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  • Committer: John Arbash Meinel
  • Date: 2007-06-07 22:31:44 UTC
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removed removed

Lines of Context:
 
1
Commit Performance Notes
 
2
========================
 
3
 
 
4
.. contents::
 
5
 
 
6
Commit: The Minimum Work Required
 
7
---------------------------------
 
8
 
 
9
This is Martin Pool's email to the mailing list on the minimum work that
 
10
commit needs to do. Be sure to check the mailing list archives 
 
11
(https://lists.ubuntu.com/archives/bazaar/2007q2/025791.html)
 
12
for follow-up comments from Robert and others ...
 
13
 
 
14
Here is a description of the minimum work that commit must do.  We
 
15
want to make sure that our design doesn't cost too much more than this
 
16
minimum.  I am trying to do this without making too many assumptions
 
17
about the underlying storage, but am assuming that the ui and basic
 
18
architecture (wt, branch, repo) stays about the same.
 
19
 
 
20
The basic purpose of commit is to:
 
21
 
 
22
1. create and store a new revision based on the contents of the working tree
 
23
2. make this the new basis revision for the working tree
 
24
 
 
25
We can do a selected commit of only some files or subtrees.
 
26
 
 
27
The best performance we could hope for is:
 
28
- stat each versioned selected working file once
 
29
- read from the workingtree and write into the repository any new file texts
 
30
- in general, do work proportional to the size of the shape (eg
 
31
inventory) of the old and new selected trees, and to the total size of
 
32
the modified files
 
33
 
 
34
In more detail:
 
35
 
 
36
1.0 - Store new file texts: if a versioned file contains a new text
 
37
there is no avoiding storing it.  To determine which ones have changed
 
38
we must go over the workingtree and at least stat each file.  If the
 
39
file is modified since it was last hashed, it must be read in.
 
40
Ideally we would read it only once, and either notice that it has not
 
41
changed, or store it at that point.
 
42
 
 
43
On the other hand we want new code to be able to handle files that are
 
44
larger than will fit in memory.  We may then need to read each file up
 
45
to two times: once to determine if there is a new text and calculate
 
46
its hash, and again to store it.
 
47
 
 
48
1.1 - Store a tree-shape description (ie inventory or similar.)  This
 
49
describes the non-file objects, and provides a reference from the
 
50
Revision to the texts within it.
 
51
 
 
52
1.2 - Generate and store a new revision object.
 
53
 
 
54
1.3 - Do delta-compression on the stored objects.  (git notably does
 
55
not do this at commit time, deferring this entirely until later.)
 
56
This requires finding the appropriate basis for each modified file: in
 
57
the current scheme we get the file id, last-revision from the
 
58
dirstate, look into the knit for that text, extract that text in
 
59
total, generate a delta, then store that into the knit.  Most delta
 
60
operations are O(n2) to O(n3) in the size of the modified files.
 
61
 
 
62
1.4 - Cache annotation information for the changes: at the moment this
 
63
is done as part of the delta storage.  There are some flaws in that
 
64
approach, such as that it is not updated when ghosts are filled, and
 
65
the annotation can't be re-run with new diff parameters.
 
66
 
 
67
2.1 - Make the new revision the basis for the tree, and clear the list
 
68
of parents.  Strictly this is all that's logically necessary, unless
 
69
the working tree format requires more work.
 
70
 
 
71
The dirstate format does require more work, because it caches the
 
72
parent tree data for each file within the working tree data.  In
 
73
practice this means that every commit rewrites the entire dirstate
 
74
file - we could try to avoid rewriting the whole file but this may be
 
75
difficult because variable-length data (the last-changed revision id)
 
76
is inserted into many rows.
 
77
 
 
78
The current dirstate design then seems to mean that any commit of a
 
79
single file imposes a cost proportional to the size of the current
 
80
workingtree.  Maybe there are other benefits that outweigh this.
 
81
Alternatively if it was fast enough for operations to always look at
 
82
the original storage of the parent trees we could do without the
 
83
cache.
 
84
 
 
85
2.2 - Record the observed file hashes into the workingtree control
 
86
files.  For the files that we just committed, we have the information
 
87
to store a valid hash cache entry: we know their stat information and
 
88
the sha1 of the file contents.  This is not strictly necessary to the
 
89
speed of commit, but it will be useful later in avoiding reading those
 
90
files, and the only cost of doing it now is writing it out.
 
