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, int numparent, 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 = 0;
  68
  69         /* Comienzo leyendo la raiz, entry point de toda funcion */
  70         curnode = b_plus_leer_nodo(idx,0);
  71         if (curnode == NULL) return -1;
  72         padre = curnode;
  73         while ( curnode->nivel > 0 && curnode ) {
  74                 for(i=0; i<curnode->cant_claves; i++){
  75                         /* me fijo que si es mayor */
  76                         if ( (query->clave.i_clave > curnode->claves[i])) {
  77                                 if ( curnode->cant_claves != i ) /* si no es la ultima clave del nodo */
  78                                         continue; /*paso a la siguiente*/
  79                                 else {  /* si era la ultima, la clave deberia ir ahi */
  80                                         /*cargo el proximo nodo*/
  81                                         prox_nodo = curnode->hijos[i+1];
  82                                         break; /*salgo del for*/
  83                                 }
  84                         } else {  /*si no es mayor o igual es menor*/
  85                                 prox_nodo = curnode->hijos[i];
  86                                 break;
  87                         }
  88                 }
  89                 padre = curnode;
  90                 curnode = b_plus_leer_nodo(idx, prox_nodo);
  91         }
  92         /* aca tengo el nodo donde deberia ir la clave, y su padre */
  93
  94         if ( curnode->cant_claves < idx->size_claves/sizeof(int) ){
  95                 int *claves_aux = (int*)malloc(idx->size_claves);
  96                 int *hijos_aux = (int*)malloc(idx->size_hijos);
  97                 memset(claves_aux,-1,idx->size_claves);
  98                 memset(hijos_aux,-1,idx->size_hijos);
  99                 i = 0;
 100                 while ( (curnode->claves[i] < query->clave.i_clave) && (i < curnode->cant_claves)){
 101                         claves_aux[i] = curnode->claves[i];
 102                         hijos_aux[i] = curnode->hijos[i];
 103                         i++;
 104                 }
 105                 curnode->cant_claves++;
 106                 claves_aux[i] = query->clave.i_clave;
 107                 hijos_aux[i] = query->num_bloque;
 108                 for (j=i+1; j<curnode->cant_claves; j++){
 109                         claves_aux[j] = curnode->claves[j-1];
 110                         hijos_aux[j] = curnode->hijos[j-1];
 111                 }
 112                 free(curnode->claves);
 113                 free(curnode->hijos);
 114                 curnode->claves = claves_aux;
 115                 curnode->hijos = hijos_aux;
 116                 printf ("Prox Nodo es: %i\n",prox_nodo);
 117                 b_plus_grabar_nodo(idx, curnode, prox_nodo);
 118                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 119         }
 120
 121         /* si el nodo esta lleno tengo que splitear */
 122         if ( curnode->cant_claves == idx->size_claves )
 123         {
 124                 /**FIXME**/
 125         }
 126         return 0;
 127 }
 128
 129 /** Busca el nro de bloque donde se debe guardar un reg con clave X */
 130 /** Si la clave entra en la raiz, la guarda, si no, busca el nodo hoja
 131     donde debe ir y devuelve el bloque (en query) pero no graba la clave */
 132 /** Devuelve -1 si no hay un bloque donde insertar la nueva clave */
 133 int emufs_b_plus_get_bloque(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query) {
 134
 135     NODO_B_PLUS *curnode;
 136         int i, prox_nodo;
 137         /* Comienzo leyendo la raiz, entry point de toda funcion */
 138         printf ("Buscando donde insertar clave: %i\n\n",query->clave.i_clave);
 139         curnode = b_plus_leer_nodo(idx,0);
 140         if (curnode == NULL) return -1;
 141         /* Me fijo si la raiz esta vacia */
 142         if ( curnode->cant_claves == 0 ){ /* entra la clave en la raiz */
 143                 /* ojo que este es un caso muy particular */
