vieja y obsoleta.

Dedicado con todo cariño a Dorien Mast,
Esperamos verte recuperada pronto de tu Rizotomia Dorsal Selectiva
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