1. 实验目标
本次实验要实现一个页面的缓冲区管理器。
具体要实现以下的函数:
~BufMgr():
清除所有脏页并释放缓冲池和 BufDesc 表
void advanceClock():
用来找到下一个时钟的位置
void allocBuf(FrameId& frame):
使用时钟算法分配自由帧;如有必要,将脏页写回磁盘。
void readPage(File* file, const PageId PageNo, Page*& page)
通过调用 lookup()方法检查页是否已经在缓冲池中。当页不在缓冲池中可以在哈希表上抛出 HashNotFoundException 以获取帧编号。
void unPinPage(File* file, const PageId PageNo, const bool dirty)
减少一个页面的占用次数
void allocPage(File* file, PageId& PageNo, Page*& page)
通过调用 file->allocatePage()方法在指定的文件中分配一个空页。此方法将返回新分配的页。然后调用 allocBuf()以获取缓冲池帧。接下来,将一个条目插入到哈希表中,并在帧上调用 Set(),以正确设置它。
void disposePage(File* file, const PageId pageNo)
功能是释放一个页面
void flushFile(File* file)
功能是找到含有对应文件的页面,并释放
2. 代码实现
- BufMgr::~BufMgr() {
- delete hashTable;
- delete[] bufPool;
- delete[] bufDescTable;
- }
直接调用 delete 删除哈希表、缓冲池、缓冲池表
- void BufMgr::advanceClock() {
- clockHand++;
- if (clockHand >= numBufs) {
- clockHand %= numBufs;
- }
- }
将时钟提前到缓冲池的下一帧。
如果指针超过了最大值,进行取模操作。
- 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;
- }
- }
遍历栈区寻找可用的页面。如果是没有被使用过的页面,直接进行分配。如果缓冲区所有的页面都被占用,那么会进行报错 BufferExceededException()。如果找到脏页,会将它写回磁盘,并将脏页标记给清除。如果不是脏页,那么就进行分配操作。如果它在哈希表中要将它移除。
- 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);
- }
- }
如果页面在缓冲池中,增加它的占用次数,调用 page 返回指向该页面的指针。
如果页面不在缓冲池中,那么将页面读取到缓冲池,插入哈希表中,调用 set 正确设置该界面,调用 page 返回指向该页面的指针。
- void BufMgr::unPinPage(File *file, const PageId pageNo, const bool dirty) {
- FrameId frame;
- try {
- hashTable->lookup(file, pageNo, frame);
- } catch (HashNotFoundException &) {
- //没有该页面
- cerr << "Warning: unpinning a nonexistent page" << endl;
- return;
- }
- //找到页面
- if (bufDescTable[frame].pinCnt > 0) {
- bufDescTable[frame].pinCnt--;
- if (dirty) {
- bufDescTable[frame].dirty = true;
- }
- } else {
- //pin = 0,抛出异常
- throw PageNotPinnedException(bufDescTable[frame].file->filename(), bufDescTable[frame].pageNo, frame);
- }
- }
如果缓冲池中没有该页面,进行异常提示。
如果在缓冲池中,那么将它的占用次数减少。如果占用次数为 0,进行报错。
- 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();
- }
- }
- }
遍历整个表,找到含有对应页面的缓冲页,移除并清空该页面。如果页面是脏页,则将其写回磁盘,初始化脏页标记。如果页面被占用或者页面不可用,则进行报错。
- 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()分配一个新页面,加入哈希表,调用 set(),返回该页面指针。
- 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);
- }
删除一个页面。如果它在缓冲池中,要将缓冲内容一并删除。
3.实验结果
12个样例均能通过,实验结果如下:

- me].Clear();
- } catch (HashNotFoundException &) {
- }
- file->deletePage(PageNo);
- }
删除一个页面。如果它在缓冲池中,要将缓冲内容一并删除
到此这篇关于C++实现页面的缓冲区管理器的文章就介绍到这了,更多相关C++缓冲区管理器内容请搜索w3xue以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持w3xue!