src/WINNT/afsd/cm_btree.h

   1 /*
   2  * Copyright 2007 Secure Endpoints Inc.
   3  *
   4  * All Rights Reserved.
   5  *
   6  * This software has been released under the terms of the IBM Public
   7  * License.  For details, see the LICENSE file in the top-level source
   8  * directory or online at http://www.openafs.org/dl/license10.html
   9  *
  10  * Thanks to Jan Jannink for B+ tree algorithms.
  11  */
  12
  13 #ifndef BPLUSTREE_H
  14 #define BPLUSTREE_H 1
  15
  16 /********       flag bits (5 of 16 used, 11 for magic value)    ********/
  17
  18 /* bits set at node creation/split/merge */
  19 #define isLEAF          0x01
  20 #define isROOT          0x02
  21 #define isDATA          0x04
  22
  23 /* bits set at key insertion/deletion */
  24 #define isFULL          0x08
  25 #define FEWEST          0x10
  26 #define FLAGS_MASK      0xFF
  27
  28 /* identifies data as being a B+tree node */
  29 #define BTREE_MAGIC           0xBEE0BEE0
  30 #define BTREE_MAGIC_MASK      0xFFFFFFFF
  31
  32
  33 /*************************      constants       ************************/
  34
  35 /* The maximum number of Entrys in one Node */
  36 #define MAX_FANOUT      9
  37
  38 /* corresponds to a NULL node pointer value */
  39 #define NONODE          NULL
  40
  41 /* special node slot values used in key search */
  42 #define BTERROR         -1
  43 #define BTUPPER         -2
  44 #define BTLOWER         -3
  45
  46
  47 /************************* Data Types **********************************/
  48 typedef struct node     *Nptr;
  49
  50 typedef struct key {
  51     char *name;
  52 } keyT;
  53
  54
  55 typedef struct dirdata {
  56     cm_fid_t    fid;
  57     char * longname;
  58 } dataT;
  59
  60 typedef struct entry {
  61     keyT        key;
  62     Nptr        downNode;
  63 } Entry;
  64
  65 typedef struct inner {
  66     short       pairs;
  67     Nptr        firstNode;
  68 } Inner;
  69
  70
  71 typedef struct leaf {
  72     short       pairs;
  73     Nptr        nextNode;
  74 } Leaf;
  75
  76 typedef struct data {
  77     keyT        key;
  78     dataT       value;
  79     Nptr        next;
  80 } Data;
  81
  82 typedef struct node {
  83     Nptr                pool;
  84     unsigned short      number;
  85     unsigned short      flags;
  86     unsigned long       magic;
  87     union {
  88         Entry   e[MAX_FANOUT];  /* allows access to entry array */
  89         Inner   i;
  90         Leaf    l;
  91         Data    d;
  92     } X;
  93 } Node;
  94
  95
  96 typedef int (*KeyCmp)(keyT, keyT, int);
  97 #define EXACT_MATCH 0x01
  98
  99
 100 typedef struct tree {
 101     unsigned int        flags;          /* tree flags */
 102     unsigned int        poolsize;       /* # of nodes allocated for tree */
 103     Nptr                root;           /* pointer to root node */
 104     Nptr                leaf;           /* pointer to first leaf node in B+tree */
 105     unsigned int        fanout;         /* # of pointers to other nodes */
 106     unsigned int        minfanout;      /* usually minfanout == ceil(fanout/2) */
 107     unsigned int        height;         /* nodes traversed from root to leaves */
 108     Nptr                pool;           /* list of all nodes */
 109     Nptr                empty;          /* list of empty nodes */
 110     keyT                theKey;         /*  the key value used in tree operations */
 111     dataT               theData;        /*  data used for insertions/deletions */
