~bzr-pqm/bzr/bzr.dev

« back to all changes in this revision

Viewing changes to bzrlib/btree_index.py

  • Committer: Marius Kruger
  • Date: 2010-07-10 21:28:56 UTC
  • mto: (5384.1.1 integration)
  • mto: This revision was merged to the branch mainline in revision 5385.
  • Revision ID: marius.kruger@enerweb.co.za-20100710212856-uq4ji3go0u5se7hx
* Update documentation
* add NEWS

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
# Copyright (C) 2008, 2009, 2010 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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
 
16
#
 
17
 
 
18
"""B+Tree indices"""
 
19
 
 
20
import cStringIO
 
21
from bisect import bisect_right
 
22
import math
 
23
import tempfile
 
24
import zlib
 
25
 
 
26
from bzrlib import (
 
27
    chunk_writer,
 
28
    debug,
 
29
    errors,
 
30
    fifo_cache,
 
31
    index,
 
32
    lru_cache,
 
33
    osutils,
 
34
    static_tuple,
 
35
    trace,
 
36
    transport,
 
37
    )
 
38
from bzrlib.index import _OPTION_NODE_REFS, _OPTION_KEY_ELEMENTS, _OPTION_LEN
 
39
 
 
40
 
 
41
_BTSIGNATURE = "B+Tree Graph Index 2\n"
 
42
_OPTION_ROW_LENGTHS = "row_lengths="
 
43
_LEAF_FLAG = "type=leaf\n"
 
44
_INTERNAL_FLAG = "type=internal\n"
 
45
_INTERNAL_OFFSET = "offset="
 
46
 
 
47
_RESERVED_HEADER_BYTES = 120
 
48
_PAGE_SIZE = 4096
 
49
 
 
50
# 4K per page: 4MB - 1000 entries
 
51
_NODE_CACHE_SIZE = 1000
 
52
 
 
53
 
 
54
class _BuilderRow(object):
 
55
    """The stored state accumulated while writing out a row in the index.
 
56
 
 
57
    :ivar spool: A temporary file used to accumulate nodes for this row
 
58
        in the tree.
 
59
    :ivar nodes: The count of nodes emitted so far.
 
60
    """
 
61
 
 
62
    def __init__(self):
 
63
        """Create a _BuilderRow."""
 
64
        self.nodes = 0
 
65
        self.spool = None# tempfile.TemporaryFile(prefix='bzr-index-row-')
 
66
        self.writer = None
 
67
 
 
68
    def finish_node(self, pad=True):
 
69
        byte_lines, _, padding = self.writer.finish()
 
70
        if self.nodes == 0:
 
71
            self.spool = cStringIO.StringIO()
 
72
            # padded note:
 
73
            self.spool.write("\x00" * _RESERVED_HEADER_BYTES)
 
74
        elif self.nodes == 1:
 
75
            # We got bigger than 1 node, switch to a temp file
 
76
            spool = tempfile.TemporaryFile(prefix='bzr-index-row-')
 
77
            spool.write(self.spool.getvalue())
 
78
            self.spool = spool
 
79
        skipped_bytes = 0
 
80
        if not pad and padding:
 
81
            del byte_lines[-1]
 
82
            skipped_bytes = padding
 
83
        self.spool.writelines(byte_lines)
 
84
        remainder = (self.spool.tell() + skipped_bytes) % _PAGE_SIZE
 
85
        if remainder != 0:
 
86
            raise AssertionError("incorrect node length: %d, %d"
 
87
                                 % (self.spool.tell(), remainder))
 
88
        self.nodes += 1
 
89
        self.writer = None
 
90
 
 
91
 
 
92
class _InternalBuilderRow(_BuilderRow):
 
93
    """The stored state accumulated while writing out internal rows."""
 
94
 
 
95
    def finish_node(self, pad=True):
 
96
        if not pad:
 
97
            raise AssertionError("Must pad internal nodes only.")
 
98
        _BuilderRow.finish_node(self)
 
99
 
 
100
 
 
101
class _LeafBuilderRow(_BuilderRow):
 
102
    """The stored state accumulated while writing out a leaf rows."""
 
103
 
 
104
 
 
105
class BTreeBuilder(index.GraphIndexBuilder):
 
106
    """A Builder for B+Tree based Graph indices.
 