 144                 /* aumento la cant de claves*/
 145                 curnode->cant_claves++;
 146                 /* inserto la clave en el nodo, como es la primera no hace falta ordenar nada*/
 147                 *(curnode->claves) = query->clave.i_clave;
 148                 /* En query->num_bloque viene un numero de bloque nuevo valido..*/
 149                 /* Le asigno al nodo del arbol el mismo numero que venia en query*/
 150                 *(curnode->hijos) = query->num_bloque;
 151                 /* Cargado el query salgo de la func, luego habra que actualizar el .dat */
 152                 /*grabo el nodo en el archivo*/
 153                 b_plus_grabar_nodo(idx, curnode, 0);
 154                 /* librero el nodo */
 155                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 156                 return 0;
 157         }
 158         PERR("TENGO LA HOJA");
 159         /* Mientras no encontre la hoja con la clave, busco.. */
 160         /* RECORDAR QUE LAS CLAVES DEBEN ESTAR ORDENADAS PARA QUE ESTO FUNCIONE !! */
 161         while (curnode->nivel > 0 && curnode){
 162                 /*recorro las claves hasta encontrar la primera mayor a la que quiero insertar*/
 163                 for(i=0; i<curnode->cant_claves; i++){
 164                         /* me fijo que si es mayor */
 165                         if ( (query->clave.i_clave > curnode->claves[i])) {
 166                                 if ( curnode->cant_claves != i ) /* si no es la ultima clave del nodo */
 167                                         continue; /*paso a la siguiente*/
 168                                 else {  /* si era la ultima, la clave deberia ir ahi */
 169                                         /*cargo el proximo nodo*/
 170                                         prox_nodo = curnode->hijos[i+1];
 171                                         break; /*salgo del for*/
 172                                 }
 173                         } else {  /*si no es mayor o igual es menor*/
 174                                 prox_nodo = curnode->hijos[i];
 175                                 break;
 176                         }
 177                 }
 178                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 179                 curnode = b_plus_leer_nodo(idx, prox_nodo);
 180         }
 181
 182         /*cuando salgo de aca deberia tener cargado en curnode el nodo hoja que busque*/
 183         for (i=0; i<curnode->cant_claves-1; i++){
 184                 if ( query->clave.i_clave >= curnode->claves[i] ){
 185                         if ( curnode->cant_claves != i ) /* si no es la ultima clave */
 186                                 continue;
 187                         else {   /* si era la ultima */
 188                                 /* Cargo en query el numero del bloque donde deberia ir la nueva clave */
 189                                 query->num_bloque = curnode->hijos[i];
 190                                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 191                                 return 0;
 192                         }
 193                 } else {  /* si no era mayor, era menor */
 194                         if ( i == 0 ){
 195
 196                                 /* ACA PODRIAMOS RETORNAR -1 COMO CODIGO DE ERROR QUE INFORMARIA QUE NO EXISTE
 197                                    UN NODO DONDE QUEPA LA CLAVE, ENTONCES HABRIA QUE LLAMAR A LA FUNCION QUE
 198                                    ACTUALIZA EL ARBOL Y SE ENCARGA DE ARGREGAR LA CLAVE Y HACER EL SPLIT DE SER
 199                                    NECESARIO */
 200                                 /* Llamo a la funcion que mete una clave nueva en el arbol y le paso el bloque a donde
 201                                    tiene que apuntar */
 202                                 b_plus_insertar_clave(idx, query);
 203                                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 204                                 return 1; /* SE INSERTO NODO NUEVO */
 205                         } else {