 112     union {                             /* nodes to change in insert and delete */
 113         Nptr    split;
 114         Nptr    merge;
 115     } branch;
 116     KeyCmp      keycmp;                 /* pointer to function comparing two keys */
 117     char message[1024];
 118 } Tree;
 119
 120 #define TREE_FLAGS_MASK                 0x01
 121 #define TREE_FLAG_UNIQUE_KEYS           0x01
 122
 123 /************************* B+ tree Public functions ****************/
 124 Tree    *initBtree(unsigned int poolsz, unsigned int fan, KeyCmp keyCmp);
 125 void    freeBtree(Tree *B);
 126
 127 #ifdef DEBUG_BTREE
 128 void    showNode(Tree *B, const char * str, Nptr node);
 129 void    showBtree(Tree *B);
 130 void    listBtreeValues(Tree *B, Nptr start, int count);
 131 void    listAllBtreeValues(Tree *B);
 132 void    listBtreeNodes(Tree *B, const char * where, Nptr node);
 133 void    findAllBtreeValues(Tree *B);
 134 #endif
 135
 136 void    insert(Tree *B, keyT key, dataT data);
 137 void    delete(Tree *B, keyT key);
 138 Nptr    lookup(Tree *B, keyT key);
 139
 140 /******************* cache manager directory operations ***************/
 141 int  cm_BPlusDirLookup(cm_dirOp_t * op, char *entry, cm_fid_t * cfid);
 142 long cm_BPlusDirCreateEntry(cm_dirOp_t * op, char *entry, cm_fid_t * cfid);
 143 int  cm_BPlusDirDeleteEntry(cm_dirOp_t * op, char *entry);
 144 long cm_BPlusDirBuildTree(cm_scache_t *scp, cm_user_t *userp, cm_req_t* reqp);
 145 void cm_BPlusDumpStats(void);
 146 int cm_MemDumpBPlusStats(FILE *outputFile, char *cookie, int lock);
 147
 148 extern afs_uint32 bplus_free_tree;
 149 extern afs_uint32 bplus_dv_error;
 150 extern afs_uint64 bplus_free_time;
 151
 152 /************ Accessor Macros *****************************************/
 153
 154 /* low level definition of Nptr value usage */
 155 #define nAdr(n) (n)->X
 156
 157 /* access keys and pointers in a node */
 158 #define getkey(j, q) (nAdr(j).e[(q)].key)
 159 #define getnode(j, q) (nAdr(j).e[(q)].downNode)
 160 #define setkey(j, q, v) ((q > 0) ? nAdr(j).e[(q)].key.name = strdup((v).name) : NULL)
 161 #define setnode(j, q, v) (nAdr(j).e[(q)].downNode = (v))
 162
 163 /* access tree flag values */
 164 #define settreeflags(B,v) (B->flags |= (v & TREE_FLAGS_MASK))
 165 #define gettreeflags(B)   (B->flags)
 166 #define cleartreeflags(B) (B->flags = 0);
 167
 168 /* access node flag values */
 169 #define setflag(j, v) ((j)->flags |= (v & FLAGS_MASK))
 170 #define clrflag(j, v) ((j)->flags &= ~(v & FLAGS_MASK))
 171 #define getflags(j) ((j)->flags & FLAGS_MASK)
 172 #define getmagic(j)  ((j)->magic & BTREE_MAGIC_MASK)
 173 #define clearflags(j) ((j)->flags = 0, (j)->magic = BTREE_MAGIC)
 174
 175
 176 /* check that a node is in fact a node */
 177 #define isnode(j) (((j) != NONODE) && (((j)->magic & BTREE_MAGIC_MASK) == BTREE_MAGIC) && !((j)->flags & isDATA))
 178 #define isntnode(j) ((j) == NONODE)
 179
 180
 181 /* test individual flag values */
 182 #define isinternal(j) (((j)->flags & isLEAF) == 0)
 183 #define isleaf(j) (((j)->flags & isLEAF) == isLEAF)
 184 #define isdata(j) (((j)->flags & isDATA) == isDATA)
 185 #ifndef DEBUG_BTREE
 186 #define isroot(j) (((j)->flags & isROOT) == isROOT)
 187 #define isfull(j) (((j)->flags & isFULL) == isFULL)
 188 #define isfew(j) (((j)->flags & FEWEST) == FEWEST)
 189 #else
 190 #define isroot(j) _isRoot(B, j)
 191 #define isfew(j) _isFew(B, j)
 192 #define isfull(j) _isFull(B, j)
 193 #endif
 194
 195 /* manage number of keys in a node */
 196 #define numentries(j) (nAdr(j).i.pairs)
