emufs/b_plus.c

   1 /** Arbol B+ */
   2 #include "b_plus.h"
   3 #include <math.h>
   4
   5 /**#*#*#*#*#**#*#*#*#*#* Private prototypes*#*#*#*#*#**#*#*#*#*#**#*#*#*/
   6 /* numerando los bloques */
   7 int b_plus_grabar_nodo(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_node);
   8 /*NODO_B_PLUS *b_plus_leer_nodo(INDEXSPECS *idx, int num_node);*/
   9 NODO_B_PLUS *b_plus_crearnodo(INDEXSPECS *idx);
  10 int b_plus_destruir_nodo(NODO_B_PLUS *nodo);
  11 /*int b_plus_insertar_clave(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query);*/
  12 int b_plus_split_child(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *parent, int ithchild, NODO_B_PLUS *fullnode);
  13 int b_plus_insert_nonfull(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_nodo, INDEX_DAT *query);
  14 int b_plus_insertar(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query);
  15 int b_plus_get_num_nodo(INDEXSPECS *idx);
  16 /**#*#*#*#*#**#*#*#*#*#*FIN PROTOTYPES*#*#*#*#*#**#*#*#*#*#**#*#*#*#*#*/
  17
  18 /** Crea un nuevo nodo y lo inicializa */
  19 NODO_B_PLUS *b_plus_crearnodo(INDEXSPECS *idx) {
  20
  21         NODO_B_PLUS *nodo = (NODO_B_PLUS*)malloc(sizeof(NODO_B_PLUS));
  22         if (nodo == NULL) return NULL;
  23         nodo->nivel = 0;
  24         nodo->cant_claves = 0;
  25
  26     /* Calculamos lo que ocupan las cadenas de bytes claves + hijos */
  27         nodo->claves = (int*)malloc(idx->size_claves);
  28         nodo->hijos = (int*)malloc(idx->size_hijos);
  29         memset(nodo->claves,-1,idx->size_claves);
  30         memset(nodo->hijos,-1,idx->size_hijos);
  31
  32     return nodo;
  33 }
  34
  35 /** Crea el archivo indice B+ */
  36 int emufs_b_plus_crear(INDEXSPECS *idx) {
  37
  38         FILE *fp;
  39         NODO_B_PLUS *raiz;
  40         int error = 0;
  41
  42         /* Creamos el archivo que contendra el indice */
  43         fp = fopen(idx->filename, "w");
  44         PERR("Creando indice con nodo raiz");
  45         if (fp == NULL) {
  46                 PERR("Error al crear el archivo");
  47                 return -1;
  48         }
  49         fclose(fp);
  50
  51         /* Creamos el nodo raiz y lo guardamos el en indice */
  52         raiz = b_plus_crearnodo(idx);
  53         error = b_plus_grabar_nodo(idx,raiz,0);
  54
  55         /* Liberamos areas de memoria reservadas */
  56         free(raiz->claves);
  57         free(raiz->hijos);
  58         free(raiz);
  59
  60         return error;
  61 }
  62
  63 /* Inserta una nueva clave y reestructura el arbol para que quede como debe */
  64 int b_plus_insertar_clave(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query)
  65 {
  66         NODO_B_PLUS *curnode, *padre;
  67         int i,j, prox_nodo;
  68         /* Comienzo leyendo la raiz, entry point de toda funcion */
  69         curnode = b_plus_leer_nodo(idx,0);
  70         if (curnode == NULL) return -1;
  71         padre = curnode;
  72         while ( curnode->nivel > 0 && curnode ) {
  73                 for(i=0; i<curnode->cant_claves; i++){
  74                         /* me fijo que si es mayor */
  75                         if ( (query->clave.i_clave > curnode->claves[i])) {
  76                                 if ( curnode->cant_claves != i ) /* si no es la ultima clave del nodo */
  77                                         continue; /*paso a la siguiente*/
  78                                 else {  /* si era la ultima, la clave deberia ir ahi */
  79                                         /*cargo el proximo nodo*/
  80                                         prox_nodo = curnode->hijos[i+1];
  81                                         break; /*salgo del for*/
  82                                 }
  83                         } else {  /*si no es mayor o igual es menor*/
  84                                 prox_nodo = curnode->hijos[i];
  85                                 break;
  86                         }
  87                 }
  88                 padre = curnode;
  89                 curnode = b_plus_leer_nodo(idx, prox_nodo);
  90         }
  91         /* aca tengo el nodo donde deberia ir la clave, y su padre */
  92
  93         if ( curnode->cant_claves < idx->size_claves/sizeof(int) ){
  94                 int *claves_aux = (int*)malloc(idx->size_claves);
  95                 int *hijos_aux = (int*)malloc(idx->size_hijos);
  96                 memset(claves_aux,-1,idx->size_claves);
  97                 memset(hijos_aux,-1,idx->size_hijos);