107
 
 
108
    The resulting graph has the structure:
 
109
 
 
110
    _SIGNATURE OPTIONS NODES
 
111
    _SIGNATURE     := 'B+Tree Graph Index 1' NEWLINE
 
112
    OPTIONS        := REF_LISTS KEY_ELEMENTS LENGTH
 
113
    REF_LISTS      := 'node_ref_lists=' DIGITS NEWLINE
 
114
    KEY_ELEMENTS   := 'key_elements=' DIGITS NEWLINE
 
115
    LENGTH         := 'len=' DIGITS NEWLINE
 
116
    ROW_LENGTHS    := 'row_lengths' DIGITS (COMMA DIGITS)*
 
117
    NODES          := NODE_COMPRESSED*
 
118
    NODE_COMPRESSED:= COMPRESSED_BYTES{4096}
 
119
    NODE_RAW       := INTERNAL | LEAF
 
120
    INTERNAL       := INTERNAL_FLAG POINTERS
 
121
    LEAF           := LEAF_FLAG ROWS
 
122
    KEY_ELEMENT    := Not-whitespace-utf8
 
123
    KEY            := KEY_ELEMENT (NULL KEY_ELEMENT)*
 
124
    ROWS           := ROW*
 
125
    ROW            := KEY NULL ABSENT? NULL REFERENCES NULL VALUE NEWLINE
 
126
    ABSENT         := 'a'
 
127
    REFERENCES     := REFERENCE_LIST (TAB REFERENCE_LIST){node_ref_lists - 1}
 
128
    REFERENCE_LIST := (REFERENCE (CR REFERENCE)*)?
 
129
    REFERENCE      := KEY
 
130
    VALUE          := no-newline-no-null-bytes
 
131
    """
 
132
 
 
133
    def __init__(self, reference_lists=0, key_elements=1, spill_at=100000):
 
134
        """See GraphIndexBuilder.__init__.
 
135
 
 
136
        :param spill_at: Optional parameter controlling the maximum number
 
137
            of nodes that BTreeBuilder will hold in memory.
 
138
        """
 
139
        index.GraphIndexBuilder.__init__(self, reference_lists=reference_lists,
 
140
            key_elements=key_elements)
 
141
        self._spill_at = spill_at
 
142
        self._backing_indices = []
 
143
        # A map of {key: (node_refs, value)}
 
144
        self._nodes = {}
 
145
        # Indicate it hasn't been built yet
 
146
        self._nodes_by_key = None
 
147
        self._optimize_for_size = False
 
148
 
 
149
    def add_node(self, key, value, references=()):
 
150
        """Add a node to the index.
 
151
 
 
152
        If adding the node causes the builder to reach its spill_at threshold,
 
153
        disk spilling will be triggered.
 
154
 
 
155
        :param key: The key. keys are non-empty tuples containing
 
156
            as many whitespace-free utf8 bytestrings as the key length
 
157
            defined for this index.
 
158
        :param references: An iterable of iterables of keys. Each is a
 
159
            reference to another key.
 
160
        :param value: The value to associate with the key. It may be any
 
161
            bytes as long as it does not contain \0 or \n.
 
162
        """
 
163
        # Ensure that 'key' is a StaticTuple
 
164
        key = static_tuple.StaticTuple.from_sequence(key).intern()
 
165
        # we don't care about absent_references
 
166
        node_refs, _ = self._check_key_ref_value(key, references, value)
 
167
        if key in self._nodes:
 
168
            raise errors.BadIndexDuplicateKey(key, self)
 
169
        self._nodes[key] = static_tuple.StaticTuple(node_refs, value)
 
170
        if self._nodes_by_key is not None and self._key_length > 1:
 
171
            self._update_nodes_by_key(key, value, node_refs)
 
172
        if len(self._nodes) < self._spill_at:
 
173
            return
 
174
        self._spill_mem_keys_to_disk()
 
175
 
 
176
    def _spill_mem_keys_to_disk(self):
 
177
        """Write the in memory keys down to disk to cap memory consumption.
 
178
 
 
179
        If we already have some keys written to disk, we will combine them so
 
180
        as to preserve the sorted order.  The algorithm for combining uses
 
181
        powers of two.  So on the first spill, write all mem nodes into a
 
182
        single index. On the second spill, combine the mem nodes with the nodes
 
183
        on disk to create a 2x sized disk index and get rid of the first index.
 
184
        On the third spill, create a single new disk index, which will contain
 
185
        the mem nodes, and preserve the existing 2x sized index.  On the fourth,
 
186
        combine mem with the first and second indexes, creating a new one of
 
187
        size 4x. On the fifth create a single new one, etc.
 
