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 (disknode == NULL) return NULL;
 225         if (memnode == NULL) return NULL;
 226
 227     /* Open up file */
 228         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 229         if (fp == NULL) {
 230                 free(disknode);
 231                 b_plus_destruir_nodo(memnode);
 232                 return NULL;
 233         }
 234
 235         /* Intentamos leer un nodo, sino podemos error! */
 236         fseek(fp, num_node*idx->tam_bloque, SEEK_SET);
 237         if (fread(disknode, idx->tam_bloque, 1, fp) != 1) {
 238                 free(disknode);
 239                 fclose(fp);
 240                 return NULL;
 241         }
 242         fclose(fp);
 243
 244         /* Pudimos leer un nodo de disco, ahora lo transformamos a nodo mem */
 245         memcpy(memnode,disknode,SIZE_B_PLUS_HEADER);
 246         memcpy(memnode->claves,disknode+SIZE_B_PLUS_HEADER,idx->size_claves);
 247         memcpy(memnode->hijos,disknode+SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves,idx->size_hijos);
 248         free(disknode);
 249
 250         printf("Dumping Node_%i\n",num_node);
 251         printf("Nivel: %i  Cant Claves: %i\n",memnode->nivel,memnode->cant_claves);
 252         printf("Claves:");
 253         for (i = 0; i < idx->size_claves/sizeof(int); ++i) printf(" %i",memnode->claves[i]);
 254         printf("\nHijos:");
 255         for (i = 0; i < idx->size_hijos/sizeof(int); ++i) printf(" %i",memnode->hijos[i]);
 256         printf("\nEnd Dump\n");
 257
 258         return memnode;
 259
 260 }
 261
 262 int b_plus_grabar_nodo(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_node)
 263 {
 264         FILE *fp;
 265
 266         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 267         if (fp == NULL) return -1;
 268
 269         fseek(fp,num_node*(SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves+idx->size_hijos),SEEK_SET);
 270         fwrite(nodo,SIZE_B_PLUS_HEADER,1,fp);
 271         fwrite(nodo->claves,idx->size_claves,1,fp);
 272         fwrite(nodo->hijos,idx->size_hijos,1,fp);
 273         fclose(fp);
 274
 275         return 0;
 276 }
 277
 278 int b_plus_destruir_nodo(NODO_B_PLUS *nodo)
 279 {
 280         free(nodo->claves);
 281         free(nodo->hijos);
 282         free(nodo);
 283         return 0;
 284 }
 285
 286 int b_plus_split_child(INDEXSPECS *idx, int numparent, NODO_B_PLUS *parent, int ithchild, NODO_B_PLUS *fullnode)
 287 {
 288         /* locals */
 289         int minclaves = ceil(idx->size_hijos/sizeof(int)/2)-1;
 290         int numbrother,j = 0;
 291         int es_interno = 1;
 292
 293         NODO_B_PLUS *brother = b_plus_crearnodo(idx);
 294         brother->nivel = fullnode->nivel; /* Idem nivel que el que se parte */
 295
 296         /* Si estoy en una hoja, la parte derecha del partido tendra minclaves+1 */
 297         /* pues el ancla se debe repetir ademas de subir */
 298         if (brother->nivel == 0) {
 299                 brother->cant_claves = minclaves+1;
 300                 es_interno = 0;
 301         }
 302         else brother->cant_claves = minclaves;
 303
 304         /* Copio las claves al brother derecho */
 305         for (j = 0; j < brother->cant_claves; ++j)
 306                 brother->claves[j] = fullnode->claves[j+minclaves+es_interno];
 307
 308         /* Copio los hijos ya sea para hoja o no hoja. Copia Chain Also! */
 309         for (j = 0; j < brother->cant_claves+1; ++j)
 310                 brother->hijos[j] = fullnode->hijos[j+minclaves+es_interno];
