B树的一种具体实现

B树是为了磁盘访问时候，经过最少次的读取磁盘读取相关数据的一个数据结构，B树深度小，比较平衡（2叉树分叉少，深度深，需要多次加载，一般用于内存查找）
访问节点大小如果是4k和8k能和内存页大小和磁盘访问大小契合

此文章写的比较粗，主要讲的是B树磁盘布局和对应的操作，插入删除部分请看算法导论。
需要本身对B树有一定了解才能理解B树对应磁盘的操作

•1.数据结构
•2.加载
•3.插入
•4.删除
•5.写磁盘

•1.数据结构



head固定大小，数据区域由Btree节点组成，B树节点组成如下：



addr是自己在整个文件中偏移
less 是比element1小的node的地址 elemnt中ptr是大于此element小于下个element的node的地址
所以一个node有n个element就会有n+1个孩子

•2.加载

1.加载free root，把freeaddr加入空闲表

把freelist从文件截断

2.加载root，获取root地址

查找算法

1. 存在：

返回节点和元素在节点位置

2. 不存在：

  a.找下一级节点

  比如key<e1查找node->less

  elenmt n<key<elenmt  n+1 查找element
n->ptr

  b.下一级节点为0，查找失败 返回此节点

•3.插入

1.find node：

从磁盘加根节点然后查找，依次加载直到找到需要插入节点

2.a 节点没有满直接插入

2.b如果节点满，把此节点分裂，中间element插入parent

如果parent满，接着分裂，直到根节点

New node优先选择freelist中地址，freelist为空，选择文件尾

修改过的节点flag改为changed，changed节点加入缓存

3.刷磁盘：

文件流移动到node->addr，直接把node所有内容flush

插入节点不满，直接插入，否则分裂，如果父节点满，父节点继续分裂



newnode 分配优先从freelist中获取，如果freelist为空，从文件尾获取

•4.删除

1.find node



2.删除元素后不符合btree特点，merge节点

置相应节点flag为changed，删除节点加入空闲表

3.刷磁盘：

文件流移动到node->addr，直接把node所有内容flush

关闭系统时把freelist刷入磁盘（中途关机，再启动时没有freelist,造成空闲空间浪费）

删除算法：

删除非根节点

1.加载leftchildrightchild

2. 选择leftchildrightchild中element多的node
2.1.node是叶子

2.1.1.把删除的element位置填入node中最近元素

2.1.2.删除此叶子node中最后一个元素

2.2.node不是叶子

2.2.1.找到node子孙中最接近key的元素，插入
2.2.2.删除此叶子节点元素

删除叶子节点
1.直接删除
2.向兄弟节点借元素（通过根节点转移）
3.合并

•5.写磁盘

有change的节点包括New的节点，放入缓存，节点个数到一定数值把所有节点刷入磁盘即可 最后清除缓存

系统关闭时候在文件尾刷入freelist（每个free节点地址即可），更新free root值

参考资料：
https://code.google.com/p/btrfs-learning/