~bzr-pqm/bzr/bzr.dev

« back to all changes in this revision

Viewing changes to bzrlib/btree_index.py

merge bzr.dev@3650

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
# Copyright (C) 2008 Canonical Ltd
 
2
#
 
3
# This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 
4
# it under the terms of the GNU General Public License as published by
 
5
# the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
 
6
# (at your option) any later version.
 
7
#
 
8
# This program is distributed in the hope that it will be useful,
 
9
# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 
10
# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 
11
# GNU General Public License for more details.
 
12
#
 
13
# You should have received a copy of the GNU General Public License
 
14
# along with this program; if not, write to the Free Software
 
15
# Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
 
16
#
 
17
 
 
18
"""B+Tree indices"""
 
19
 
 
20
import array
 
21
import bisect
 
22
from bisect import bisect_right
 
23
from copy import deepcopy
 
24
import math
 
25
import sha
 
26
import struct
 
27
import tempfile
 
28
import zlib
 
29
 
 
30
from bzrlib import (
 
31
    chunk_writer,
 
32
    debug,
 
33
    errors,
 
34
    index,
 
35
    lru_cache,
 
36
    osutils,
 
37
    trace,
 
38
    )
 
39
from bzrlib.index import _OPTION_NODE_REFS, _OPTION_KEY_ELEMENTS, _OPTION_LEN
 
40
from bzrlib.osutils import basename, dirname
 
41
from bzrlib.transport import get_transport
 
42
 
 
43
 
 
44
_BTSIGNATURE = "B+Tree Graph Index 2\n"
 
45
_OPTION_ROW_LENGTHS = "row_lengths="
 
46
_LEAF_FLAG = "type=leaf\n"
 
47
_INTERNAL_FLAG = "type=internal\n"
 
48
_INTERNAL_OFFSET = "offset="
 
49
 
 
50
_RESERVED_HEADER_BYTES = 120
 
51
_PAGE_SIZE = 4096
 
52
 
 
53
# 4K per page: 4MB - 1000 entries
 
54
_NODE_CACHE_SIZE = 1000
 
55
 
 
56
leaf_value_hits = [0, 0]
 
57
internal_node_hits = [0, 0]
 
58
leaf_node_hits = [0, 0]
 
59
miss_attempts = 0  # Missed this entry while looking up
 
60
bisect_shortcut = [0, 0]
 
61
dupes = [0]
 
62
 
 
63
 
 
64
class _BuilderRow(object):
 
65
    """The stored state accumulated while writing out a row in the index.
 
66
 
 
67
    :ivar spool: A temporary file used to accumulate nodes for this row
 
68
        in the tree.
 
69
    :ivar nodes: The count of nodes emitted so far.
 
70
    """
 
71
 
 
72
    def __init__(self):
 
73
        """Create a _BuilderRow."""
 
74
        self.nodes = 0
 
75
        self.spool = tempfile.TemporaryFile()
 
76
        self.writer = None
 
77
 
 
78
    def finish_node(self, pad=True):
 
79
        byte_lines, _, padding = self.writer.finish()
 
80
        if self.nodes == 0:
 
81
            # padded note:
 
82
            self.spool.write("\x00" * _RESERVED_HEADER_BYTES)
 
83
        skipped_bytes = 0
 
84
        if not pad and padding:
 
85
            del byte_lines[-1]
 
86
            skipped_bytes = padding
 
87
        self.spool.writelines(byte_lines)
 
88
        if (self.spool.tell() + skipped_bytes) % _PAGE_SIZE != 0:
 
89
            raise AssertionError("incorrect node length")
 
90
        self.nodes += 1
 
91
        self.writer = None
 
92
 
 
93
 
 
94
class _InternalBuilderRow(_BuilderRow):
 
95
    """The stored state accumulated while writing out internal rows."""
 
96
 
 
97
    def finish_node(self, pad=True):
 
98
        if not pad:
 
99
            raise AssertionError("Must pad internal nodes only.")
 
100
        _BuilderRow.finish_node(self)
 
101
 
 
102
 
 
103
class _LeafBuilderRow(_BuilderRow):
 
104
    """The stored state accumulated while writing out a leaf rows."""
 
105
 
 
106
 
 
107
class BTreeBuilder(index.GraphIndexBuilder):
 
108
    """A Builder for B+Tree based Graph indices.
 
109
 
 
110
    The resulting graph has the structure:
 
111
 
 
112
    _SIGNATURE OPTIONS NODES
 
113
    _SIGNATURE     := 'B+Tree Graph Index 1' NEWLINE
 
114
    OPTIONS        := REF_LISTS KEY_ELEMENTS LENGTH
 
115
    REF_LISTS      := 'node_ref_lists=' DIGITS NEWLINE
 
116
    KEY_ELEMENTS   := 'key_elements=' DIGITS NEWLINE
 
117
    LENGTH         := 'len=' DIGITS NEWLINE
 
118
    ROW_LENGTHS    := 'row_lengths' DIGITS (COMMA DIGITS)*
 
119
    NODES          := NODE_COMPRESSED*
 
120
    NODE_COMPRESSED:= COMPRESSED_BYTES{4096}
 
121
    NODE_RAW       := INTERNAL | LEAF
 
122
    INTERNAL       := INTERNAL_FLAG POINTERS
 
123
    LEAF           := LEAF_FLAG ROWS
 
124
    KEY_ELEMENT    := Not-whitespace-utf8
 
125
    KEY            := KEY_ELEMENT (NULL KEY_ELEMENT)*
 
126
    ROWS           := ROW*
 
127
    ROW            := KEY NULL ABSENT? NULL REFERENCES NULL VALUE NEWLINE
 
128
    ABSENT         := 'a'
 
129
    REFERENCES     := REFERENCE_LIST (TAB REFERENCE_LIST){node_ref_lists - 1}
 
130
    REFERENCE_LIST := (REFERENCE (CR REFERENCE)*)?
 
131
    REFERENCE      := KEY
 
132
    VALUE          := no-newline-no-null-bytes
 
133
    """
 
134
 
 
135
    def __init__(self, reference_lists=0, key_elements=1, spill_at=100000):
 
136
        """See GraphIndexBuilder.__init__.
 