 311
 312         /* Ahora me ocupo del nodo que se partio */
 313         fullnode->cant_claves = minclaves;
 314         /* Obtengo numero de nodo para brother, para encadenar */
 315         numbrother = b_plus_get_num_nodo(idx);
 316         fullnode->hijos[idx->size_hijos/sizeof(int)-1] = numbrother;
 317
 318         /* Ahora fixeamos el padre, apuntando al nuevo hijo */
 319         for (j = parent->cant_claves; j > ithchild; --j)
 320                 parent->hijos[j+1] = parent->hijos[j];
 321         parent->hijos[ithchild+1] = numbrother;
 322
 323         /* Idem pero subo la median key */
 324         for (j = parent->cant_claves-1; j >= ithchild; --j)
 325                 parent->claves[j+1] = parent->claves[j];
 326         parent->claves[ithchild] = fullnode->claves[minclaves];
 327         parent->cant_claves++;
 328
 329         /* Grabo los nodos en disco */
 330         b_plus_grabar_nodo(idx,fullnode,parent->hijos[ithchild]);
 331         b_plus_grabar_nodo(idx,brother,numbrother);
 332         b_plus_grabar_nodo(idx,parent,numparent);
 333
 334         return 0;
 335 }
 336
 337
 338 int b_plus_insert_nonfull(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_nodo, INDEX_DAT *query)
 339 {
 340     int i, num_nodo_hijo;
 341     NODO_B_PLUS *hijo;
 342
 343     i = nodo->cant_claves;
 344     if ( nodo->nivel == 0 ){
 345         while ( i >= 1 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] ){
 346             nodo->claves[i+1] = nodo->claves[i];
 347             i--;
 348         }
 349         nodo->claves[i+1] = query->clave.i_clave;
 350         nodo->cant_claves++;
 351         b_plus_destruir_nodo(nodo);
 352         b_plus_grabar_nodo(idx, nodo, num_nodo);
 353     } else {
 354         while ( i >= 1 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] )
 355             i--;
 356         i++;
 357         num_nodo_hijo = nodo->hijos[i-1];
 358         hijo = b_plus_leer_nodo(idx, num_nodo_hijo);
 359         if ( hijo->cant_claves == idx->size_claves/sizeof(int) ) {
 360             b_plus_split_child(idx, 9999, nodo, i, hijo);
 361             if ( query->clave.i_clave > nodo->claves[i] )
 362                 i++;
 363         }
 364         b_plus_insert_nonfull(idx, hijo, num_nodo_hijo, query);
 365     }
 366     b_plus_destruir_nodo(hijo);
 367     return 0;
 368 }
 369
 370 int b_plus_insertar(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query)
 371 {
 372     NODO_B_PLUS *raiz;
 373
 374     raiz = b_plus_leer_nodo(idx, 0);
 375     if ( raiz->cant_claves == idx->size_claves/sizeof(int) ) {
 376         NODO_B_PLUS *new_root = b_plus_crearnodo(idx);
 377         new_root->nivel = raiz->nivel + 1;
 378         new_root->hijos[0] = b_plus_get_num_nodo(idx);
 379         b_plus_grabar_nodo(idx, raiz, new_root->hijos[0]);
 380         b_plus_grabar_nodo(idx, new_root, 0);
 381             b_plus_split_child(idx, 0, new_root, 0, raiz);
 382         b_plus_insert_nonfull(idx, new_root, 0, query);
 383     } else
 384         {
 385                 b_plus_insert_nonfull(idx, raiz, 0, query);
 386                 printf ("Entre maaaaaallll\n");
 387         }
 388
 389     return 0;
 390 }
 391
 392 int b_plus_get_num_nodo(INDEXSPECS *idx)
 393 {
 394         FILE *fp;
 395         int num;
 396
 397         fp = fopen(idx->filename, "ab");
 398         if (fp == NULL) return -1;
 399
 400     num = ftell(fp)/(SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves+idx->size_hijos);
 401         printf("Num Nodo Nuevo: %i\n",num);
 402     fclose(fp);
 403     return num;
 404 }