emufs/b_plus.c

   1 /** Arbol B+ */
   2 #include "b_plus.h"
   3 #define INDEXSPECS INDICE
   4 /**#*#*#*#*#**#*#*#*#*#* Private prototypes*#*#*#*#*#**#*#*#*#*#**#*#*#*/
   5 /* numerando los bloques */
   6 int b_plus_grabar_nodo(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_node);
   7 /*NODO_B_PLUS *b_plus_leer_nodo(INDEXSPECS *idx, int num_node);*/
   8 NODO_B_PLUS *b_plus_crearnodo(INDEXSPECS *idx);
   9 int b_plus_destruir_nodo(NODO_B_PLUS *nodo);
  10 /*int b_plus_insertar_clave(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query);*/
  11 int b_plus_split_child(INDEXSPECS *idx, int numparent, NODO_B_PLUS *parent, int ithchild, NODO_B_PLUS *fullnode);
  12 int b_plus_insert_nonfull(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_nodo, INDEX_DAT *query);
  13 int b_plus_insertar(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query);
  14 int b_plus_get_num_nodo(INDEXSPECS *idx);
  15 /**#*#*#*#*#**#*#*#*#*#*FIN PROTOTYPES*#*#*#*#*#**#*#*#*#*#**#*#*#*#*#*/
  16
  17 /** Crea un nuevo nodo y lo inicializa */
  18 NODO_B_PLUS *b_plus_crearnodo(INDEXSPECS *idx) {
  19
  20         NODO_B_PLUS *nodo = (NODO_B_PLUS*)malloc(sizeof(NODO_B_PLUS));
  21         if (nodo == NULL) return NULL;
  22         nodo->nivel = 0;
  23         nodo->cant_claves = 0;
  24
  25     /* Calculamos lo que ocupan las cadenas de bytes claves + hijos */
  26         nodo->claves = (int*)malloc(idx->size_claves);
  27         nodo->hijos = (int*)malloc(idx->size_hijos);
  28         memset(nodo->claves,-1,idx->size_claves);
  29         memset(nodo->hijos,-1,idx->size_hijos);
  30
  31     return nodo;
  32 }
  33
  34 /** Crea el archivo indice B+ */
  35 int emufs_b_plus_crear(INDEXSPECS *idx) {
  36
  37         FILE *fp;
  38         NODO_B_PLUS *raiz;
  39         int error = 0;
  40
  41         /* Creamos el archivo que contendra el indice */
  42         fp = fopen(idx->filename, "w");
  43         PERR("Creando indice con nodo raiz");
  44         if (fp == NULL) {
  45                 PERR("Error al crear el archivo");
  46                 return -1;
  47         }
  48         fclose(fp);
  49
  50         /* Creamos el nodo raiz y lo guardamos el en indice */
  51         raiz = b_plus_crearnodo(idx);
  52         error = b_plus_grabar_nodo(idx,raiz,0);
  53
  54         /* Liberamos areas de memoria reservadas */
  55         free(raiz->claves);
  56         free(raiz->hijos);
  57         free(raiz);
  58
  59         return error;
  60 }
  61
  62 /* Inserta una nueva clave y reestructura el arbol para que quede como debe */
  63 int b_plus_insertar_clave(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query)
  64 {
  65         NODO_B_PLUS *curnode, *padre;
  66         int i,j, prox_nodo = 0;
  67
  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                 printf ("Prox Nodo es: %i\n",prox_nodo);
 116                 b_plus_grabar_nodo(idx, curnode, prox_nodo);
 117                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 118         }
 119
 120         /* si el nodo esta lleno tengo que splitear */
 121         if ( curnode->cant_claves == idx->size_claves )
 122         {
 123                 /**FIXME**/
 124         }
 125         return 0;
 126 }
 127
 128 /** Busca el nro de bloque donde se debe guardar un reg con clave X.