188
        """
 
189
        if self._combine_backing_indices:
 
190
            (new_backing_file, size,
 
191
             backing_pos) = self._spill_mem_keys_and_combine()
 
192
        else:
 
193
            new_backing_file, size = self._spill_mem_keys_without_combining()
 
194
        # Note: The transport here isn't strictly needed, because we will use
 
195
        #       direct access to the new_backing._file object
 
196
        new_backing = BTreeGraphIndex(transport.get_transport('.'),
 
197
                                      '<temp>', size)
 
198
        # GC will clean up the file
 
199
        new_backing._file = new_backing_file
 
200
        if self._combine_backing_indices:
 
201
            if len(self._backing_indices) == backing_pos:
 
202
                self._backing_indices.append(None)
 
203
            self._backing_indices[backing_pos] = new_backing
 
204
            for backing_pos in range(backing_pos):
 
205
                self._backing_indices[backing_pos] = None
 
206
        else:
 
207
            self._backing_indices.append(new_backing)
 
208
        self._nodes = {}
 
209
        self._nodes_by_key = None
 
210
 
 
211
    def _spill_mem_keys_without_combining(self):
 
212
        return self._write_nodes(self._iter_mem_nodes(), allow_optimize=False)
 
213
 
 
214
    def _spill_mem_keys_and_combine(self):
 
215
        iterators_to_combine = [self._iter_mem_nodes()]
 
216
        pos = -1
 
217
        for pos, backing in enumerate(self._backing_indices):
 
218
            if backing is None:
 
219
                pos -= 1
 
220
                break
 
221
            iterators_to_combine.append(backing.iter_all_entries())
 
222
        backing_pos = pos + 1
 
223
        new_backing_file, size = \
 
224
            self._write_nodes(self._iter_smallest(iterators_to_combine),
 
225
                              allow_optimize=False)
 
226
        return new_backing_file, size, backing_pos
 
227
 
 
228
    def add_nodes(self, nodes):
 
229
        """Add nodes to the index.
 
230
 
 
231
        :param nodes: An iterable of (key, node_refs, value) entries to add.
 
232
        """
 
233
        if self.reference_lists:
 
234
            for (key, value, node_refs) in nodes:
 
235
                self.add_node(key, value, node_refs)
 
236
        else:
 
237
            for (key, value) in nodes:
 
238
                self.add_node(key, value)
 
239
 
 
240
    def _iter_mem_nodes(self):
 
241
        """Iterate over the nodes held in memory."""
 
242
        nodes = self._nodes
 
243
        if self.reference_lists:
 
244
            for key in sorted(nodes):
 
245
                references, value = nodes[key]
 
246
                yield self, key, value, references
 
247
        else:
 
248
            for key in sorted(nodes):
 
249
                references, value = nodes[key]
 
250
                yield self, key, value
 
251
 
 
252
    def _iter_smallest(self, iterators_to_combine):
 
253
        if len(iterators_to_combine) == 1:
 
254
            for value in iterators_to_combine[0]:
 
255
                yield value
 
256
            return
 
257
        current_values = []
 
258
        for iterator in iterators_to_combine:
 
259
            try:
 
260
                current_values.append(iterator.next())
 
261
            except StopIteration:
 
262
                current_values.append(None)
 
263
        last = None
 
264
        while True:
 
265
            # Decorate candidates with the value to allow 2.4's min to be used.
 
266
            candidates = [(item[1][1], item) for item
 
267
                in enumerate(current_values) if item[1] is not None]
 
268
            if not len(candidates):
 
269
                return
 
270
            selected = min(candidates)
 
271
            # undecorate back to (pos, node)
 
272
            selected = selected[1]
 
273
            if last == selected[1][1]:
 
274
                raise errors.BadIndexDuplicateKey(last, self)
 
275
            last = selected[1][1]
 
276
            # Yield, with self as the index
 
277
            yield (self,) + selected[1][1:]
 
278
            pos = selected[0]
 
279
            try:
 
280
                current_values[pos] = iterators_to_combine[pos].next()
 
281
            except StopIteration:
 
282
                current_values[pos] = None
 
283
 
 
284
    def _add_key(self, string_key, line, rows, allow_optimize=True):
 
285
        """Add a key to the current chunk.
 
286
 
 
287
        :param string_key: The key to add.
 
288
        :param line: The fully serialised key and value.
 
289
        :param allow_optimize: If set to False, prevent setting the optimize
 
290
            flag when writing out. This is used by the _spill_mem_keys_to_disk
 
291
            functionality.
 
