《小型数据库设计-MINISQL -Buffer Manager模块文说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《小型数据库设计-MINISQL -Buffer Manager模块文说明（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、MINISQL : Buffer Manager 模块文说明一设计思想：由于数据库对磁盘文件的读写非常频繁，且每次所读的数据内容较小，若每次数据库的读文件都访问磁盘将导致 I/O 效率的低下。此 BUFFER 即为提高磁盘 I/O 操作的效率，实现缓冲区与文件系统交互的单位是块，块的大小应为文件系统与磁盘交互单位的整数倍，此次实验中设定为 4096byte，即 4K，并且整个 Buffer 占 100 个BLOCK 块。每个磁盘文件都被分割成 4k 大小的块。二Buffer 的具体数据结构设计与实现：1Block 的具体数据结构：class blockMinichar BlockBLOCKSI
2、ZE;string FileName;int Num; /block num in the filebool Dirty;bool Writen;CTime Time;public:/构造函数blockMini(); /block num in the fileblockMini();/外部接口bool addRecord(char*,int size);bool deleteRecord(int index);char * getRecord(int index);.;内部接口在此省略，详细可参看代码区如上所示，每个block的数据结构包含了数据块char BlockBLOCKSIZE，所存
3、文件名：string FileName，在此文件上block数：int Num; ，以及标志位bool Dirty; bool Writen; CTime Time 为记录最后访问时间，用于实现LRU的替换准则。数据区的具体结构如下示意图： 指向空余空间结束的下标空余空间记录大小在数据区 Block数组的前端是储存记录信息的地方，每个 int型数据在此block中占八个单位的 byte。整个 block有两个 int型的信息数据，即第一：总共 record 个数。 第二： 指向空余空间结束的下标。每条 record 在 Block 头部也占有两个数据头信息，一个为此记录的大小，一个为此记录的起
4、始下标。所有记录都以 char *格式传给 buffer manager。Buffer manager 以 char *格式写到内存或文件。2Buffer 数据结构：包含了 100 个 block 和对外一些接口。三外部接口buffer manager 提供给 record manager 的接口：blockMini:deleteRecord(int index)/record manager 用此函数执行 delete 语句blockMini * bmMini:getBlock(string table, int num);/为 record manager 提供一个表的第 num个 blo
5、ck，从而让其可对该 block上的 record操作char * blockMini:getRecord(int index);/在对某一个块，可使用该函数得到这个块中的每个 block。Record manager可以通过这个包装好的接口直接得到各个 record数据，不用熟悉 buffer的具体结构void bmMini:drop(string table);/record manager调用此函数执行 drop 语句bool bmMini:addRecord(string table,char *record,int size);/record manager 调用此函数向“table
6、”表中插入大小为 size的 record，内容在 char * record;四内部接口实现总共 record 个数1操作硬盘的函数：bool blockMini:readBlockFromDisk(string table,int num);/从硬盘读取指定的文件的某个BLOCKbool blockMini:writeBlockToDisk(string table, int num);/向硬盘写.这两个函数负责所有的对硬盘的读写操作，以 block为单位。在操作数据时，若对应的操作对象在 buffer中存有拷贝，则只对 buffer的数据进行操作，不会直接操作硬盘，因此，buffer 中
7、的内容有可能比硬盘文件更新的早，因而在某个 block被替换以及程序推出时整个 buffer的析构时，对每个 block都会调用 writeBlockToDisk(string table, int num)函数进行文件的写操作，以将所有的 block更新到磁盘文件。2bool bmMini:addRecord(string table,char *record,int size)的实现：for(int i=0;igetFileName()=table)if(BufBlocki-addRecord(record,size)return true;/不能加在BUF中int Position=ge
8、tFreeBlock();HANDLE hFile;CString FileName=table.c_str();hFile=CreateFile(FileName,GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,NULL,OPEN_ALWAYS,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,NULL);if(hFile=INVALID_HANDLE_VALUE)coutinitial();BufBlockPosition-addRecord(record,size);BufBlockPosition-setFile
9、Name(table);BufBlockPosition-setNum(FileSize);BufBlockPosition-setDirty();BufBlockPosition-setWriten();BufBlockPosition-setTime(CTime:GetCurrentTime();BufBlockPosition-writeBlockToDisk(table,FileSize);CloseHandle(hFile); return true;在插入某个 record时：首先在 buffer中搜索是否存在有足够空余的相同文件的 block。若存在则直接加到该 block中。若
10、没有，则：在文件的末尾添加一个 block，并把该记录加到此 block位置，再将此 block加载到内存中的某个空余 block。因此，每次判断文件的长度都是准确的，虽然每个 block中可能有部分空着，但可以用于下次的插入操作的实现。3替换准则：当 buffer中的 block都已满，但要加入一个 record到数据文件时，由于要加载添加后的 block，须选择合适的块进行替换，替换准则为 LRU：int bmMini:getFreeBlock()/从BUFFint ToReplace=0;/为BUFF空的情况CTime Tm=BufBlock0-getTime();for(int i=0
11、;iisWriten()=false)return i;/找到空闲block，直接返回if(BufBlocki-getTime()writeBlockToDisk(BufBlockToReplace-getFileName(),BufBlockToReplace-getNum();BufBlockToReplace-initial();return ToReplace;在 addRecord中，均有更新访问时间的部分：见上面代码中红色突出的语句五模块测试：测试内容：主要测试为 五个提供给外部的接口。方法添加 main函数测试如下：int main()bmMini bm1;char *Recor
12、d=hello; for(int i=1;igetRecordCount();/删除record前的record个数mp-deleteRecord(1);int numAfter=mp-getRecordCount();/删除record后的record个数coutTime;inline void blockMini:setTime(CTime t1)this-Time=t1;inline bool blockMini:isWriten()return this-Writen;inline void blockMini:setWriten()this-Writen=true;#endifbm.
13、cpp:#include windows.h#include#include atltime.h#include stdio.h#include atlstr.h#include math.h#include CString#include using namespace std;#includebm.hint getNumOfBlock(string table)/global methodHANDLE hFile;CString FileName=table.c_str();hFile=CreateFile(FileName,GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,FIL
14、E_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,NULL,OPEN_ALWAYS,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,NULL);if(hFile=INVALID_HANDLE_VALUE)coutinitial();blockMini:blockMini()string table=this-getFileName();int num=this-getNum();this-writeBlockToDisk(table,num);void blockMini:initial()for(int i=8;igetBlockHead();int * Begin=(int *)
15、content;int Count=this-getRecordCount();int Final=Count;/record的剩余个数int NewEnd=this-getFreeSizeEnd();/新的空空间的下标int MoveSpaceForRecord=0;int RecordDeleted=0;for(int i=1;igetRecordSize(i);if(!TmpSize)/TMPSIZE=0Final-;RecordDeleted+;if(TmpSizegetRecordPosition(Count)-(this-getRecordPosition(Count+1)+this-getRecordSize(Count+1)-1);else/不用再计算move的空间else/移动内容int OldPosition=this-getRecordPosition(Count);int NewPosition=OldPosition+MoveSpaceForRecord;this-move(NewPosition,OldPosition,TmpSize);this-setRecordSize(Count-RecordDeleted,TmpSize);this-setRecordPosition(Count-RecordDeleted,NewPosition);Ne