 206                                 query->num_bloque = curnode->hijos[i-1];
 207                                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 208                                 return 0;
 209                         }
 210                 }
 211         }
 212
 213         if (curnode) b_plus_destruir_nodo(curnode);
 214         return 0;
 215 }
 216
 217 NODO_B_PLUS *b_plus_leer_nodo(INDEXSPECS *idx, int num_node) {
 218
 219         int i = 0;
 220         FILE *fp;
 221         NODO_B_PLUS *memnode = b_plus_crearnodo(idx);
 222         char *disknode = (char*)malloc(idx->tam_bloque);
 223
 224         if (num_node < 0) {
 225                 PERR("Se intento leer nodo negativo!!\n");
 226                 exit(1);
 227         }
 228         if (disknode == NULL) return NULL;
 229         if (memnode == NULL) return NULL;
 230
 231     /* Open up file */
 232         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 233         if (fp == NULL) {
 234                 free(disknode);
 235                 b_plus_destruir_nodo(memnode);
 236                 return NULL;
 237         }
 238
 239         /* Intentamos leer un nodo, sino podemos error! */
 240         fseek(fp, num_node*idx->tam_bloque, SEEK_SET);
 241         if (fread(disknode, idx->tam_bloque, 1, fp) != 1) {
 242                 free(disknode);
 243                 fclose(fp);
 244                 return NULL;
 245         }
 246         fclose(fp);
 247
 248         /* Pudimos leer un nodo de disco, ahora lo transformamos a nodo mem */
 249         memcpy(memnode,disknode,SIZE_B_PLUS_HEADER);
 250         memcpy(memnode->claves,disknode+SIZE_B_PLUS_HEADER,idx->size_claves);
 251         memcpy(memnode->hijos,disknode+SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves,idx->size_hijos);
 252         free(disknode);
 253
 254         printf("Dumping Node_%i\n",num_node);
 255         printf("Nivel: %i  Cant Claves: %i\n",memnode->nivel,memnode->cant_claves);
 256         printf("Claves:");
 257         for (i = 0; i < idx->size_claves/sizeof(int); ++i) printf(" %i",memnode->claves[i]);
 258         printf("\nHijos:");
 259         for (i = 0; i < idx->size_hijos/sizeof(int); ++i) printf(" %i",memnode->hijos[i]);
 260         printf("\nEnd Dump\n");
 261
 262         return memnode;
 263
 264 }
 265
 266 int b_plus_grabar_nodo(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_node)
 267 {
 268         FILE *fp;
 269
 270         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 271         if (fp == NULL) return -1;
 272
 273         fseek(fp,num_node*(SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves+idx->size_hijos),SEEK_SET);
 274         fwrite(nodo,SIZE_B_PLUS_HEADER,1,fp);
 275         fwrite(nodo->claves,idx->size_claves,1,fp);
 276         fwrite(nodo->hijos,idx->size_hijos,1,fp);
 277         fclose(fp);
 278
 279         return 0;
 280 }
 281
 282 int b_plus_destruir_nodo(NODO_B_PLUS *nodo)
 283 {
 284         free(nodo->claves);
 285         free(nodo->hijos);
 286         free(nodo);
 287         return 0;
 288 }
 289
 290 int b_plus_split_child(INDEXSPECS *idx, int numparent, NODO_B_PLUS *parent, int ithchild, NODO_B_PLUS *fullnode)
 291 {
 292         /* locals */
 293         int minclaves = ceil(idx->size_hijos/sizeof(int)/2)-1;
 294         int maxhijos = idx->size_hijos/sizeof(int);
 295         int numbrother,j = 0;
 296         int es_interno = 1;
 297
 298         NODO_B_PLUS *brother = b_plus_crearnodo(idx);
 299         brother->nivel = fullnode->nivel; /* Idem nivel que el que se parte */
 300
 301         /* Si estoy en una hoja, la parte derecha del partido tendra minclaves+1 */
 302         /* pues el ancla se debe repetir ademas de subir */
 303         if (brother->nivel == 0) {
 304                 brother->cant_claves = minclaves+1;
 305                 es_interno = 0;
 306         }
 307         else brother->cant_claves = minclaves;
 308
 309         /* Copio las claves al brother derecho */
 310         for (j = 0; j < brother->cant_claves; ++j)
 311                 brother->claves[j] = fullnode->claves[j+minclaves+es_interno];
 312