 129  *  Posibilidades: return 0 - Encontro un bloque potencial
 130  *                 return -1 - No hay clave, inserto clave de nuevo bloques
 131  *                 return 1 - Hubo falla de lectura de un nodo, Abortar
 132  */
 133 int emufs_b_plus_get_bloque(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query, int num_node) {
 134
 135         NODO_B_PLUS *nodo;
 136         nodo = b_plus_leer_nodo(idx,num_node);
 137         if (nodo == NULL) return 1;
 138         int i = nodo->cant_claves - 1;
 139         int exitcode = 0;
 140
 141         /* Si es un hoja, busco dentro de la hoja, otherwise, busco la hoja */
 142         if (nodo->nivel == 0) {
 143         /* Vemos en que bloque deberia ir */
 144                 while ( i >= 0 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] ) i--;
 145                 if (i < 0) {
 146                         /* La clave es menor que todas, debo insertarla */
 147                         b_plus_destruir_nodo(nodo);
 148                         emufs_b_plus_insertar(idx,query);
 149                         return -1;
 150                 }
 151                 else {
 152                         /* Encontre un bloque potencial */
 153                         query->num_bloque = nodo->hijos[i];
 154                         b_plus_destruir_nodo(nodo);
 155                         return 0;
 156                 }
 157         }
 158         else {
 159                 /* Buscamos por donde descender al siguiente nivel */
 160                 while ( i >= 0 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] ) i--;
 161         i++;
 162         num_node = nodo->hijos[i];
 163                 b_plus_destruir_nodo(nodo);
 164                 exitcode = emufs_b_plus_get_bloque(idx,query,num_node);
 165                 return exitcode;
 166         }
 167 }
 168
 169 NODO_B_PLUS *b_plus_leer_nodo(INDEXSPECS *idx, int num_node) {
 170
 171         /*int i = 0;*/
 172         FILE *fp;
 173         NODO_B_PLUS *memnode = b_plus_crearnodo(idx);
 174         char *disknode = (char*)malloc(idx->tam_bloque);
 175
 176         if (num_node < 0) {
 177                 PERR("Se intento leer nodo negativo!!\n");
 178                 exit(1);
 179         }
 180         if (disknode == NULL) return NULL;
 181         if (memnode == NULL) return NULL;
 182
 183     /* Open up file */
 184         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 185         if (fp == NULL) {
 186                 free(disknode);
 187                 b_plus_destruir_nodo(memnode);
 188                 return NULL;
 189         }
 190
 191         /* Intentamos leer un nodo, sino podemos error! */
 192         fseek(fp, num_node*idx->tam_bloque, SEEK_SET);
 193         if (fread(disknode, idx->tam_bloque, 1, fp) != 1) {
 194                 free(disknode);
 195                 fclose(fp);
 196                 return NULL;
 197         }
 198         fclose(fp);
 199
 200         /* Pudimos leer un nodo de disco, ahora lo transformamos a nodo mem */
 201         memcpy(memnode,disknode,SIZE_B_PLUS_HEADER);
 202         memcpy(memnode->claves,disknode+SIZE_B_PLUS_HEADER,idx->size_claves);
 203         memcpy(memnode->hijos,disknode+SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves,idx->size_hijos);
 204         free(disknode);
 205
 206         /*printf("Dumping Node_%i\n",num_node);
 207         printf("Nivel: %i  Cant Claves: %i\n",memnode->nivel,memnode->cant_claves);
 208         printf("Claves:");
 209         for (i = 0; i < idx->size_claves/sizeof(int); ++i) printf(" %i",memnode->claves[i]);
 210         printf("\nHijos:");
 211         for (i = 0; i < idx->size_hijos/sizeof(int); ++i) printf(" %i",memnode->hijos[i]);
 212         printf("\nEnd Dump\n"); */
 213
 214         return memnode;
 215
 216 }
 217
 218 int b_plus_grabar_nodo(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_node)
 219 {
 220         FILE *fp;
 221
 222         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 223         if (fp == NULL) return -1;
 224
 225         fseek(fp,num_node*(SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves+idx->size_hijos),SEEK_SET);
 226         fwrite(nodo,SIZE_B_PLUS_HEADER,1,fp);
 227         fwrite(nodo->claves,idx->size_claves,1,fp);
 228         fwrite(nodo->hijos,idx->size_hijos,1,fp);
 229         fclose(fp);
 230
 231         return 0;
 232 }
 233
 234 int b_plus_destruir_nodo(NODO_B_PLUS *nodo)
 235 {
 236         free(nodo->claves);
 237         free(nodo->hijos);
 238         free(nodo);
 239         return 0;
 240 }
 241
 242 int b_plus_split_child(INDEXSPECS *idx, int numparent, NODO_B_PLUS *parent, int ithchild, NODO_B_PLUS *fullnode)
 243 {
 244         /* locals */
 245         int minclaves = ceil(idx->size_hijos/sizeof(int)/2)-1;
 246         int numbrother,j = 0;
 247         int es_interno = 1;
 248