292
        """
 
293
        if rows[-1].writer is None:
 
294
            # opening a new leaf chunk;
 
295
            for pos, internal_row in enumerate(rows[:-1]):
 
296
                # flesh out any internal nodes that are needed to
 
297
                # preserve the height of the tree
 
298
                if internal_row.writer is None:
 
299
                    length = _PAGE_SIZE
 
300
                    if internal_row.nodes == 0:
 
301
                        length -= _RESERVED_HEADER_BYTES # padded
 
302
                    if allow_optimize:
 
303
                        optimize_for_size = self._optimize_for_size
 
304
                    else:
 
305
                        optimize_for_size = False
 
306
                    internal_row.writer = chunk_writer.ChunkWriter(length, 0,
 
307
                        optimize_for_size=optimize_for_size)
 
308
                    internal_row.writer.write(_INTERNAL_FLAG)
 
309
                    internal_row.writer.write(_INTERNAL_OFFSET +
 
310
                        str(rows[pos + 1].nodes) + "\n")
 
311
            # add a new leaf
 
312
            length = _PAGE_SIZE
 
313
            if rows[-1].nodes == 0:
 
314
                length -= _RESERVED_HEADER_BYTES # padded
 
315
            rows[-1].writer = chunk_writer.ChunkWriter(length,
 
316
                optimize_for_size=self._optimize_for_size)
 
317
            rows[-1].writer.write(_LEAF_FLAG)
 
318
        if rows[-1].writer.write(line):
 
319
            # this key did not fit in the node:
 
320
            rows[-1].finish_node()
 
321
            key_line = string_key + "\n"
 
322
            new_row = True
 
323
            for row in reversed(rows[:-1]):
 
324
                # Mark the start of the next node in the node above. If it
 
325
                # doesn't fit then propagate upwards until we find one that
 
326
                # it does fit into.
 
327
                if row.writer.write(key_line):
 
328
                    row.finish_node()
 
329
                else:
 
330
                    # We've found a node that can handle the pointer.
 
331
                    new_row = False
 
332
                    break
 
333
            # If we reached the current root without being able to mark the
 
334
            # division point, then we need a new root:
 
335
            if new_row:
 
336
                # We need a new row
 
337
                if 'index' in debug.debug_flags:
 
338
                    trace.mutter('Inserting new global row.')
 
339
                new_row = _InternalBuilderRow()
 
340
                reserved_bytes = 0
 
341
                rows.insert(0, new_row)
 
342
                # This will be padded, hence the -100
 
343
                new_row.writer = chunk_writer.ChunkWriter(
 
344
                    _PAGE_SIZE - _RESERVED_HEADER_BYTES,
 
345
                    reserved_bytes,
 
346
                    optimize_for_size=self._optimize_for_size)
 
347
                new_row.writer.write(_INTERNAL_FLAG)
 
348
                new_row.writer.write(_INTERNAL_OFFSET +
 
349
                    str(rows[1].nodes - 1) + "\n")
 
350
                new_row.writer.write(key_line)
 
351
            self._add_key(string_key, line, rows, allow_optimize=allow_optimize)
 
352
 
 
353
    def _write_nodes(self, node_iterator, allow_optimize=True):
 
354
        """Write node_iterator out as a B+Tree.
 
355
 
 
356
        :param node_iterator: An iterator of sorted nodes. Each node should
 
357
            match the output given by iter_all_entries.
 
358
        :param allow_optimize: If set to False, prevent setting the optimize
 
359
            flag when writing out. This is used by the _spill_mem_keys_to_disk
 
360
            functionality.
 
361
        :return: A file handle for a temporary file containing a B+Tree for
 
362
            the nodes.
 
363
        """
 
364
        # The index rows - rows[0] is the root, rows[1] is the layer under it
 
365
        # etc.
 
366
        rows = []
 
367
        # forward sorted by key. In future we may consider topological sorting,
 
368
        # at the cost of table scans for direct lookup, or a second index for
 
369
        # direct lookup
 
370
        key_count = 0
 
371
        # A stack with the number of nodes of each size. 0 is the root node
 
372
        # and must always be 1 (if there are any nodes in the tree).
 
373
        self.row_lengths = []
 
374
        # Loop over all nodes adding them to the bottom row
 
375
        # (rows[-1]). When we finish a chunk in a row,
 
376
        # propagate the key that didn't fit (comes after the chunk) to the
 
377
        # row above, transitively.
 
378
        for node in node_iterator:
 
379
            if key_count == 0:
 
380
                # First key triggers the first row
 
381
                rows.append(_LeafBuilderRow())
 
382
            key_count += 1
 
383
            string_key, line = _btree_serializer._flatten_node(node,
 
384
                                    self.reference_lists)
 
385
            self._add_key(string_key, line, rows, allow_optimize=allow_optimize)
 
386
        for row in reversed(rows):
 
387
            pad = (type(row) != _LeafBuilderRow)
 
388
            row.finish_node(pad=pad)
 
389
        lines = [_BTSIGNATURE]
 
390
        lines.append(_OPTION_NODE_REFS + str(self.reference_lists) + '\n')
 
391
        lines.append(_OPTION_KEY_ELEMENTS + str(self._key_length) + '\n')
 