137
 
 
138
        :param spill_at: Optional parameter controlling the maximum number
 
139
            of nodes that BTreeBuilder will hold in memory.
 
140
        """
 
141
        index.GraphIndexBuilder.__init__(self, reference_lists=reference_lists,
 
142
            key_elements=key_elements)
 
143
        self._spill_at = spill_at
 
144
        self._backing_indices = []
 
145
 
 
146
    def add_node(self, key, value, references=()):
 
147
        """Add a node to the index.
 
148
 
 
149
        If adding the node causes the builder to reach its spill_at threshold,
 
150
        disk spilling will be triggered.
 
151
 
 
152
        :param key: The key. keys are non-empty tuples containing
 
153
            as many whitespace-free utf8 bytestrings as the key length
 
154
            defined for this index.
 
155
        :param references: An iterable of iterables of keys. Each is a
 
156
            reference to another key.
 
157
        :param value: The value to associate with the key. It may be any
 
158
            bytes as long as it does not contain \0 or \n.
 
159
        """
 
160
        index.GraphIndexBuilder.add_node(self, key, value, references=references)
 
161
        if len(self._keys) < self._spill_at:
 
162
            return
 
163
        iterators_to_combine = [iter(sorted(self._iter_mem_nodes()))]
 
164
        pos = -1
 
165
        for pos, backing in enumerate(self._backing_indices):
 
166
            if backing is None:
 
167
                pos -= 1
 
168
                break
 
169
            iterators_to_combine.append(backing.iter_all_entries())
 
170
        backing_pos = pos + 1
 
171
        new_backing_file, size = \
 
172
            self._write_nodes(self._iter_smallest(iterators_to_combine))
 
173
        new_backing = BTreeGraphIndex(
 
174
            get_transport(dirname(new_backing_file.name)),
 
175
            basename(new_backing_file.name), size)
 
176
        # GC will clean up the file
 
177
        new_backing._file = new_backing_file
 
178
        if len(self._backing_indices) == backing_pos:
 
179
            self._backing_indices.append(None)
 
180
        self._backing_indices[backing_pos] = new_backing
 
181
        for pos in range(backing_pos):
 
182
            self._backing_indices[pos] = None
 
183
        self._keys = set()
 
184
        self._nodes = {}
 
185
        self._nodes_by_key = {}
 
186
 
 
187
    def add_nodes(self, nodes):
 
188
        """Add nodes to the index.
 
189
 
 
190
        :param nodes: An iterable of (key, node_refs, value) entries to add.
 
191
        """
 
192
        if self.reference_lists:
 
193
            for (key, value, node_refs) in nodes:
 
194
                self.add_node(key, value, node_refs)
 
195
        else:
 
196
            for (key, value) in nodes:
 
197
                self.add_node(key, value)
 
198
 
 
199
    def _iter_mem_nodes(self):
 
200
        """Iterate over the nodes held in memory."""
 
201
        if self.reference_lists:
 
202
            for key, (absent, references, value) in self._nodes.iteritems():
 
203
                if not absent:
 
204
                    yield self, key, value, references
 
205
        else:
 
206
            for key, (absent, references, value) in self._nodes.iteritems():
 
207
                if not absent:
 
208
                    yield self, key, value
 
209
 
 
210
    def _iter_smallest(self, iterators_to_combine):
 
211
        if len(iterators_to_combine) == 1:
 
212
            for value in iterators_to_combine[0]:
 
213
                yield value
 
214
            return
 
215
        current_values = []
 
216
        for iterator in iterators_to_combine:
 
217
            try:
 
218
                current_values.append(iterator.next())
 
219
            except StopIteration:
 
220
                current_values.append(None)
 
221
        last = None
 
222
        while True:
 
223
            # Decorate candidates with the value to allow 2.4's min to be used.
 
224
            candidates = [(item[1][1], item) for item
 
225
                in enumerate(current_values) if item[1] is not None]
 
226
            if not len(candidates):
 
227
                return
 
228
            selected = min(candidates)
 
229
            # undecorate back to (pos, node)
 
230
            selected = selected[1]
 
231
            if last == selected[1][1]:
 
232
                raise errors.BadIndexDuplicateKey(last, self)
 
233
            last = selected[1][1]
 
234
            # Yield, with self as the index
 
235
            yield (self,) + selected[1][1:]
 
236
            pos = selected[0]
 
237
            try:
 
238
                current_values[pos] = iterators_to_combine[pos].next()
 
239
            except StopIteration:
 
240
                current_values[pos] = None
 
241
 
 
242
    def _add_key(self, string_key, line, rows):
 
243
        """Add a key to the current chunk.
 
244
 
 
245
        :param string_key: The key to add.
 
246
        :param line: The fully serialised key and value.
 
247
        """
 
248
        if rows[-1].writer is None:
 
249
            # opening a new leaf chunk;
 
250
            for pos, internal_row in enumerate(rows[:-1]):
 
251
                # flesh out any internal nodes that are needed to
 
252
                # preserve the height of the tree
 
253
                if internal_row.writer is None:
 
254
                    length = _PAGE_SIZE
 
255
                    if internal_row.nodes == 0:
 
256
                        length -= _RESERVED_HEADER_BYTES # padded
 
257
                    internal_row.writer = chunk_writer.ChunkWriter(length, 0)
 
258
                    internal_row.writer.write(_INTERNAL_FLAG)
 
259
                    internal_row.writer.write(_INTERNAL_OFFSET +
 
260
                        str(rows[pos + 1].nodes) + "\n")
 
261
            # add a new leaf
 
262
            length = _PAGE_SIZE
 
263
            if rows[-1].nodes == 0:
 
264
                length -= _RESERVED_HEADER_BYTES # padded
 
265
            rows[-1].writer = chunk_writer.ChunkWriter(length)
 
266
            rows[-1].writer.write(_LEAF_FLAG)
 
267
        if rows[-1].writer.write(line):
 
268
            # this key did not fit in the node:
 
269
            rows[-1].finish_node()
 
270
            key_line = string_key + "\n"
 
271
            new_row = True
 
272
            for row in reversed(rows[:-1]):
 
273
                # Mark the start of the next node in the node above. If it
 
274
                # doesn't fit then propogate upwards until we find one that
 
275
                # it does fit into.
 