  98                 i = 0;
  99                 while ( (curnode->claves[i] < query->clave.i_clave) && (i < curnode->cant_claves)){
 100                         claves_aux[i] = curnode->claves[i];
 101                         hijos_aux[i] = curnode->hijos[i];
 102                         i++;
 103                 }
 104                 curnode->cant_claves++;
 105                 claves_aux[i] = query->clave.i_clave;
 106                 hijos_aux[i] = query->num_bloque;
 107                 for (j=i+1; j<curnode->cant_claves; j++){
 108                         claves_aux[j] = curnode->claves[j-1];
 109                         hijos_aux[j] = curnode->hijos[j-1];
 110                 }
 111                 free(curnode->claves);
 112                 free(curnode->hijos);
 113                 curnode->claves = claves_aux;
 114                 curnode->hijos = hijos_aux;
 115                 b_plus_grabar_nodo(idx, curnode, prox_nodo);
 116                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 117         }
 118
 119         /* si el nodo esta lleno tengo que splitear */
 120         if ( curnode->cant_claves == idx->size_claves )
 121         {
 122                 /**FIXME**/
 123         }
 124         return 0;
 125 }
 126
 127 /** Busca el nro de bloque donde se debe guardar un reg con clave X */
 128 /** Si la clave entra en la raiz, la guarda, si no, busca el nodo hoja
 129     donde debe ir y devuelve el bloque (en query) pero no graba la clave */
 130 /** Devuelve -1 si no hay un bloque donde insertar la nueva clave */
 131 int emufs_b_plus_get_bloque(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query) {
 132
 133     NODO_B_PLUS *curnode;
 134         int i, prox_nodo;
 135         /* Comienzo leyendo la raiz, entry point de toda funcion */
 136         printf ("Buscando donde insertar clave: %i\n\n",query->clave.i_clave);
 137         curnode = b_plus_leer_nodo(idx,0);
 138         if (curnode == NULL) return -1;
 139         /* Me fijo si la raiz esta vacia */
 140         if ( curnode->cant_claves == 0 ){ /* entra la clave en la raiz */
 141                 /* ojo que este es un caso muy particular */
 142                 /* aumento la cant de claves*/
 143                 curnode->cant_claves++;
 144                 /* inserto la clave en el nodo, como es la primera no hace falta ordenar nada*/
 145                 *(curnode->claves) = query->clave.i_clave;
 146                 /* En query->num_bloque viene un numero de bloque nuevo valido..*/
 147                 /* Le asigno al nodo del arbol el mismo numero que venia en query*/
 148                 *(curnode->hijos) = query->num_bloque;
 149                 /* Cargado el query salgo de la func, luego habra que actualizar el .dat */
 150                 /*grabo el nodo en el archivo*/
 151                 b_plus_grabar_nodo(idx, curnode, 0);
 152                 /* librero el nodo */
 153                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 154                 return 0;
 155         }
 156         PERR("TENGO LA HOJA");
 157         /* Mientras no encontre la hoja con la clave, busco.. */
 158         /* RECORDAR QUE LAS CLAVES DEBEN ESTAR ORDENADAS PARA QUE ESTO FUNCIONE !! */
 159         while (curnode->nivel > 0 && curnode){
 160                 /*recorro las claves hasta encontrar la primera mayor a la que quiero insertar*/
 161                 for(i=0; i<curnode->cant_claves; i++){
 162                         /* me fijo que si es mayor */
 163                         if ( (query->clave.i_clave > curnode->claves[i])) {
 164                                 if ( curnode->cant_claves != i ) /* si no es la ultima clave del nodo */
 165                                         continue; /*paso a la siguiente*/
 166                                 else {  /* si era la ultima, la clave deberia ir ahi */
 167                                         /*cargo el proximo nodo*/
 168                                         prox_nodo = curnode->hijos[i+1];
 169                                         break; /*salgo del for*/
 170                                 }
 171                         } else {  /*si no es mayor o igual es menor*/
 172                                 prox_nodo = curnode->hijos[i];
 173                                 break;
 174                         }
 175                 }
 176                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 177                 curnode = b_plus_leer_nodo(idx, prox_nodo);