392
        lines.append(_OPTION_LEN + str(key_count) + '\n')
 
393
        row_lengths = [row.nodes for row in rows]
 
394
        lines.append(_OPTION_ROW_LENGTHS + ','.join(map(str, row_lengths)) + '\n')
 
395
        if row_lengths and row_lengths[-1] > 1:
 
396
            result = tempfile.NamedTemporaryFile(prefix='bzr-index-')
 
397
        else:
 
398
            result = cStringIO.StringIO()
 
399
        result.writelines(lines)
 
400
        position = sum(map(len, lines))
 
401
        root_row = True
 
402
        if position > _RESERVED_HEADER_BYTES:
 
403
            raise AssertionError("Could not fit the header in the"
 
404
                                 " reserved space: %d > %d"
 
405
                                 % (position, _RESERVED_HEADER_BYTES))
 
406
        # write the rows out:
 
407
        for row in rows:
 
408
            reserved = _RESERVED_HEADER_BYTES # reserved space for first node
 
409
            row.spool.flush()
 
410
            row.spool.seek(0)
 
411
            # copy nodes to the finalised file.
 
412
            # Special case the first node as it may be prefixed
 
413
            node = row.spool.read(_PAGE_SIZE)
 
414
            result.write(node[reserved:])
 
415
            if len(node) == _PAGE_SIZE:
 
416
                result.write("\x00" * (reserved - position))
 
417
            position = 0 # Only the root row actually has an offset
 
418
            copied_len = osutils.pumpfile(row.spool, result)
 
419
            if copied_len != (row.nodes - 1) * _PAGE_SIZE:
 
420
                if type(row) != _LeafBuilderRow:
 
421
                    raise AssertionError("Incorrect amount of data copied"
 
422
                        " expected: %d, got: %d"
 
423
                        % ((row.nodes - 1) * _PAGE_SIZE,
 
424
                           copied_len))
 
425
        result.flush()
 
426
        size = result.tell()
 
427
        result.seek(0)
 
428
        return result, size
 
429
 
 
430
    def finish(self):
 
431
        """Finalise the index.
 
432
 
 
433
        :return: A file handle for a temporary file containing the nodes added
 
434
            to the index.
 
435
        """
 
436
        return self._write_nodes(self.iter_all_entries())[0]
 
437
 
 
438
    def iter_all_entries(self):
 
439
        """Iterate over all keys within the index
 
440
 
 
441
        :return: An iterable of (index, key, value, reference_lists). There is
 
442
            no defined order for the result iteration - it will be in the most
 
443
            efficient order for the index (in this case dictionary hash order).
 
444
        """
 
445
        if 'evil' in debug.debug_flags:
 
446
            trace.mutter_callsite(3,
 
447
                "iter_all_entries scales with size of history.")
 
448
        # Doing serial rather than ordered would be faster; but this shouldn't
 
449
        # be getting called routinely anyway.
 
450
        iterators = [self._iter_mem_nodes()]
 
451
        for backing in self._backing_indices:
 
452
            if backing is not None:
 
453
                iterators.append(backing.iter_all_entries())
 
454
        if len(iterators) == 1:
 
455
            return iterators[0]
 
456
        return self._iter_smallest(iterators)
 
457
 
 
458
    def iter_entries(self, keys):
 
459
        """Iterate over keys within the index.
 
460
 
 
461
        :param keys: An iterable providing the keys to be retrieved.
 
462
        :return: An iterable of (index, key, value, reference_lists). There is no
 
463
            defined order for the result iteration - it will be in the most
 
464
            efficient order for the index (keys iteration order in this case).
 
465
        """
 
466
        keys = set(keys)
 
467
        # Note: We don't use keys.intersection() here. If you read the C api,
 
468
        #       set.intersection(other) special cases when other is a set and
 
469
        #       will iterate the smaller of the two and lookup in the other.
 
470
        #       It does *not* do this for any other type (even dict, unlike
 
471
        #       some other set functions.) Since we expect keys is generally <<
 
472
        #       self._nodes, it is faster to iterate over it in a list
 
473
        #       comprehension
 
474
        nodes = self._nodes
 
475
        local_keys = [key for key in keys if key in nodes]
 
476
        if self.reference_lists:
 
477
            for key in local_keys:
 
478
                node = nodes[key]
 
479
                yield self, key, node[1], node[0]
 
480
        else:
 
481
            for key in local_keys:
 
482
                node = nodes[key]
 
483
                yield self, key, node[1]
 
484
        # Find things that are in backing indices that have not been handled
 
485
        # yet.
 