276
                if row.writer.write(key_line):
 
277
                    row.finish_node()
 
278
                else:
 
279
                    # We've found a node that can handle the pointer.
 
280
                    new_row = False
 
281
                    break
 
282
            # If we reached the current root without being able to mark the
 
283
            # division point, then we need a new root:
 
284
            if new_row:
 
285
                # We need a new row
 
286
                if 'index' in debug.debug_flags:
 
287
                    trace.mutter('Inserting new global row.')
 
288
                new_row = _InternalBuilderRow()
 
289
                reserved_bytes = 0
 
290
                rows.insert(0, new_row)
 
291
                # This will be padded, hence the -100
 
292
                new_row.writer = chunk_writer.ChunkWriter(
 
293
                    _PAGE_SIZE - _RESERVED_HEADER_BYTES,
 
294
                    reserved_bytes)
 
295
                new_row.writer.write(_INTERNAL_FLAG)
 
296
                new_row.writer.write(_INTERNAL_OFFSET +
 
297
                    str(rows[1].nodes - 1) + "\n")
 
298
                new_row.writer.write(key_line)
 
299
            self._add_key(string_key, line, rows)
 
300
 
 
301
    def _write_nodes(self, node_iterator):
 
302
        """Write node_iterator out as a B+Tree.
 
303
 
 
304
        :param node_iterator: An iterator of sorted nodes. Each node should
 
305
            match the output given by iter_all_entries.
 
306
        :return: A file handle for a temporary file containing a B+Tree for
 
307
            the nodes.
 
308
        """
 
309
        # The index rows - rows[0] is the root, rows[1] is the layer under it
 
310
        # etc.
 
311
        rows = []
 
312
        # forward sorted by key. In future we may consider topological sorting,
 
313
        # at the cost of table scans for direct lookup, or a second index for
 
314
        # direct lookup
 
315
        key_count = 0
 
316
        # A stack with the number of nodes of each size. 0 is the root node
 
317
        # and must always be 1 (if there are any nodes in the tree).
 
318
        self.row_lengths = []
 
319
        # Loop over all nodes adding them to the bottom row
 
320
        # (rows[-1]). When we finish a chunk in a row,
 
321
        # propogate the key that didn't fit (comes after the chunk) to the
 
322
        # row above, transitively.
 
323
        for node in node_iterator:
 
324
            if key_count == 0:
 
325
                # First key triggers the first row
 
326
                rows.append(_LeafBuilderRow())
 
327
            key_count += 1
 
328
            # TODO: Flattening the node into a string key and a line should
 
329
            #       probably be put into a pyrex function. We can do a quick
 
330
            #       iter over all the entries to determine the final length,
 
331
            #       and then do a single malloc() rather than lots of
 
332
            #       intermediate mallocs as we build everything up.
 
333
            #       ATM 3 / 13s are spent flattening nodes (10s is compressing)
 
334
            string_key, line = _btree_serializer._flatten_node(node,
 
335
                                    self.reference_lists)
 
336
            self._add_key(string_key, line, rows)
 
337
        for row in reversed(rows):
 
338
            pad = (type(row) != _LeafBuilderRow)
 
339
            row.finish_node(pad=pad)
 
340
        result = tempfile.NamedTemporaryFile()
 
341
        lines = [_BTSIGNATURE]
 
342
        lines.append(_OPTION_NODE_REFS + str(self.reference_lists) + '\n')
 
343
        lines.append(_OPTION_KEY_ELEMENTS + str(self._key_length) + '\n')
 
344
        lines.append(_OPTION_LEN + str(key_count) + '\n')
 
345
        row_lengths = [row.nodes for row in rows]
 
346
        lines.append(_OPTION_ROW_LENGTHS + ','.join(map(str, row_lengths)) + '\n')
 
347
        result.writelines(lines)
 
348
        position = sum(map(len, lines))
 
349
        root_row = True
 
350
        if position > _RESERVED_HEADER_BYTES:
 
351
            raise AssertionError("Could not fit the header in the"
 
352
                                 " reserved space: %d > %d"
 
353
                                 % (position, _RESERVED_HEADER_BYTES))
 
354
        # write the rows out:
 
355
        for row in rows:
 
356
            reserved = _RESERVED_HEADER_BYTES # reserved space for first node
 
357
            row.spool.flush()
 
358
            row.spool.seek(0)
 
359
            # copy nodes to the finalised file.
 
360
            # Special case the first node as it may be prefixed
 
361
            node = row.spool.read(_PAGE_SIZE)
 
362
            result.write(node[reserved:])
 
363
            result.write("\x00" * (reserved - position))
 
364
            position = 0 # Only the root row actually has an offset
 
365
            copied_len = osutils.pumpfile(row.spool, result)
 
366
            if copied_len != (row.nodes - 1) * _PAGE_SIZE:
 
367
                if type(row) != _LeafBuilderRow:
 
368
                    raise AssertionError("Not enough data copied")
 
369
        result.flush()
 
370
        size = result.tell()
 
371
        result.seek(0)
 
372
        return result, size
 
373
 
 
374
    def finish(self):
 
375
        """Finalise the index.
 
376
 
 
377
        :return: A file handle for a temporary file containing the nodes added
 
378
            to the index.
 
379
        """
 
380
        return self._write_nodes(self.iter_all_entries())[0]
 
381
 
 
382
    def iter_all_entries(self):
 
383
        """Iterate over all keys within the index
 
384
 
 
385
        :return: An iterable of (index, key, reference_lists, value). There is no
 
386
            defined order for the result iteration - it will be in the most
 
387
            efficient order for the index (in this case dictionary hash order).
 
388
        """
 
389
        if 'evil' in debug.debug_flags:
 
390
            trace.mutter_callsite(3,
 
391
                "iter_all_entries scales with size of history.")
 
392
        # Doing serial rather than ordered would be faster; but this shouldn't
 
393
        # be getting called routinely anyway.
 
394
        iterators = [iter(sorted(self._iter_mem_nodes()))]
 
395
        for backing in self._backing_indices:
 
396
            if backing is not None:
 
397
                iterators.append(backing.iter_all_entries())
 
398
        if len(iterators) == 1:
 
399
            return iterators[0]
 
400
        return self._iter_smallest(iterators)
 
401
 
 
402
    def iter_entries(self, keys):
 
403
        """Iterate over keys within the index.
 