91
 
 
92
In fact there are some user interface niceties that complicate this:
 
93
 
 
94
3 - Before starting the commit proper, we prompt for a commit message
 
95
and in that commit message editor we show a list of the files that
 
96
will be committed: basically the output of bzr status.  This is
 
97
basically the same as the list of changes we detect while storing the
 
98
commit, but because the user will sometimes change the tree after
 
99
opening the commit editor and expect the final state to be committed I
 
100
think we do have to look for changes twice.  Since it takes the user a
 
101
while to enter a message this is not a big problem as long as both the
 
102
status summary and the commit are individually fast.
 
103
 
 
104
4 - As the commit proceeds (or after?) we show another status-like
 
105
summary.  Just printing the names of modified files as they're stored
 
106
would be easy.  Recording deleted and renamed files or directories is
 
107
more work: this can only be done by reference to the primary parent
 
108
tree and requires it be read in.  Worse, reporting renames requires
 
109
searching by id across the entire parent tree.   Possibly full
 
110
reporting should be a default-off verbose option because it does
 
111
require more work beyond the commit itself.
 
112
 
 
113
5 - Bazaar currently allows for missing files to be automatically
 
114
marked as removed at the time of commit.  Leaving aside the ui
 
115
consequences, this means that we have to update the working inventory
 
116
to mark these files as removed.  Since as discussed above we always
 
117
have to rewrite the dirstate on commit this is not substantial, though
 
118
we should make sure we do this in one pass, not two.  I have
 
119
previously proposed to make this behaviour a non-default option.
 
120
 
 
121
We may need to run hooks or generate signatures during commit, but
 
122
they don't seem to have substantial performance consequences.
 
123
 
 
124
If one wanted to optimize solely for the speed of commit I think
 
125
hash-addressed  file-per-text storage like in git (or bzr 0.1) is very
 
126
good.  Remarkably, it does not need to read the inventory for the
 
127
previous revision.  For each versioned file, we just need to get its
 
128
hash, either by reading the file or validating its stat data.  If that
 
129
hash is not already in the repository, the file is just copied in and
 
130
compressed.  As directories are traversed, they're turned into texts
 
131
and stored as well, and then finally the revision is too.  This does
 
132
depend on later doing some delta compression of these texts.
 
133
 
 
134
Variations on this are possible.  Rather than writing a single file
 
135
into the repository for each text, we could fold them into a single
 
136
collation or pack file.  That would create a smaller number of files
 
137
in the repository, but looking up a single text would require looking
 
138
into their indexes rather than just asking the filesystem.
 
139
 
 
140
Rather than using hashes we can use file-id/rev-id pairs as at
 
141
present, which has several consequences pro and con.
 
142
 
 
143
 
 
144
Commit vs Status
 
145
----------------
 
146
 
 
147
At first glance, commit simply stores the changes status reports. In fact,
 
148
this isn't technically correct: commit considers some files modified that
 
149
status does not. The notes below were put together by John Arbash Meinel
 
150
and Aaron Bentley in May 2007 to explain the finer details of commit to
 
151
Ian Clatworthy. They are recorded here as they are likely to be useful to
 
152
others new to Bazaar ...
 
153
 
 
154
1) **Unknown files have a different effect.** With --no-strict (the default)
 
155
   they have no effect and can be completely ignored. With --strict they
 
156
   should cause the commit to abort (so you don't forget to add the two new
 
157
   test files that you just created).
 
158
 
 
159
2) **Multiple parents.** 'status' always compares 2 trees, typically the
 
160
   last-committed tree and the current working tree. 'commit' will compare
 
161
   more trees if there has been a merge.
 
162
 
 
163
  a) The "last modified" property for files.
 
164
     A file may be marked as changed since the last commit, but that
 
165
     change may have come in from the merge, and the change could have
 
166
     happened several commits back. There are several edge cases to be
 
167
     handled here, like if both branches modified the same file, or if
 
168
     just one branch modified it.
 
169
     
 
170
  b) The trickier case is when a file appears unmodified since last
 
171
     commit, but it was modified versus one of the merged branches. I
 
172
     believe there are a few ways this can happen, like if a merged
 
173
     branch changes a file and then reverts it back (you still update
 
174
     the 'last modified' field).
 
