C++實(shí)現(xiàn)頁面的緩沖區(qū)管理器
1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)
本次實(shí)驗(yàn)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)頁面的緩沖區(qū)管理器。
具體要實(shí)現(xiàn)以下的函數(shù)：
~BufMgr()：
清除所有臟頁并釋放緩沖池和 BufDesc 表
void advanceClock()：
用來找到下一個(gè)時(shí)鐘的位置
void allocBuf(FrameId& frame)：
使用時(shí)鐘算法分配自由幀；如有必要，將臟頁寫回磁盤。
void readPage(File* file, const PageId PageNo, Page*& page)
通過調(diào)用 lookup（）方法檢查頁是否已經(jīng)在緩沖池中。當(dāng)頁不在緩沖池中可以在哈希表上拋出 HashNotFoundException 以獲取幀編號。
void unPinPage(File* file, const PageId PageNo, const bool dirty)
減少一個(gè)頁面的占用次數(shù)
void allocPage(File* file, PageId& PageNo, Page*& page)
通過調(diào)用 file->allocatePage（）方法在指定的文件中分配一個(gè)空頁。此方法將返回新分配的頁。然后調(diào)用 allocBuf（）以獲取緩沖池幀。接下來，將一個(gè)條目插入到哈希表中，并在幀上調(diào)用 Set（），以正確設(shè)置它。
void disposePage(File* file, const PageId pageNo)
功能是釋放一個(gè)頁面
void flushFile(File* file)
功能是找到含有對應(yīng)文件的頁面，并釋放
2. 代碼實(shí)現(xiàn)
BufMgr::~BufMgr() {
delete hashTable;
delete[] bufPool;
delete[] bufDescTable;
}直接調(diào)用 delete 刪除哈希表、緩沖池、緩沖池表
void BufMgr::advanceClock() {
clockHand++;
if (clockHand >= numBufs) {
clockHand %= numBufs;
}
}將時(shí)鐘提前到緩沖池的下一幀。
如果指針超過了最大值，進(jìn)行取模操作。
void BufMgr::allocBuf(FrameId &frame) {
unsigned pinned = 0;
while (true) {
advanceClock();
if (!bufDescTable[clockHand].valid) {
frame = clockHand;
return;
}
if (bufDescTable[clockHand].refbit) {
bufDescTable[clockHand].refbit = false;
continue;
}
if (bufDescTable[clockHand].pinCnt) {
pinned++;
if (pinned == numBufs) {
throw BufferExceededException();
} else {
continue;
}
}
if (bufDescTable[clockHand].dirty) {
bufDescTable[clockHand].file->writePage(bufPool[clockHand]);
bufDescTable[clockHand].dirty = false;
}
frame = clockHand;
if (bufDescTable[clockHand].valid) {
try {
hashTable->remove(bufDescTable[clockHand].file, bufDescTable[clockHand].pageNo);
}
catch (HashNotFoundException &) {
}
}
break;
}
}遍歷棧區(qū)尋找可用的頁面。如果是沒有被使用過的頁面，直接進(jìn)行分配。如果緩沖區(qū)所有的頁面都被占用，那么會進(jìn)行報(bào)錯 BufferExceededException()。如果找到臟頁，會將它寫回磁盤，并將臟頁標(biāo)記給清除。如果不是臟頁，那么就進(jìn)行分配操作。如果它在哈希表中要將它移除。
void BufMgr::readPage(File *file, const PageId pageNo, Page *&page) {
FrameId frame;
try {
hashTable->lookup(file, pageNo, frame);
bufDescTable[frame].refbit = true;
bufDescTable[frame].pinCnt++;
page = (bufPool + frame);
} catch (HashNotFoundException &) {
allocBuf(frame);
bufPool[frame] = file->readPage(pageNo);
hashTable->insert(file, pageNo, frame);
bufDescTable[frame].Set(file, pageNo);
page = (bufPool + frame);
}
}如果頁面在緩沖池中，增加它的占用次數(shù)，調(diào)用 page 返回指向該頁面的指針。
如果頁面不在緩沖池中，那么將頁面讀取到緩沖池，插入哈希表中，調(diào)用 set 正確設(shè)置該界面，調(diào)用 page 返回指向該頁面的指針。
void BufMgr::unPinPage(File *file, const PageId pageNo, const bool dirty) {
FrameId frame;
try {
hashTable->lookup(file, pageNo, frame);
} catch (HashNotFoundException &) {
//沒有該頁面
cerr << "Warning: unpinning a nonexistent page" << endl;
return;
}
//找到頁面
if (bufDescTable[frame].pinCnt > 0) {
bufDescTable[frame].pinCnt--;
if (dirty) {
bufDescTable[frame].dirty = true;
}
} else {
//pin = 0,拋出異常
throw PageNotPinnedException(bufDescTable[frame].file->filename(), bufDescTable[frame].pageNo, frame);
}
}如果緩沖池中沒有該頁面，進(jìn)行異常提示。
如果在緩沖池中，那么將它的占用次數(shù)減少。如果占用次數(shù)為 0，進(jìn)行報(bào)錯。
void BufMgr::flushFile(const File *file) {
for (FrameId fi = 0; fi < numBufs; fi++) {
if (bufDescTable[fi].file == file) {
if (!bufDescTable[fi].valid) {
throw BadBufferException(fi, bufDescTable[fi].dirty, bufDescTable[fi].valid, bufDescTable[fi].refbit);
}
if (bufDescTable[fi].pinCnt > 0) {
throw PagePinnedException(file->filename(), bufDescTable[fi].pageNo, fi);
}
if (bufDescTable[fi].dirty) {
bufDescTable[fi].file->writePage(bufPool[fi]);
bufDescTable[fi].dirty = false;
}
hashTable->remove(file, bufDescTable[fi].pageNo);
bufDescTable[fi].Clear();
}
}
}遍歷整個(gè)表，找到含有對應(yīng)頁面的緩沖頁，移除并清空該頁面。如果頁面是臟頁，則將其寫回磁盤，初始化臟頁標(biāo)記。如果頁面被占用或者頁面不可用，則進(jìn)行報(bào)錯。
void BufMgr::allocPage(File *file, PageId &pageNo, Page *&page) {
FrameId frame;
Page p = file->allocatePage();
allocBuf(frame);
bufPool[frame] = p;
pageNo = p.page_number();
hashTable->insert(file, pageNo, frame);
bufDescTable[frame].Set(file, pageNo);
page = bufPool + frame;
}掉用 allocatePage()分配一個(gè)新頁面，加入哈希表，調(diào)用 set()，返回該頁面指針。
void BufMgr::disposePage(File *file, const PageId PageNo) {
FrameId frame;
try {
hashTable->lookup(file, PageNo, frame);
hashTable->remove(file, PageNo);
bufDescTable[frame].Clear();
} catch (HashNotFoundException &) {
}
file->deletePage(PageNo);
}刪除一個(gè)頁面。如果它在緩沖池中，要將緩沖內(nèi)容一并刪除。
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果
12個(gè)樣例均能通過，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
me].Clear();
} catch (HashNotFoundException &) {
}
file->deletePage(PageNo);
}刪除一個(gè)頁面。如果它在緩沖池中，要將緩沖內(nèi)容一并刪除
到此這篇關(guān)于C++實(shí)現(xiàn)頁面的緩沖區(qū)管理器的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++緩沖區(qū)管理器內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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