 249         NODO_B_PLUS *brother = b_plus_crearnodo(idx);
 250         brother->nivel = fullnode->nivel; /* Idem nivel que el que se parte */
 251
 252         /* Si estoy en una hoja, la parte derecha del partido tendra minclaves+1 */
 253         /* pues el ancla se debe repetir ademas de subir */
 254         if (brother->nivel == 0) {
 255                 brother->cant_claves = minclaves+1;
 256                 es_interno = 0;
 257         }
 258         else brother->cant_claves = minclaves;
 259
 260         /* Copio las claves al brother derecho */
 261         for (j = 0; j < brother->cant_claves; ++j)
 262                 brother->claves[j] = fullnode->claves[j+minclaves+es_interno];
 263
 264         /* Copio los hijos ya sea para hoja o no hoja. */
 265         for (j = 0; j < brother->cant_claves+1; ++j)
 266                 brother->hijos[j] = fullnode->hijos[j+minclaves+es_interno];
 267
 268         /* Ahora me ocupo del nodo que se partio */
 269         fullnode->cant_claves = minclaves;
 270         /* Obtengo numero de nodo para brother y encadeno si es hoja */
 271         numbrother = b_plus_get_num_nodo(idx);
 272         if (fullnode->nivel == 0) fullnode->hijos[minclaves] = numbrother;
 273
 274         /* Ahora fixeamos el padre, apuntando al nuevo hijo */
 275         for (j = parent->cant_claves; j > ithchild; --j)
 276                 parent->hijos[j+1] = parent->hijos[j];
 277         parent->hijos[ithchild+1] = numbrother;
 278
 279         /* Idem pero subo la median key */
 280         for (j = parent->cant_claves-1; j >= ithchild; --j)
 281                 parent->claves[j+1] = parent->claves[j];
 282         parent->claves[ithchild] = fullnode->claves[minclaves];
 283         parent->cant_claves++;
 284
 285         /* Grabo los nodos en disco */
 286         b_plus_grabar_nodo(idx,fullnode,parent->hijos[ithchild]);
 287         b_plus_grabar_nodo(idx,brother,numbrother);
 288         b_plus_grabar_nodo(idx,parent,numparent);
 289
 290         b_plus_destruir_nodo(brother);
 291
 292         return 0;
 293 }
 294
 295
 296 int b_plus_insert_nonfull(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_nodo, INDEX_DAT *query)
 297 {
 298     int i, num_nodo_hijo;
 299     NODO_B_PLUS *hijo;
 300
 301     i = nodo->cant_claves-1;
 302     if ( nodo->nivel == 0 ){
 303         while ( i >= 0 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] ){
 304             nodo->claves[i+1] = nodo->claves[i];
 305                         nodo->hijos[i+2] = nodo->hijos[i+1];
 306                         nodo->hijos[i+1] = nodo->hijos[i];
 307             i--;
 308         }
 309         nodo->claves[i+1] = query->clave.i_clave;
 310                 nodo->hijos[i+1] = query->num_bloque;
 311         nodo->cant_claves++;
 312         b_plus_grabar_nodo(idx, nodo, num_nodo);
 313     } else {
 314         while ( i >= 0 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] )
 315             i--;
 316         i++;
 317         num_nodo_hijo = nodo->hijos[i];
 318         hijo = b_plus_leer_nodo(idx, num_nodo_hijo);
 319         if ( hijo->cant_claves == idx->size_claves/sizeof(int) ) {
 320             b_plus_split_child(idx, num_nodo, nodo, i, hijo);
 321             if ( query->clave.i_clave > nodo->claves[i] )
 322                 i++;
 323         }
 324                 if (hijo) b_plus_destruir_nodo(hijo);
 325                 hijo = b_plus_leer_nodo(idx, nodo->hijos[i]);
 326         b_plus_insert_nonfull(idx, hijo, nodo->hijos[i], query);
 327                 if (hijo) b_plus_destruir_nodo(hijo);
 328     }
 329
 330         return 0;
 331 }
 332
 333 int emufs_b_plus_insertar(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query)
 334 {
 335     NODO_B_PLUS *raiz;
 336
 337     raiz = b_plus_leer_nodo(idx, 0);
 338     if ( raiz->cant_claves == idx->size_claves/sizeof(int) ) {
 339         NODO_B_PLUS *new_root = b_plus_crearnodo(idx);
 340         new_root->nivel = raiz->nivel + 1;
 341         new_root->hijos[0] = b_plus_get_num_nodo(idx);
 342         b_plus_grabar_nodo(idx, raiz, new_root->hijos[0]);
 343         b_plus_grabar_nodo(idx, new_root, 0);
 344             b_plus_split_child(idx, 0, new_root, 0, raiz);
 345         b_plus_insert_nonfull(idx, new_root, 0, query);
 346                 b_plus_destruir_nodo(new_root);
 347     } else
 348         {
 349                 b_plus_insert_nonfull(idx, raiz, 0, query);
 350         }
 351
 352         b_plus_destruir_nodo(raiz);
 353
 354     return 0;
 355 }
 356
 357 int b_plus_get_num_nodo(INDEXSPECS *idx)
 358 {
 359         FILE *fp;
 360         int num;
 361
 362         fp = fopen(idx->filename, "ab");
 363         if (fp == NULL) return -1;
 364
 365     num = ftell(fp)/(SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves+idx->size_hijos);
 366         printf("Num Nodo Nuevo: %i\n",num);
 367     fclose(fp);
 368     return num;
 369 }