src/cache/block_cache.hpp - master - smychkov/SStorage

src/cache/block_cache.hpp
95 строк3 KB
Андрей Смычков
feat: LSM tree with levels, flush, compaction, recovery, block cache
25 апр 2026, 09:14
25 апр 2026, 09:144631f83
#ifndef SSTORAGE_CACHE_BLOCK_CACHE_HPP
#define SSTORAGE_CACHE_BLOCK_CACHE_HPP

//============================================================================
// BlockCache — LRU-кэш несжатых data blocks SSTable
//============================================================================
// Для одного и того же блока возможно множество чтений подряд
// (последовательный scan, множественные find к одним и тем же ключам).
// Кэш избавляет от повторных pread + декомпрессии.
//
// Ключ: (fileId, offset). fileId — путь к SSTable-файлу (уникален).
// Значение: shared_ptr<std::string> — уже распакованные bytes блока.
//============================================================================

#include <cstddef>
#include <cstdint>
#include <list>
#include <memory>
#include <mutex>
#include <string>
#include <unordered_map>

namespace sstorage {

class BlockCache {
public:
    //------------------------------------------------------------------
    // @param capacityBytes — суммарный бюджет памяти (мягкий лимит)
    //------------------------------------------------------------------
    explicit BlockCache(size_t capacityBytes);

    // Получить блок из кэша.
    // @return nullptr если блока нет.
    std::shared_ptr<const std::string> get(const std::string& fileId,
                                            uint64_t offset) const;

    // Положить блок в кэш.
    void put(const std::string& fileId, uint64_t offset,
             std::shared_ptr<const std::string> data);

    // Удалить все блоки конкретного файла (при удалении SSTable).
    void invalidateFile(const std::string& fileId);

    // Очистить кэш полностью.
    void clear();

    // Текущее использование памяти.
    size_t currentBytes() const;

    // Число блоков в кэше.
    size_t count() const;

private:
    //------------------------------------------------------------------
    // Ключ кэша
    //------------------------------------------------------------------
    struct Key {
        std::string fileId;
        uint64_t offset;
        bool operator==(const Key& o) const {
            return fileId == o.fileId && offset == o.offset;
        }
    };

    struct KeyHash {
        size_t operator()(const Key& k) const noexcept {
            // FNV-1a-подобное смешивание строки и uint64
            size_t h = std::hash<std::string>()(k.fileId);
            h ^= std::hash<uint64_t>()(k.offset) + 0x9E3779B9 + (h << 6) + (h >> 2);
            return h;
        }
    };

    //------------------------------------------------------------------
    // Запись LRU-списка
    //------------------------------------------------------------------
    struct Entry {
        Key key;
        std::shared_ptr<const std::string> data;
        size_t size;
    };

    // Удалить хвост пока currentBytes_ > capacity
    void evictLocked();

    size_t capacity_;
    size_t currentBytes_ = 0;
    mutable std::mutex mutex_;
    std::list<Entry> lru_;  // front — свежее, back — старейшее
    std::unordered_map<Key, std::list<Entry>::iterator, KeyHash> map_;
};

}

#endif