486
        if not self._backing_indices:
 
487
            return # We won't find anything there either
 
488
        # Remove all of the keys that we found locally
 
489
        keys.difference_update(local_keys)
 
490
        for backing in self._backing_indices:
 
491
            if backing is None:
 
492
                continue
 
493
            if not keys:
 
494
                return
 
495
            for node in backing.iter_entries(keys):
 
496
                keys.remove(node[1])
 
497
                yield (self,) + node[1:]
 
498
 
 
499
    def iter_entries_prefix(self, keys):
 
500
        """Iterate over keys within the index using prefix matching.
 
501
 
 
502
        Prefix matching is applied within the tuple of a key, not to within
 
503
        the bytestring of each key element. e.g. if you have the keys ('foo',
 
504
        'bar'), ('foobar', 'gam') and do a prefix search for ('foo', None) then
 
505
        only the former key is returned.
 
506
 
 
507
        :param keys: An iterable providing the key prefixes to be retrieved.
 
508
            Each key prefix takes the form of a tuple the length of a key, but
 
509
            with the last N elements 'None' rather than a regular bytestring.
 
510
            The first element cannot be 'None'.
 
511
        :return: An iterable as per iter_all_entries, but restricted to the
 
512
            keys with a matching prefix to those supplied. No additional keys
 
513
            will be returned, and every match that is in the index will be
 
514
            returned.
 
515
        """
 
516
        # XXX: To much duplication with the GraphIndex class; consider finding
 
517
        # a good place to pull out the actual common logic.
 
518
        keys = set(keys)
 
519
        if not keys:
 
520
            return
 
521
        for backing in self._backing_indices:
 
522
            if backing is None:
 
523
                continue
 
524
            for node in backing.iter_entries_prefix(keys):
 
525
                yield (self,) + node[1:]
 
526
        if self._key_length == 1:
 
527
            for key in keys:
 
528
                # sanity check
 
529
                if key[0] is None:
 
530
                    raise errors.BadIndexKey(key)
 
531
                if len(key) != self._key_length:
 
532
                    raise errors.BadIndexKey(key)
 
533
                try:
 
534
                    node = self._nodes[key]
 
535
                except KeyError:
 
536
                    continue
 
537
                if self.reference_lists:
 
538
                    yield self, key, node[1], node[0]
 
539
                else:
 
540
                    yield self, key, node[1]
 
541
            return
 
542
        for key in keys:
 
543
            # sanity check
 
544
            if key[0] is None:
 
545
                raise errors.BadIndexKey(key)
 
546
            if len(key) != self._key_length:
 
547
                raise errors.BadIndexKey(key)
 
548
            # find what it refers to:
 
549
            key_dict = self._get_nodes_by_key()
 
550
            elements = list(key)
 
551
            # find the subdict to return
 
552
            try:
 
553
                while len(elements) and elements[0] is not None:
 
554
                    key_dict = key_dict[elements[0]]
 
555
                    elements.pop(0)
 
556
            except KeyError:
 
557
                # a non-existant lookup.
 
558
                continue
 
559
            if len(elements):
 
560
                dicts = [key_dict]
 
561
                while dicts:
 
562
                    key_dict = dicts.pop(-1)
 
563
                    # can't be empty or would not exist
 
564
                    item, value = key_dict.iteritems().next()
 
565
                    if type(value) == dict:
 
566
                        # push keys
 
567
                        dicts.extend(key_dict.itervalues())
 
568
                    else:
 
569
                        # yield keys
 
570
                        for value in key_dict.itervalues():
 
571
                            yield (self, ) + tuple(value)
 
572
            else:
 
573
                yield (self, ) + key_dict
 
574
 
 
575
    def _get_nodes_by_key(self):
 
576
        if self._nodes_by_key is None:
 
577
            nodes_by_key = {}
 
578
            if self.reference_lists:
 
579
                for key, (references, value) in self._nodes.iteritems():
 
580
                    key_dict = nodes_by_key
 
581
                    for subkey in key[:-1]:
 
582
                        key_dict = key_dict.setdefault(subkey, {})
 
583
                    key_dict[key[-1]] = key, value, references
 
584
            else:
 
585
                for key, (references, value) in self._nodes.iteritems():
 
586
                    key_dict = nodes_by_key
 
587
                    for subkey in key[:-1]:
 
588
                        key_dict = key_dict.setdefault(subkey, {})
 
589
                    key_dict[key[-1]] = key, value
 
590
            self._nodes_by_key = nodes_by_key
 
591
        return self._nodes_by_key
 
592
 
 
593
    def key_count(self):
 
594
        """Return an estimate of the number of keys in this index.
 
595
 
 
596
        For InMemoryGraphIndex the estimate is exact.
 
597
        """
 
598
        return len(self._nodes) + sum(backing.key_count() for backing in
 
599
            self._backing_indices if backing is not None)
 
600
 
 
601
    def validate(self):
 
602
        """In memory index's have no known corruption at the moment."""
 