 178         }
 179
 180         /*cuando salgo de aca deberia tener cargado en curnode el nodo hoja que busque*/
 181         for (i=0; i<curnode->cant_claves-1; i++){
 182                 if ( query->clave.i_clave >= curnode->claves[i] ){
 183                         if ( curnode->cant_claves != i ) /* si no es la ultima clave */
 184                                 continue;
 185                         else {   /* si era la ultima */
 186                                 /* Cargo en query el numero del bloque donde deberia ir la nueva clave */
 187                                 query->num_bloque = curnode->hijos[i];
 188                                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 189                                 return 0;
 190                         }
 191                 } else {  /* si no era mayor, era menor */
 192                         if ( i == 0 ){
 193
 194                                 /* ACA PODRIAMOS RETORNAR -1 COMO CODIGO DE ERROR QUE INFORMARIA QUE NO EXISTE
 195                                    UN NODO DONDE QUEPA LA CLAVE, ENTONCES HABRIA QUE LLAMAR A LA FUNCION QUE
 196                                    ACTUALIZA EL ARBOL Y SE ENCARGA DE ARGREGAR LA CLAVE Y HACER EL SPLIT DE SER
 197                                    NECESARIO */
 198                                 /* Llamo a la funcion que mete una clave nueva en el arbol y le paso el bloque a donde
 199                                    tiene que apuntar */
 200                                 b_plus_insertar_clave(idx, query);
 201                                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 202                                 return 1; /* SE INSERTO NODO NUEVO */
 203                         } else {
 204                                 query->num_bloque = curnode->hijos[i-1];
 205                                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 206                                 return 0;
 207                         }
 208                 }
 209         }
 210
 211         if (curnode) b_plus_destruir_nodo(curnode);
 212         return 0;
 213 }
 214
 215 NODO_B_PLUS *b_plus_leer_nodo(INDEXSPECS *idx, int num_node) {
 216
 217         int i = 0;
 218         FILE *fp;
 219         NODO_B_PLUS *memnode = b_plus_crearnodo(idx);
 220         char *disknode = (char*)malloc(idx->tam_bloque);
 221
 222         if (disknode == NULL) return NULL;
 223         if (memnode == NULL) return NULL;
 224
 225     /* Open up file */
 226         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 227         if (fp == NULL) {
 228                 free(disknode);
 229                 b_plus_destruir_nodo(memnode);
 230                 return NULL;
 231         }
 232
 233         /* Intentamos leer un nodo, sino podemos error! */
 234         fseek(fp, num_node*idx->tam_bloque, SEEK_SET);
 235         if (fread(disknode, idx->tam_bloque, 1, fp) != 1) {
 236                 free(disknode);
 237                 fclose(fp);
 238                 return NULL;
 239         }
 240         fclose(fp);
 241
 242         /* Pudimos leer un nodo de disco, ahora lo transformamos a nodo mem */
 243         memcpy(memnode,disknode,SIZE_B_PLUS_HEADER);
 244         memcpy(memnode->claves,disknode+SIZE_B_PLUS_HEADER,idx->size_claves);
 245         memcpy(memnode->hijos,disknode+SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves,idx->size_hijos);
 246         free(disknode);
 247
 248         printf("Dumping Node_%i\n",num_node);
 249         printf("Nivel: %i  Cant Claves: %i\n",memnode->nivel,memnode->cant_claves);
 250         printf("Claves:");
 251         for (i = 0; i < idx->size_claves/sizeof(int); ++i) printf(" %i",memnode->claves[i]);
 252         printf("\nHijos:");
 253         for (i = 0; i < idx->size_hijos/sizeof(int); ++i) printf(" %i",memnode->hijos[i]);
 254         printf("\nEnd Dump\n");
 255
 256         return memnode;
 257
 258 }
 259
 260 int b_plus_grabar_nodo(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_node)
 261 {
 262         FILE *fp;
 263
 264         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 265         if (fp == NULL) return -1;
 266
 267         fseek(fp,num_node*sizeof(NODO_B_PLUS),SEEK_SET);
 268         fwrite(nodo,SIZE_B_PLUS_HEADER,1,fp);
 269         fwrite(nodo->claves,idx->size_claves,1,fp);
 270         fwrite(nodo->hijos,idx->size_hijos,1,fp);
 271         fclose(fp);
 272
 273         return 0;
 274 }
 275