404
 
 
405
        :param keys: An iterable providing the keys to be retrieved.
 
406
        :return: An iterable of (index, key, value, reference_lists). There is no
 
407
            defined order for the result iteration - it will be in the most
 
408
            efficient order for the index (keys iteration order in this case).
 
409
        """
 
410
        keys = set(keys)
 
411
        if self.reference_lists:
 
412
            for key in keys.intersection(self._keys):
 
413
                node = self._nodes[key]
 
414
                if not node[0]:
 
415
                    yield self, key, node[2], node[1]
 
416
        else:
 
417
            for key in keys.intersection(self._keys):
 
418
                node = self._nodes[key]
 
419
                if not node[0]:
 
420
                    yield self, key, node[2]
 
421
        keys.difference_update(self._keys)
 
422
        for backing in self._backing_indices:
 
423
            if backing is None:
 
424
                continue
 
425
            if not keys:
 
426
                return
 
427
            for node in backing.iter_entries(keys):
 
428
                keys.remove(node[1])
 
429
                yield (self,) + node[1:]
 
430
 
 
431
    def iter_entries_prefix(self, keys):
 
432
        """Iterate over keys within the index using prefix matching.
 
433
 
 
434
        Prefix matching is applied within the tuple of a key, not to within
 
435
        the bytestring of each key element. e.g. if you have the keys ('foo',
 
436
        'bar'), ('foobar', 'gam') and do a prefix search for ('foo', None) then
 
437
        only the former key is returned.
 
438
 
 
439
        :param keys: An iterable providing the key prefixes to be retrieved.
 
440
            Each key prefix takes the form of a tuple the length of a key, but
 
441
            with the last N elements 'None' rather than a regular bytestring.
 
442
            The first element cannot be 'None'.
 
443
        :return: An iterable as per iter_all_entries, but restricted to the
 
444
            keys with a matching prefix to those supplied. No additional keys
 
445
            will be returned, and every match that is in the index will be
 
446
            returned.
 
447
        """
 
448
        # XXX: To much duplication with the GraphIndex class; consider finding
 
449
        # a good place to pull out the actual common logic.
 
450
        keys = set(keys)
 
451
        if not keys:
 
452
            return
 
453
        for backing in self._backing_indices:
 
454
            if backing is None:
 
455
                continue
 
456
            for node in backing.iter_entries_prefix(keys):
 
457
                yield (self,) + node[1:]
 
458
        if self._key_length == 1:
 
459
            for key in keys:
 
460
                # sanity check
 
461
                if key[0] is None:
 
462
                    raise errors.BadIndexKey(key)
 
463
                if len(key) != self._key_length:
 
464
                    raise errors.BadIndexKey(key)
 
465
                try:
 
466
                    node = self._nodes[key]
 
467
                except KeyError:
 
468
                    continue
 
469
                if node[0]:
 
470
                    continue
 
471
                if self.reference_lists:
 
472
                    yield self, key, node[2], node[1]
 
473
                else:
 
474
                    yield self, key, node[2]
 
475
            return
 
476
        for key in keys:
 
477
            # sanity check
 
478
            if key[0] is None:
 
479
                raise errors.BadIndexKey(key)
 
480
            if len(key) != self._key_length:
 
481
                raise errors.BadIndexKey(key)
 
482
            # find what it refers to:
 
483
            key_dict = self._nodes_by_key
 
484
            elements = list(key)
 
485
            # find the subdict to return
 
486
            try:
 
487
                while len(elements) and elements[0] is not None:
 
488
                    key_dict = key_dict[elements[0]]
 
489
                    elements.pop(0)
 
490
            except KeyError:
 
491
                # a non-existant lookup.
 
492
                continue
 
493
            if len(elements):
 
494
                dicts = [key_dict]
 
495
                while dicts:
 
496
                    key_dict = dicts.pop(-1)
 
497
                    # can't be empty or would not exist
 
498
                    item, value = key_dict.iteritems().next()
 
499
                    if type(value) == dict:
 
500
                        # push keys
 
501
                        dicts.extend(key_dict.itervalues())
 
502
                    else:
 
503
                        # yield keys
 
504
                        for value in key_dict.itervalues():
 
505
                            yield (self, ) + value
 
506
            else:
 
507
                yield (self, ) + key_dict
 
508
 
 
509
    def key_count(self):
 
510
        """Return an estimate of the number of keys in this index.
 
511
 
 
512
        For InMemoryGraphIndex the estimate is exact.
 
513
        """
 
514
        return len(self._keys) + sum(backing.key_count() for backing in
 
515
            self._backing_indices if backing is not None)
 
516
 
 
517
    def validate(self):
 
518
        """In memory index's have no known corruption at the moment."""
 
519
 
 
520
 
 
521
class _LeafNode(object):
 
522
    """A leaf node for a serialised B+Tree index."""
 
523
 
 
524
    def __init__(self, bytes, key_length, ref_list_length):
 
525
        """Parse bytes to create a leaf node object."""
 
526
        # splitlines mangles the \r delimiters.. don't use it.
 
527
        self.keys = dict(_btree_serializer._parse_leaf_lines(bytes,
 
528
            key_length, ref_list_length))
 
529
 
 
530
 
 
531
class _InternalNode(object):
 
532
    """An internal node for a serialised B+Tree index."""
 
533
 
 
534
    def __init__(self, bytes):
 
535
        """Parse bytes to create an internal node object."""
 
536
        # splitlines mangles the \r delimiters.. don't use it.
 
537
        self.keys = self._parse_lines(bytes.split('\n'))
 
538
 
 
539
    def _parse_lines(self, lines):
 
540
        nodes = []
 
541
        self.offset = int(lines[1][7:])
 
542
        for line in lines[2:]:
 
543
            if line == '':
 
544
                break
 
545
            nodes.append(tuple(line.split('\0')))
 
546
        return nodes
 
547
 
 
548
 
 
549
class BTreeGraphIndex(object):
 
550
    """Access to nodes via the standard GraphIndex interface for B+Tree's.
 
551
 
 
552
    Individual nodes are held in a LRU cache. This holds the root node in
 
553
    memory except when very large walks are done.
 
