data storage manager和buffer manager实现

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一、  实验目的

为了了解数据库buffer管理器的工作原理，对数据库底层结构有进一步的了解，编写一个data storage manager和buffer manager。该试验涉及储存和缓冲管理器。缓冲技术，散列技术，文件储存结构，磁盘空间和缓冲模块的接口功能。

二、  实验环境

硬件平台：acer v5笔记本

软件平台：code::blocks

语言：C++

三、  实验设计

3.1 BCB类设计

Struct BCB

{

BCB();

  int page_id;//page号

  int frame_id;//存放文件号的buffer地址下标

  int latch;//锁

  int count;

  int dirty;//是否脏

  double first_time;

  double last_time;

  BCB * next;

}

BCB类主要是实现快速的查找功能，既查找给定的文件号是否在缓存中。

3.2 Data Storage Manager设计

 

class DSMgr

{

public:

    DSMgr();

    int OpenFile(string filename);

    int CloseFile();

    bFrame ReadPage(int page_id);

    int WritePage(int frame_id, bFrame frm);

    int Seek(int offset, int pos);

    FILE * GetFile();

    void IncNumPages();

    int GetNumPages();

    void SetUse(int index, int use_bit);

    int GetUse(int index);

private:

    FILE *file;

    int numPages;

    int pages[MAXPAGES];

};

 

3.3 Buffer Manager

 

class BMgr

{

public:

    BMgr();

    int FixPage(int page_id);

    NewPage FixNewPage();

    int UnfixPage(int page_id);

    int NumFreeFrames();

    int SelectVictim();

    int Hash(int page_id);

    void RemoveBCB(BCB * ptr, int page_id);

    void RemoveLRUEle(int frid);

    void SetDirty(int frame_id);

    void UnsetDirty(int frame_id);

    void WriteDirtys();

    bool FindFrame(int page_id);

    void PrintFrame(int frame_id);

    void LRUProcess(BCB *bcb);

    int ftop[DEFBUFSIZE];

    BCB* ptof[DEFBUFSIZE];

    bFrame buf[DEFBUFSIZE];

private:

    LRU* head;

    LRU* tail;

    DSMgr ds;

};

 

Buffer Manager的基本功能

FixPage(int page_id) 将对应page_id的page读入到buffer中。如果buffer已满,则需要选择换出的frame。FixNewPage()

在插入数据时申请一个新page并将其放在buffer中。SelectVictim()

选择换出的frame_id


FindFrame(int page_id)

查找给定的page是否已经在某个frame中了  

SetDirty(int frame_id)

文件被修改时使用

3.4 LRU算法的带有头尾指针的双向链表数据结构

struct LRU{

    LRU();

   int frame_id;//帧号

   double b2dtime;    //前后两次间隔时间

   LRU *prior;//前指针

   LRU *next;//后指针

};

四、  设计实现

五、  运行结果及分析

当buffersize=1024的时候，结果如上图。总时间：8s，总I/O次数：262321，命中率：47.5358%。

当buffersize=2048的时候，结果如上图。总时间：9.157s，总I/O次数：225001，命中率：54.9998%。

当buffersize=4096的时候，结果如上图。总时间：12.028s，总I/O次数：184428，命中率：63.1144%。

 

结论：随着buffermanager的增加，命中率和消耗时间不断地增加，I/O次数不断地减小，命中的次数经过计算也是不断增加的。

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