 313         /* Copio los hijos ya sea para hoja o no hoja. */
 314         for (j = 0; j < brother->cant_claves+1; ++j)
 315                 brother->hijos[j] = fullnode->hijos[j+minclaves+es_interno];
 316
 317         /* Ahora me ocupo del nodo que se partio */
 318         fullnode->cant_claves = minclaves;
 319         /* Obtengo numero de nodo para brother y encadeno si es hoja */
 320         numbrother = b_plus_get_num_nodo(idx);
 321         if (fullnode->nivel == 0) fullnode->hijos[minclaves] = numbrother;
 322
 323         /* Ahora fixeamos el padre, apuntando al nuevo hijo */
 324         for (j = parent->cant_claves; j > ithchild; --j)
 325                 parent->hijos[j+1] = parent->hijos[j];
 326         parent->hijos[ithchild+1] = numbrother;
 327
 328         /* Idem pero subo la median key */
 329         for (j = parent->cant_claves-1; j >= ithchild; --j)
 330                 parent->claves[j+1] = parent->claves[j];
 331         parent->claves[ithchild] = fullnode->claves[minclaves];
 332         parent->cant_claves++;
 333
 334         /* Grabo los nodos en disco */
 335         b_plus_grabar_nodo(idx,fullnode,parent->hijos[ithchild]);
 336         b_plus_grabar_nodo(idx,brother,numbrother);
 337         b_plus_grabar_nodo(idx,parent,numparent);
 338
 339         b_plus_destruir_nodo(brother);
 340
 341         return 0;
 342 }
 343
 344
 345 int b_plus_insert_nonfull(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_nodo, INDEX_DAT *query)
 346 {
 347     int i, num_nodo_hijo;
 348     NODO_B_PLUS *hijo;
 349
 350     i = nodo->cant_claves-1;
 351     if ( nodo->nivel == 0 ){
 352         while ( i >= 0 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] ){
 353             nodo->claves[i+1] = nodo->claves[i];
 354                         nodo->hijos[i+1] = nodo->hijos[i];
 355             i--;
 356         }
 357         nodo->claves[i+1] = query->clave.i_clave;
 358                 nodo->hijos[i+1] = query->num_bloque;
 359         nodo->cant_claves++;
 360         b_plus_grabar_nodo(idx, nodo, num_nodo);
 361     } else {
 362         while ( i >= 0 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] )
 363             i--;
 364         i++;
 365         num_nodo_hijo = nodo->hijos[i];
 366         hijo = b_plus_leer_nodo(idx, num_nodo_hijo);
 367         if ( hijo->cant_claves == idx->size_claves/sizeof(int) ) {
 368             b_plus_split_child(idx, num_nodo, nodo, i, hijo);
 369             if ( query->clave.i_clave > nodo->claves[i] )
 370                 i++;
 371         }
 372                 if (hijo) b_plus_destruir_nodo(hijo);
 373                 hijo = b_plus_leer_nodo(idx, nodo->hijos[i]);
 374         b_plus_insert_nonfull(idx, hijo, nodo->hijos[i], query);
 375                 if (hijo) b_plus_destruir_nodo(hijo);
 376     }
 377
 378         return 0;
 379 }
 380
 381 int b_plus_insertar(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query)
 382 {
 383     NODO_B_PLUS *raiz;
 384
 385     raiz = b_plus_leer_nodo(idx, 0);
 386     if ( raiz->cant_claves == idx->size_claves/sizeof(int) ) {
 387         NODO_B_PLUS *new_root = b_plus_crearnodo(idx);
 388         new_root->nivel = raiz->nivel + 1;
 389         new_root->hijos[0] = b_plus_get_num_nodo(idx);
 390         b_plus_grabar_nodo(idx, raiz, new_root->hijos[0]);
 391         b_plus_grabar_nodo(idx, new_root, 0);
 392             b_plus_split_child(idx, 0, new_root, 0, raiz);
 393         b_plus_insert_nonfull(idx, new_root, 0, query);
 394                 b_plus_destruir_nodo(new_root);
 395     } else
 396         {
 397                 b_plus_insert_nonfull(idx, raiz, 0, query);
 398         }
 399
 400         b_plus_destruir_nodo(raiz);
 401
 402     return 0;
 403 }
 404
 405 int b_plus_get_num_nodo(INDEXSPECS *idx)
 406 {
 407         FILE *fp;
 408         int num;
 409
 410         fp = fopen(idx->filename, "ab");
 411         if (fp == NULL) return -1;
 412
 413     num = ftell(fp)/(SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves+idx->size_hijos);
 414         printf("Num Nodo Nuevo: %i\n",num);
 415     fclose(fp);
 416     return num;
 417 }