554
    """
 
555
 
 
556
    def __init__(self, transport, name, size):
 
557
        """Create a B+Tree index object on the index name.
 
558
 
 
559
        :param transport: The transport to read data for the index from.
 
560
        :param name: The file name of the index on transport.
 
561
        :param size: Optional size of the index in bytes. This allows
 
562
            compatibility with the GraphIndex API, as well as ensuring that
 
563
            the initial read (to read the root node header) can be done
 
564
            without over-reading even on empty indices, and on small indices
 
565
            allows single-IO to read the entire index.
 
566
        """
 
567
        self._transport = transport
 
568
        self._name = name
 
569
        self._size = size
 
570
        self._file = None
 
571
        self._page_size = transport.recommended_page_size()
 
572
        self._root_node = None
 
573
        # Default max size is 100,000 leave values
 
574
        self._leaf_value_cache = None # lru_cache.LRUCache(100*1000)
 
575
        self._leaf_node_cache = lru_cache.LRUCache(_NODE_CACHE_SIZE)
 
576
        self._internal_node_cache = lru_cache.LRUCache()
 
577
        self._key_count = None
 
578
        self._row_lengths = None
 
579
        self._row_offsets = None # Start of each row, [-1] is the end
 
580
 
 
581
    def __eq__(self, other):
 
582
        """Equal when self and other were created with the same parameters."""
 
583
        return (
 
584
            type(self) == type(other) and
 
585
            self._transport == other._transport and
 
586
            self._name == other._name and
 
587
            self._size == other._size)
 
588
 
 
589
    def __ne__(self, other):
 
590
        return not self.__eq__(other)
 
591
 
 
592
    def _get_root_node(self):
 
593
        if self._root_node is None:
 
594
            # We may not have a root node yet
 
595
            nodes = list(self._read_nodes([0]))
 
596
            if len(nodes):
 
597
                self._root_node = nodes[0][1]
 
598
        return self._root_node
 
599
 
 
600
    def _cache_nodes(self, nodes, cache):
 
601
        """Read nodes and cache them in the lru.
 
602
 
 
603
        The nodes list supplied is sorted and then read from disk, each node
 
604
        being inserted it into the _node_cache.
 
605
 
 
606
        Note: Asking for more nodes than the _node_cache can contain will
 
607
        result in some of the results being immediately discarded, to prevent
 
608
        this an assertion is raised if more nodes are asked for than are
 
609
        cachable.
 
610
 
 
611
        :return: A dict of {node_pos: node}
 
612
        """
 
613
        if len(nodes) > cache._max_cache:
 
614
            trace.mutter('Requesting %s > %s nodes, not all will be cached',
 
615
                         len(nodes), cache._max_cache)
 
616
        found = {}
 
617
        for node_pos, node in self._read_nodes(sorted(nodes)):
 
618
            if node_pos == 0: # Special case
 
619
                self._root_node = node
 
620
            else:
 
621
                cache.add(node_pos, node)
 
622
            found[node_pos] = node
 
623
        return found
 
624
 
 
625
    def _get_nodes(self, cache, node_indexes, counter):
 
626
        found = {}
 
627
        needed = []
 
628
        for idx in node_indexes:
 
629
            if idx == 0 and self._root_node is not None:
 
630
                found[0] = self._root_node
 
631
                continue
 
632
            try:
 
633
                found[idx] = cache[idx]
 
634
                counter[0] += 1
 
635
            except KeyError:
 
636
                needed.append(idx)
 
637
                counter[1] += 1
 
638
        found.update(self._cache_nodes(needed, cache))
 
639
        return found
 
640
 
 
641
    def _get_internal_nodes(self, node_indexes):
 
642
        """Get a node, from cache or disk.
 
643
 
 
644
        After getting it, the node will be cached.
 
645
        """
 
646
        return self._get_nodes(self._internal_node_cache, node_indexes,
 
647
                               internal_node_hits)
 
648
 
 
649
    def _get_leaf_nodes(self, node_indexes):
 
650
        """Get a bunch of nodes, from cache or disk."""
 
651
        found = self._get_nodes(self._leaf_node_cache, node_indexes,
 
652
                                leaf_node_hits)
 
653
        if self._leaf_value_cache is not None:
 
654
            for node in found.itervalues():
 
655
                for key, value in node.keys.iteritems():
 
656
                    if key in self._leaf_value_cache:
 
657
                        # Don't add the rest of the keys, we've seen this node
 
658
                        # before.
 
659
                        break
 
660
                    self._leaf_value_cache[key] = value
 
661
        return found
 
662
 
 
663
    def iter_all_entries(self):
 
664
        """Iterate over all keys within the index.
 
665
 
 
666
        :return: An iterable of (index, key, value) or (index, key, value, reference_lists).
 
667
            The former tuple is used when there are no reference lists in the
 
668
            index, making the API compatible with simple key:value index types.
 
669
            There is no defined order for the result iteration - it will be in
 
670
            the most efficient order for the index.
 
671
        """
 
672
        if 'evil' in debug.debug_flags:
 
673
            trace.mutter_callsite(3,
 
674
                "iter_all_entries scales with size of history.")
 
675
        if not self.key_count():
 
676
            return
 
677
        start_of_leaves = self._row_offsets[-2]
 
678
        end_of_leaves = self._row_offsets[-1]
 
679
        needed_nodes = range(start_of_leaves, end_of_leaves)
 
680
        # We iterate strictly in-order so that we can use this function
 
681
        # for spilling index builds to disk.
 
682
        if self.node_ref_lists:
 
683
            for _, node in self._read_nodes(needed_nodes):
 
684
                for key, (value, refs) in sorted(node.keys.items()):
 
685
                    yield (self, key, value, refs)
 
686
        else:
 
687
            for _, node in self._read_nodes(needed_nodes):
 
688
                for key, (value, refs) in sorted(node.keys.items()):
 
689
                    yield (self, key, value)
 
690
 
 
691
    @staticmethod
 
692
    def _multi_bisect_right(in_keys, fixed_keys):
 
693
        """Find the positions where each 'in_key' would fit in fixed_keys.
 