603
 
 
604
 
 
605
class _LeafNode(object):
 
606
    """A leaf node for a serialised B+Tree index."""
 
607
 
 
608
    __slots__ = ('keys', 'min_key', 'max_key')
 
609
 
 
610
    def __init__(self, bytes, key_length, ref_list_length):
 
611
        """Parse bytes to create a leaf node object."""
 
612
        # splitlines mangles the \r delimiters.. don't use it.
 
613
        key_list = _btree_serializer._parse_leaf_lines(bytes,
 
614
            key_length, ref_list_length)
 
615
        if key_list:
 
616
            self.min_key = key_list[0][0]
 
617
            self.max_key = key_list[-1][0]
 
618
        else:
 
619
            self.min_key = self.max_key = None
 
620
        self.keys = dict(key_list)
 
621
 
 
622
 
 
623
class _InternalNode(object):
 
624
    """An internal node for a serialised B+Tree index."""
 
625
 
 
626
    __slots__ = ('keys', 'offset')
 
627
 
 
628
    def __init__(self, bytes):
 
629
        """Parse bytes to create an internal node object."""
 
630
        # splitlines mangles the \r delimiters.. don't use it.
 
631
        self.keys = self._parse_lines(bytes.split('\n'))
 
632
 
 
633
    def _parse_lines(self, lines):
 
634
        nodes = []
 
635
        self.offset = int(lines[1][7:])
 
636
        as_st = static_tuple.StaticTuple.from_sequence
 
637
        for line in lines[2:]:
 
638
            if line == '':
 
639
                break
 
640
            nodes.append(as_st(map(intern, line.split('\0'))).intern())
 
641
        return nodes
 
642
 
 
643
 
 
644
class BTreeGraphIndex(object):
 
645
    """Access to nodes via the standard GraphIndex interface for B+Tree's.
 
646
 
 
647
    Individual nodes are held in a LRU cache. This holds the root node in
 
648
    memory except when very large walks are done.
 
649
    """
 
650
 
 
651
    def __init__(self, transport, name, size, unlimited_cache=False,
 
652
                 offset=0):
 
653
        """Create a B+Tree index object on the index name.
 
654
 
 
655
        :param transport: The transport to read data for the index from.
 
656
        :param name: The file name of the index on transport.
 
657
        :param size: Optional size of the index in bytes. This allows
 
658
            compatibility with the GraphIndex API, as well as ensuring that
 
659
            the initial read (to read the root node header) can be done
 
660
            without over-reading even on empty indices, and on small indices
 
661
            allows single-IO to read the entire index.
 
662
        :param unlimited_cache: If set to True, then instead of using an
 
663
            LRUCache with size _NODE_CACHE_SIZE, we will use a dict and always
 
664
            cache all leaf nodes.
 
665
        :param offset: The start of the btree index data isn't byte 0 of the
 
666
            file. Instead it starts at some point later.
 
667
        """
 
668
        self._transport = transport
 
669
        self._name = name
 
670
        self._size = size
 
671
        self._file = None
 
672
        self._recommended_pages = self._compute_recommended_pages()
 
673
        self._root_node = None
 
674
        self._base_offset = offset
 
675
        # Default max size is 100,000 leave values
 
676
        self._leaf_value_cache = None # lru_cache.LRUCache(100*1000)
 
677
        if unlimited_cache:
 
678
            self._leaf_node_cache = {}
 
679
            self._internal_node_cache = {}
 
680
        else:
 
681
            self._leaf_node_cache = lru_cache.LRUCache(_NODE_CACHE_SIZE)
 
682
            # We use a FIFO here just to prevent possible blowout. However, a
 
683
            # 300k record btree has only 3k leaf nodes, and only 20 internal
 
684
            # nodes. A value of 100 scales to ~100*100*100 = 1M records.
 
685
            self._internal_node_cache = fifo_cache.FIFOCache(100)
 
686
        self._key_count = None
 
687
        self._row_lengths = None
 
688
        self._row_offsets = None # Start of each row, [-1] is the end
 
689
 
 
690
    def __eq__(self, other):
 
691
        """Equal when self and other were created with the same parameters."""
 
692
        return (
 
693
            type(self) == type(other) and
 
694
            self._transport == other._transport and
 
695
            self._name == other._name and
 
696
            self._size == other._size)
 
697
 
 
698
    def __ne__(self, other):
 
699
        return not self.__eq__(other)
 
700
 
 
701
    def _get_and_cache_nodes(self, nodes):
 
702
        """Read nodes and cache them in the lru.
 