175
     In general, if both sides disagree on the 'last-modified' flag,
 
176
     then you need to generate a new entry pointing 'last-modified' at
 
177
     this revision (because you are resolving the differences between
 
178
     the 2 parents).
 
179
 
 
180
3) **Automatic deletion of 'missing' files.** This is a point that we go
 
181
   back and forth on. I think the basic idea is that 'bzr commit' by
 
182
   default should abort if it finds a 'missing' file (in case that file was
 
183
   renamed rather than deleted), but 'bzr commit --auto' can add unknown
 
184
   files and remove missing files automatically.
 
185
 
 
186
4) **sha1 for newly added files.** status doesn't really need this: it should
 
187
   only care that the file is not present in base, but is present now. In
 
188
   some ways commit doesn't care either, since it needs to read and sha the
 
189
   file itself anyway.
 
190
 
 
191
5) **Nested trees.** status doesn't recurse into nested trees, but commit does.
 
192
   This is just because not all of the nested-trees work has been merged yet.
 
193
 
 
194
   A tree-reference is considered modified if the subtree has been
 
195
   committed since the last containing-tree commit.  But commit needs to
 
196
   recurse into every subtree, to ensure that a commit is done if the
 
197
   subtree has changed since its last commit.  _iter_changes only reports
 
198
   on tree-references that are modified, so it can't be used for doing
 
199
   subtree commits.
 
200
 
 
201
 
 
202
Avoiding Work: Smarter Change Detection
 
203
---------------------------------------
 
204
 
 
205
Commit currently walks through every file building an inventory. Here is
 
206
Aaron's brain dump on a better way ...
 
207
 
 
208
_iter_changes won't tell us about tree references that haven't changed,
 
209
even if those subtrees have changed.  (Unless we ask for unchanged
 
210
files, which we don't want to do, of course.)
 
211
 
 
212
There is an iter_references method, but using it looks just as expensive
 
213
as calling kind().
 
214
 
 
215
I did some work on updating commit to use iter_changes, but found for
 
216
multi-parent trees, I had to fall back to the slow inventory comparison
 
217
approach.
 
218
 
 
219
Really, I think we need a call akin to iter_changes that handles
 
220
multiple parents, and knows to emit entries when InventoryEntry.revision
 
221
is all that's changed.
 
222
 
 
223
 
 
224
Avoiding Work: Better Layering
 
225
------------------------------
 
226
 
 
227
For each file, commit is currently doing more work than it should. Here is
 
228
John's take on a better way ...
 
229
 
 
230
Note that "_iter_changes" *does* have to touch every path on disk, but
 
231
it just can do it in a more efficient manner. (It doesn't have to create
 
232
an InventoryEntry for all the ones that haven't changed).
 
233
 
 
234
I agree with Aaron that we need something a little different than
 
235
_iter_changes. Both because of handling multiple parents, as well as we
 
236
don't want it to actually read the files if we have a stat-cache miss.
 
237
 
 
238
Specifically, the commit code *has* to read the files because it is
 
239
going to add the text to the repository, and we want it to compute the
 
240
sha1 at *that* time, so we are guaranteed to have the valid sha (rather
 
241
than just whatever the last cached one was). So we want the code to
 
242
return 'None' if it doesn't have an up-to-date sha1, rather than reading
 
243
the file and computing it, just before it returns it to the parent.
 
244
 
 
245
The commit code (0.16) should really be restructured. It's layering is
 
246
pretty wrong.
 
247
 
 
248
Specifically, calling "kind()" requires a stat of the file. But we have
 
249
to do a stat to get the size/whether the record is up-to-date, etc. So
 
250
we really need to have a "create_an_up_to_date_inventory()" function.
 
251
But because we are accessing every object on disk, we want to be working
 
252
in tuples rather than Inventory objects. And because DirState already
 
253
has the parent records next to the current working inventory, it can do
 
254
all the work to do really fast comparison and throw-away of unimportant
 
255
records.
 
256
 
 
257
The way I made "bzr status" fast is by moving the 'ignore this record'
 
258
ability as deep into the stack as I could get. Status has the property
 
259
that you don't care about most of the records, just like commit. So the
 
260
sooner you can stop evaluating the 99% that you don't care about, the
 
261
less work you do.
 
262