694
 
 
695
        This is equivalent to doing "bisect_right" on each in_key into
 
696
        fixed_keys
 
697
 
 
698
        :param in_keys: A sorted list of keys to match with fixed_keys
 
699
        :param fixed_keys: A sorted list of keys to match against
 
700
        :return: A list of (integer position, [key list]) tuples.
 
701
        """
 
702
        if not in_keys:
 
703
            return []
 
704
        if not fixed_keys:
 
705
            # no pointers in the fixed_keys list, which means everything must
 
706
            # fall to the left.
 
707
            return [(0, in_keys)]
 
708
 
 
709
        # TODO: Iterating both lists will generally take M + N steps
 
710
        #       Bisecting each key will generally take M * log2 N steps.
 
711
        #       If we had an efficient way to compare, we could pick the method
 
712
        #       based on which has the fewer number of steps.
 
713
        #       There is also the argument that bisect_right is a compiled
 
714
        #       function, so there is even more to be gained.
 
715
        # iter_steps = len(in_keys) + len(fixed_keys)
 
716
        # bisect_steps = len(in_keys) * math.log(len(fixed_keys), 2)
 
717
        if len(in_keys) == 1: # Bisect will always be faster for M = 1
 
718
            bisect_shortcut[0] += 1
 
719
            return [(bisect_right(fixed_keys, in_keys[0]), in_keys)]
 
720
        # elif bisect_steps < iter_steps:
 
721
        #     bisect_shortcut[0] += len(in_keys)
 
722
        #     offsets = {}
 
723
        #     for key in in_keys:
 
724
        #         offsets.setdefault(bisect_right(fixed_keys, key),
 
725
        #                            []).append(key)
 
726
        #     return [(o, offsets[o]) for o in sorted(offsets)]
 
727
        else:
 
728
            bisect_shortcut[1] += len(in_keys)
 
729
        in_keys_iter = iter(in_keys)
 
730
        fixed_keys_iter = enumerate(fixed_keys)
 
731
        cur_in_key = in_keys_iter.next()
 
732
        cur_fixed_offset, cur_fixed_key = fixed_keys_iter.next()
 
733
 
 
734
        class InputDone(Exception): pass
 
735
        class FixedDone(Exception): pass
 
736
 
 
737
        output = []
 
738
        cur_out = []
 
739
 
 
740
        # TODO: Another possibility is that rather than iterating on each side,
 
741
        #       we could use a combination of bisecting and iterating. For
 
742
        #       example, while cur_in_key < fixed_key, bisect to find its
 
743
        #       point, then iterate all matching keys, then bisect (restricted
 
744
        #       to only the remainder) for the next one, etc.
 
745
        try:
 
746
            while True:
 
747
                if cur_in_key < cur_fixed_key:
 
748
                    cur_keys = []
 
749
                    cur_out = (cur_fixed_offset, cur_keys)
 
750
                    output.append(cur_out)
 
751
                    while cur_in_key < cur_fixed_key:
 
752
                        cur_keys.append(cur_in_key)
 
753
                        try:
 
754
                            cur_in_key = in_keys_iter.next()
 
755
                        except StopIteration:
 
756
                            raise InputDone
 
757
                    # At this point cur_in_key must be >= cur_fixed_key
 
758
                # step the cur_fixed_key until we pass the cur key, or walk off
 
759
                # the end
 
760
                while cur_in_key >= cur_fixed_key:
 
761
                    try:
 
762
                        cur_fixed_offset, cur_fixed_key = fixed_keys_iter.next()
 
763
                    except StopIteration:
 
764
                        raise FixedDone
 
765
        except InputDone:
 
766
            # We consumed all of the input, nothing more to do
 
767
            pass
 
768
        except FixedDone:
 
769
            # There was some input left, but we consumed all of fixed, so we
 
770
            # have to add one more for the tail
 
771
            cur_keys = [cur_in_key]
 
772
            cur_keys.extend(in_keys_iter)
 
773
            cur_out = (len(fixed_keys), cur_keys)
 
774
            output.append(cur_out)
 
775
        return output
 
776
 
 
777
    def iter_entries(self, keys):
 
778
        """Iterate over keys within the index.
 
779
 
 
780
        :param keys: An iterable providing the keys to be retrieved.
 
781
        :return: An iterable as per iter_all_entries, but restricted to the
 
782
            keys supplied. No additional keys will be returned, and every
 
783
            key supplied that is in the index will be returned.
 
784
        """
 
785
        # 6 seconds spent in miss_torture using the sorted() line.
 
786
        # Even with out of order disk IO it seems faster not to sort it when
 
787
        # large queries are being made.
 
788
        # However, now that we are doing multi-way bisecting, we need the keys
 
789
        # in sorted order anyway. We could change the multi-way code to not
 
790
        # require sorted order. (For example, it bisects for the first node,
 
791
        # does an in-order search until a key comes before the current point,
 
792
        # which it then bisects for, etc.)
 
793
        keys = frozenset(keys)
 
794
        if not keys:
 
795
            return
 
796
 
 
797
        global leaf_value_hits, miss_attempts, dupes
 
798
        if not self.key_count():
 
799
            return
 
800
 
 
801
        needed_keys = []
 
802
        if self._leaf_value_cache is None:
 
803
            needed_keys = keys
 
804
        else:
 
805
            for key in keys:
 
806
                value = self._leaf_value_cache.get(key, None)
 
807
                if value is not None:
 
808
                    leaf_value_hits[0] += 1
 
809
                    # This key is known not to be here, skip it
 
810
                    value, refs = value
 
811
                    if self.node_ref_lists:
 
812
                        yield (self, key, value, refs)
 
813
                    else:
 
814
                        yield (self, key, value)
 
815
                else:
 
816
                    leaf_value_hits[1] += 1
 
817
                    needed_keys.append(key)
 
818
 
 
819
        last_key = None
 
820
        needed_keys = keys
 
821
        if not needed_keys:
 
822
            return
 
823
        # 6 seconds spent in miss_torture using the sorted() line.
 
824
        # Even with out of order disk IO it seems faster not to sort it when
 
825
        # large queries are being made.
 