 276 int b_plus_destruir_nodo(NODO_B_PLUS *nodo)
 277 {
 278         free(nodo->claves);
 279         free(nodo->hijos);
 280         free(nodo);
 281         return 0;
 282 }
 283
 284 int b_plus_split_child(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *parent, int ithchild, NODO_B_PLUS *fullnode)
 285 {
 286         /* locals */
 287         int minclaves = ceil(idx->size_hijos/sizeof(int)/2)-1;
 288         int numbrother,j = 0;
 289         int es_interno = 1;
 290
 291         NODO_B_PLUS *brother = b_plus_crearnodo(idx);
 292         brother->nivel = fullnode->nivel; /* Idem nivel que el que se parte */
 293
 294         /* Si estoy en una hoja, la parte derecha del partido tendra minclaves+1 */
 295         /* pues el ancla se debe repetir ademas de subir */
 296         if (brother->nivel == 0) {
 297                 brother->cant_claves = minclaves+1;
 298                 es_interno = 0;
 299         }
 300         else brother->cant_claves = minclaves;
 301
 302         /* Copio las claves al brother derecho */
 303         for (j = 0; j < brother->cant_claves; ++j)
 304                 brother->claves[j] = fullnode->claves[j+minclaves+es_interno];
 305
 306         /* Copio los hijos ya sea para hoja o no hoja. Copia Chain Also! */
 307         for (j = 0; j < brother->cant_claves+1; ++j)
 308                 brother->hijos[j] = fullnode->hijos[j+minclaves+es_interno];
 309
 310         /* Ahora me ocupo del nodo que se partio */
 311         fullnode->cant_claves = minclaves;
 312         /* Obtengo numero de nodo para brother, para encadenar */
 313         numbrother = b_plus_get_num_nodo(idx);
 314         fullnode->hijos[idx->size_hijos/sizeof(int)-1] = numbrother;
 315
 316         /* Ahora fixeamos el padre, apuntando al nuevo hijo */
 317         for (j = parent->cant_claves; j > ithchild; --j)
 318                 parent->hijos[j+1] = parent->hijos[j];
 319         parent->hijos[ithchild+1] = numbrother;
 320
 321         /* Idem pero subo la median key */
 322         for (j = parent->cant_claves-1; j >= ithchild; --j)
 323                 parent->claves[j+1] = parent->claves[j];
 324         parent->claves[ithchild] = fullnode->claves[minclaves];
 325
 326         return 0;
 327 }
 328
 329
 330 int b_plus_insert_nonfull(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_nodo, INDEX_DAT *query)
 331 {
 332     int i, num_nodo_hijo;
 333     NODO_B_PLUS *hijo;
 334
 335     i = nodo->cant_claves;
 336     if ( nodo->nivel == 0 ){
 337         while ( i >= 1 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] ){
 338             nodo->claves[i+1] = nodo->claves[i];
 339             i--;
 340         }
 341         nodo->claves[i+1] = query->clave.i_clave;
 342         nodo->cant_claves++;
 343         b_plus_destruir_nodo(nodo);
 344         b_plus_grabar_nodo(idx, nodo, num_nodo);
 345     } else {
 346         while ( i >= 1 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] )
 347             i--;
 348         i++;
 349         num_nodo_hijo = nodo->hijos[i-1];
 350         hijo = b_plus_leer_nodo(idx, num_nodo_hijo);
 351         if ( hijo->cant_claves == idx->size_claves/sizeof(int) ) {
 352             b_plus_split_child(idx, nodo, i, hijo);
 353             if ( query->clave.i_clave > nodo->claves[i] )
 354                 i++;
 355         }
 356         b_plus_insert_nonfull(idx, hijo, num_nodo_hijo, query);
 357     }
 358     b_plus_destruir_nodo(hijo);
 359     return 0;
 360 }
 361
 362 int b_plus_insertar(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query)
 363 {
 364     NODO_B_PLUS *raiz;
 365
 366     raiz = b_plus_leer_nodo(idx, 0);
 367     if ( raiz->cant_claves == idx->size_claves/sizeof(int) ) {
 368         NODO_B_PLUS *new_root = b_plus_crearnodo(idx);
 369         new_root->nivel = raiz->nivel + 1;
 370         new_root->hijos[0] = b_plus_get_num_nodo(idx);
 371         b_plus_grabar_nodo(idx, raiz, new_root->hijos[0]);
 372         b_plus_grabar_nodo(idx, new_root, 0);
 373         b_plus_split_child(idx, new_root, 1, raiz);
 374         b_plus_insert_nonfull(idx, new_root, 0, query);
 375     } else b_plus_insert_nonfull(idx, raiz, 0, query);
 376
 377     return 0;
 378 }
 379
 380 int b_plus_get_num_nodo(INDEXSPECS *idx)
 381 {
 382         FILE *fp;
 383         int num;
 384
 385         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 386         if (fp == NULL) return -1;
 387
 388     num = ftell(fp)/sizeof(NODO_B_PLUS);
 389     fclose(fp);
 390     return num;
 391 }