 197 #define clearentries(j) (nAdr(j).i.pairs = 0)
 198 #define incentries(j) (nAdr(j).i.pairs++)
 199 #define decentries(j) (nAdr(j).i.pairs--)
 200
 201
 202 /* manage first/last node pointers in internal nodes */
 203 #define setfirstnode(j, v) (nAdr(j).i.firstNode = (v))
 204 #define getfirstnode(j) (nAdr(j).i.firstNode)
 205 #define getlastnode(j) (nAdr(j).e[nAdr(j).i.pairs].downNode)
 206
 207
 208 /* manage pointers to next nodes in leaf nodes */
 209 /* also used for free nodes list */
 210 #define setnextnode(j, v) (nAdr(j).l.nextNode = (v))
 211 #define getnextnode(j) (nAdr(j).l.nextNode)
 212
 213 /* manage pointers to all nodes list */
 214 #define setallnode(j, v) ((j)->pool = (v))
 215 #define getallnode(j) ((j)->pool)
 216
 217 /* manage access to data nodes */
 218 #define getdata(j) (nAdr(j).d)
 219 #define getdatavalue(j) (getdata(j).value)
 220 #define getdatakey(j)   (getdata(j).key)
 221 #define getdatanext(j)  (getdata(j).next)
 222
 223 /* shift/transfer entries for insertion/deletion */
 224 #define clrentry(j, q) _clrentry(j,q)
 225 #define pushentry(j, q, v) _pushentry(j, q, v)
 226 #define pullentry(j, q, v) _pullentry(j, q, v)
 227 #define xferentry(j, q, v, z) _xferentry(j, q, v, z)
 228 #define setentry(j, q, v, z) _setentry(j, q, v, z)
 229
 230
 231 /* access key and data values for B+tree methods */
 232 /* pass values to getSlot(), descend...() */
 233 #define getfunkey(B) ((B)->theKey)
 234 #define getfundata(B) ((B)->theData)
 235 #define setfunkey(B,v) ((B)->theKey = (v))
 236 #define setfundata(B,v) ((B)->theData = (v))
 237
 238 /* define number of B+tree nodes for free node pool */
 239 #define getpoolsize(B) ((B)->poolsize)
 240 #define setpoolsize(B,v) ((B)->poolsize = (v))
 241
 242 /* locations from which tree access begins */
 243 #define getroot(B) ((B)->root)
 244 #define setroot(B,v) ((B)->root = (v))
 245 #define getleaf(B) ((B)->leaf)
 246 #define setleaf(B,v) ((B)->leaf = (v))
 247
 248 /* define max/min number of pointers per node */
 249 #define getfanout(B) ((B)->fanout)
 250 #define setfanout(B,v) ((B)->fanout = (v) - 1)
 251 #define getminfanout(B,j) (isroot(j) ? (isleaf(j) ? 0 : 1) : (isleaf(j) ? (B)->fanout - (B)->minfanout: (B)->minfanout))
 252 #define setminfanout(B,v) ((B)->minfanout = (v) - 1)
 253
 254 /* manage B+tree height */
 255 #define inittreeheight(B) ((B)->height = 0)
 256 #define inctreeheight(B) ((B)->height++)
 257 #define dectreeheight(B) ((B)->height--)
 258 #define gettreeheight(B) ((B)->height)
 259
 260 /* access pool of free nodes */
 261 #define getfirstfreenode(B) ((B)->empty)
 262 #define setfirstfreenode(B,v) ((B)->empty = (v))
 263
 264 /* access all node list */
 265 #define getfirstallnode(B) ((B)->pool)
 266 #define setfirstallnode(B,v) ((B)->pool = (v))
 267
 268 /* handle split/merge points during insert/delete */
 269 #define getsplitpath(B) ((B)->branch.split)
 270 #define setsplitpath(B,v) ((B)->branch.split = (v))
 271 #define getmergepath(B) ((B)->branch.merge)
 272 #define setmergepath(B,v) ((B)->branch.merge = (v))
 273
 274 /* exploit function to compare two B+tree keys */
 275 #define comparekeys(B) (*(B)->keycmp)
 276 #define setcomparekeys(B,v) ((B)->keycmp = (v))
 277
 278 /* location containing B+tree class variables */
 279 #define setbplustree(B,v) ((B) = (Tree *)(v))
 280
 281 /* representation independent node numbering */
 282 #define setnodenumber(B,v,q) ((v)->number = (q))
 283 #define getnodenumber(B,v) ((v) != NONODE ? (v)->number : -1)
 284
 285 #endif /* BPLUSTREE_H */
 286