826
        needed_keys = sorted(needed_keys)
 
827
 
 
828
        nodes_and_keys = [(0, needed_keys)]
 
829
 
 
830
        for row_pos, next_row_start in enumerate(self._row_offsets[1:-1]):
 
831
            node_indexes = [idx for idx, s_keys in nodes_and_keys]
 
832
            nodes = self._get_internal_nodes(node_indexes)
 
833
 
 
834
            next_nodes_and_keys = []
 
835
            for node_index, sub_keys in nodes_and_keys:
 
836
                node = nodes[node_index]
 
837
                positions = self._multi_bisect_right(sub_keys, node.keys)
 
838
                node_offset = next_row_start + node.offset
 
839
                next_nodes_and_keys.extend([(node_offset + pos, s_keys)
 
840
                                           for pos, s_keys in positions])
 
841
            nodes_and_keys = next_nodes_and_keys
 
842
        # We should now be at the _LeafNodes
 
843
        node_indexes = [idx for idx, s_keys in nodes_and_keys]
 
844
 
 
845
        # TODO: We may *not* want to always read all the nodes in one
 
846
        #       big go. Consider setting a max size on this.
 
847
 
 
848
        nodes = self._get_leaf_nodes(node_indexes)
 
849
        for node_index, sub_keys in nodes_and_keys:
 
850
            if not sub_keys:
 
851
                continue
 
852
            node = nodes[node_index]
 
853
            for next_sub_key in sub_keys:
 
854
                if next_sub_key in node.keys:
 
855
                    value, refs = node.keys[next_sub_key]
 
856
                    if self.node_ref_lists:
 
857
                        yield (self, next_sub_key, value, refs)
 
858
                    else:
 
859
                        yield (self, next_sub_key, value)
 
860
                else:
 
861
                    miss_attempts += 1
 
862
 
 
863
    def iter_entries_prefix(self, keys):
 
864
        """Iterate over keys within the index using prefix matching.
 
865
 
 
866
        Prefix matching is applied within the tuple of a key, not to within
 
867
        the bytestring of each key element. e.g. if you have the keys ('foo',
 
868
        'bar'), ('foobar', 'gam') and do a prefix search for ('foo', None) then
 
869
        only the former key is returned.
 
870
 
 
871
        WARNING: Note that this method currently causes a full index parse
 
872
        unconditionally (which is reasonably appropriate as it is a means for
 
873
        thunking many small indices into one larger one and still supplies
 
874
        iter_all_entries at the thunk layer).
 
875
 
 
876
        :param keys: An iterable providing the key prefixes to be retrieved.
 
877
            Each key prefix takes the form of a tuple the length of a key, but
 
878
            with the last N elements 'None' rather than a regular bytestring.
 
879
            The first element cannot be 'None'.
 
880
        :return: An iterable as per iter_all_entries, but restricted to the
 
881
            keys with a matching prefix to those supplied. No additional keys
 
882
            will be returned, and every match that is in the index will be
 
883
            returned.
 
884
        """
 
885
        keys = sorted(set(keys))
 
886
        if not keys:
 
887
            return
 
888
        # Load if needed to check key lengths
 
889
        if self._key_count is None:
 
890
            self._get_root_node()
 
891
        # TODO: only access nodes that can satisfy the prefixes we are looking
 
892
        # for. For now, to meet API usage (as this function is not used by
 
893
        # current bzrlib) just suck the entire index and iterate in memory.
 
894
        nodes = {}
 
895
        if self.node_ref_lists:
 
896
            if self._key_length == 1:
 
897
                for _1, key, value, refs in self.iter_all_entries():
 
898
                    nodes[key] = value, refs
 
899
            else:
 
900
                nodes_by_key = {}
 
901
                for _1, key, value, refs in self.iter_all_entries():
 
902
                    key_value = key, value, refs
 
903
                    # For a key of (foo, bar, baz) create
 
904
                    # _nodes_by_key[foo][bar][baz] = key_value
 
905
                    key_dict = nodes_by_key
 
906
                    for subkey in key[:-1]:
 
907
                        key_dict = key_dict.setdefault(subkey, {})
 
908
                    key_dict[key[-1]] = key_value
 
909
        else:
 
910
            if self._key_length == 1:
 
911
                for _1, key, value in self.iter_all_entries():
 
912
                    nodes[key] = value
 
913
            else:
 
914
                nodes_by_key = {}
 
915
                for _1, key, value in self.iter_all_entries():
 
916
                    key_value = key, value
 
917
                    # For a key of (foo, bar, baz) create
 
918
                    # _nodes_by_key[foo][bar][baz] = key_value
 
919
                    key_dict = nodes_by_key
 
920
                    for subkey in key[:-1]:
 
921
                        key_dict = key_dict.setdefault(subkey, {})
 
922
                    key_dict[key[-1]] = key_value
 
923
        if self._key_length == 1:
 
924
            for key in keys:
 
925
                # sanity check
 
926
                if key[0] is None:
 
927
                    raise errors.BadIndexKey(key)
 
928
                if len(key) != self._key_length:
 
929
                    raise errors.BadIndexKey(key)
 
930
                try:
 
931
                    if self.node_ref_lists:
 
932
                        value, node_refs = nodes[key]
 
933
                        yield self, key, value, node_refs
 
934
                    else:
 
935
                        yield self, key, nodes[key]
 
936
                except KeyError:
 
937
                    pass
 
938
            return
 
939
        for key in keys:
 
940
            # sanity check
 
941
            if key[0] is None:
 
942
                raise errors.BadIndexKey(key)
 
943
            if len(key) != self._key_length:
 
944
                raise errors.BadIndexKey(key)
 
945
            # find what it refers to:
 
946
            key_dict = nodes_by_key
 
947
            elements = list(key)
 
948
            # find the subdict whose contents should be returned.
 
949
            try:
 
950
                while len(elements) and elements[0] is not None:
 
951
                    key_dict = key_dict[elements[0]]
 
952
                    elements.pop(0)
 
953
            except KeyError:
 
954
                # a non-existant lookup.
 
955
                continue
 
956
            if len(elements):
 
957
                dicts = [key_dict]
 
958
                while dicts:
 
959
                    key_dict = dicts.pop(-1)
 
960
                    # can't be empty or would not exist
 
961
                    item, value = key_dict.iteritems().next()
 
962
                    if type(value) == dict:
 
963
                        # push keys
 
964
                        dicts.extend(key_dict.itervalues())
 
965
                    else:
 
966
                        # yield keys
 
967
                        for value in key_dict.itervalues():
 
968
                            # each value is the key:value:node refs tuple
 
969
                            # ready to yield.
 
970
                            yield (self, ) + value
 
971
            else:
 
972
                # the last thing looked up was a terminal element
 
973
                yield (self, ) + key_dict
 
974
 
 
975
    def key_count(self):
 
976
        """Return an estimate of the number of keys in this index.
 
977
 
 
978
        For BTreeGraphIndex the estimate is exact as it is contained in the
 
979
        header.
 
980
        """
 
981
        if self._key_count is None:
 
982
            self._get_root_node()
 
983
        return self._key_count
 
984
 
 
985
    def _parse_header_from_bytes(self, bytes):
 
986
        """Parse the header from a region of bytes.
 
987
 
 
988
        :param bytes: The data to parse.
 
989
        :return: An offset, data tuple such as readv yields, for the unparsed
 
990
            data. (which may be of length 0).
 
991
        """
 
992
        signature = bytes[0:len(self._signature())]
 
993
        if not signature == self._signature():
 
994
            raise errors.BadIndexFormatSignature(self._name, BTreeGraphIndex)
 
995
        lines = bytes[len(self._signature()):].splitlines()
 
996
        options_line = lines[0]
 
997
        if not options_line.startswith(_OPTION_NODE_REFS):
 
998
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
999
        try:
 
1000
            self.node_ref_lists = int(options_line[len(_OPTION_NODE_REFS):])
 
1001
        except ValueError:
 
1002
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1003
        options_line = lines[1]
 
1004
        if not options_line.startswith(_OPTION_KEY_ELEMENTS):
 
1005
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1006
        try:
 
1007
            self._key_length = int(options_line[len(_OPTION_KEY_ELEMENTS):])
 
1008
        except ValueError:
 
1009
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1010
        options_line = lines[2]
 
1011
        if not options_line.startswith(_OPTION_LEN):
 
1012
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1013
        try:
 
1014
            self._key_count = int(options_line[len(_OPTION_LEN):])
 
1015
        except ValueError:
 
1016
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1017
        options_line = lines[3]
 
1018
        if not options_line.startswith(_OPTION_ROW_LENGTHS):
 
1019
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1020
        try:
 
1021
            self._row_lengths = map(int, [length for length in
 
1022
                options_line[len(_OPTION_ROW_LENGTHS):].split(',')
 
1023
                if len(length)])
 
1024
        except ValueError:
 
1025
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1026
        offsets = []
 
1027
        row_offset = 0
 
1028
        for row in self._row_lengths:
 
1029
            offsets.append(row_offset)
 
1030
            row_offset += row
 
1031
        offsets.append(row_offset)
 
1032
        self._row_offsets = offsets
 
1033
 
 
1034
        # calculate the bytes we have processed
 
1035
        header_end = (len(signature) + sum(map(len, lines[0:4])) + 4)
 
1036
        return header_end, bytes[header_end:]
 
1037
 
 
1038
    def _read_nodes(self, nodes):
 
1039
        """Read some nodes from disk into the LRU cache.
 
1040
 
 
1041
        This performs a readv to get the node data into memory, and parses each
 
1042
        node, the yields it to the caller. The nodes are requested in the
 
1043
        supplied order. If possible doing sort() on the list before requesting
 
1044
        a read may improve performance.
 
1045
 
 
1046
        :param nodes: The nodes to read. 0 - first node, 1 - second node etc.
 
1047
        :return: None
 
1048
        """
 
1049
        ranges = []
 
1050
        for index in nodes:
 
1051
            offset = index * _PAGE_SIZE
 
1052
            size = _PAGE_SIZE
 
1053
            if index == 0:
 
1054
                # Root node - special case
 
1055
                if self._size:
 
1056
                    size = min(_PAGE_SIZE, self._size)
 
1057
                else:
 
1058
                    stream = self._transport.get(self._name)
 
1059
                    start = stream.read(_PAGE_SIZE)
 
1060
                    # Avoid doing this again
 
1061
                    self._size = len(start)
 
1062
                    size = min(_PAGE_SIZE, self._size)
 
1063
            else:
 
1064
                size = min(size, self._size - offset)
 
1065
            ranges.append((offset, size))
 
1066
        if not ranges:
 
1067
            return
 
1068
        if self._file is None:
 
1069
            data_ranges = self._transport.readv(self._name, ranges)
 
1070
        else:
 
1071
            data_ranges = []
 
1072
            for offset, size in ranges:
 
1073
                self._file.seek(offset)
 
1074
                data_ranges.append((offset, self._file.read(size)))
 
1075
        for offset, data in data_ranges:
 
1076
            if offset == 0:
 
1077
                # extract the header
 
1078
                offset, data = self._parse_header_from_bytes(data)
 
1079
                if len(data) == 0:
 
1080
                    continue
 
1081
            bytes = zlib.decompress(data)
 
1082
            if bytes.startswith(_LEAF_FLAG):
 
1083
                node = _LeafNode(bytes, self._key_length, self.node_ref_lists)
 
1084
            elif bytes.startswith(_INTERNAL_FLAG):
 
1085
                node = _InternalNode(bytes)
 
1086
            else:
 
1087
                raise AssertionError("Unknown node type for %r" % bytes)
 
1088
            yield offset / _PAGE_SIZE, node
 
1089
 
 
1090
    def _signature(self):
 
1091
        """The file signature for this index type."""
 
1092
        return _BTSIGNATURE
 
1093
 
 
1094
    def validate(self):
 
1095
        """Validate that everything in the index can be accessed."""
 
1096
        # just read and parse every node.
 
1097
        self._get_root_node()
 
1098
        if len(self._row_lengths) > 1:
 
1099
            start_node = self._row_offsets[1]
 
1100
        else:
 
1101
            # We shouldn't be reading anything anyway
 
1102
            start_node = 1
 
1103
        node_end = self._row_offsets[-1]
 
1104
        for node in self._read_nodes(range(start_node, node_end)):
 
1105
            pass
 
1106
 
 
1107
 
 
1108
try:
 
1109
    from bzrlib import _btree_serializer_c as _btree_serializer
 
1110
except ImportError:
 
1111
    from bzrlib import _btree_serializer_py as _btree_serializer