703
 
 
704
        The nodes list supplied is sorted and then read from disk, each node
 
705
        being inserted it into the _node_cache.
 
706
 
 
707
        Note: Asking for more nodes than the _node_cache can contain will
 
708
        result in some of the results being immediately discarded, to prevent
 
709
        this an assertion is raised if more nodes are asked for than are
 
710
        cachable.
 
711
 
 
712
        :return: A dict of {node_pos: node}
 
713
        """
 
714
        found = {}
 
715
        start_of_leaves = None
 
716
        for node_pos, node in self._read_nodes(sorted(nodes)):
 
717
            if node_pos == 0: # Special case
 
718
                self._root_node = node
 
719
            else:
 
720
                if start_of_leaves is None:
 
721
                    start_of_leaves = self._row_offsets[-2]
 
722
                if node_pos < start_of_leaves:
 
723
                    self._internal_node_cache[node_pos] = node
 
724
                else:
 
725
                    self._leaf_node_cache[node_pos] = node
 
726
            found[node_pos] = node
 
727
        return found
 
728
 
 
729
    def _compute_recommended_pages(self):
 
730
        """Convert transport's recommended_page_size into btree pages.
 
731
 
 
732
        recommended_page_size is in bytes, we want to know how many _PAGE_SIZE
 
733
        pages fit in that length.
 
734
        """
 
735
        recommended_read = self._transport.recommended_page_size()
 
736
        recommended_pages = int(math.ceil(recommended_read /
 
737
                                          float(_PAGE_SIZE)))
 
738
        return recommended_pages
 
739
 
 
740
    def _compute_total_pages_in_index(self):
 
741
        """How many pages are in the index.
 
742
 
 
743
        If we have read the header we will use the value stored there.
 
744
        Otherwise it will be computed based on the length of the index.
 
745
        """
 
746
        if self._size is None:
 
747
            raise AssertionError('_compute_total_pages_in_index should not be'
 
748
                                 ' called when self._size is None')
 
749
        if self._root_node is not None:
 
750
            # This is the number of pages as defined by the header
 
751
            return self._row_offsets[-1]
 
752
        # This is the number of pages as defined by the size of the index. They
 
753
        # should be indentical.
 
754
        total_pages = int(math.ceil(self._size / float(_PAGE_SIZE)))
 
755
        return total_pages
 
756
 
 
757
    def _expand_offsets(self, offsets):
 
758
        """Find extra pages to download.
 
759
 
 
760
        The idea is that we always want to make big-enough requests (like 64kB
 
761
        for http), so that we don't waste round trips. So given the entries
 
762
        that we already have cached and the new pages being downloaded figure
 
763
        out what other pages we might want to read.
 
764
 
 
765
        See also doc/developers/btree_index_prefetch.txt for more details.
 
766
 
 
767
        :param offsets: The offsets to be read
 
768
        :return: A list of offsets to download
 
769
        """
 
770
        if 'index' in debug.debug_flags:
 
771
            trace.mutter('expanding: %s\toffsets: %s', self._name, offsets)
 
772
 
 
773
        if len(offsets) >= self._recommended_pages:
 
774
            # Don't add more, we are already requesting more than enough
 
775
            if 'index' in debug.debug_flags:
 
776
                trace.mutter('  not expanding large request (%s >= %s)',
 
777
                             len(offsets), self._recommended_pages)
 
778
            return offsets
 
779
        if self._size is None:
 
780
            # Don't try anything, because we don't know where the file ends
 
781
            if 'index' in debug.debug_flags:
 
782
                trace.mutter('  not expanding without knowing index size')
 
783
            return offsets
 
784
        total_pages = self._compute_total_pages_in_index()
 
785
        cached_offsets = self._get_offsets_to_cached_pages()
 
786
        # If reading recommended_pages would read the rest of the index, just
 
787
        # do so.
 
788
        if total_pages - len(cached_offsets) <= self._recommended_pages:
 
789
            # Read whatever is left
 
790
            if cached_offsets:
 
791
                expanded = [x for x in xrange(total_pages)
 
792
                               if x not in cached_offsets]
 
793
            else:
 
794
                expanded = range(total_pages)
 
795
            if 'index' in debug.debug_flags:
 
796
                trace.mutter('  reading all unread pages: %s', expanded)
 
797
            return expanded
 
798
 
 
799
        if self._root_node is None:
 
800
            # ATM on the first read of the root node of a large index, we don't
 
801
            # bother pre-reading any other pages. This is because the
 
802
            # likelyhood of actually reading interesting pages is very low.
 
803
            # See doc/developers/btree_index_prefetch.txt for a discussion, and
 
804
            # a possible implementation when we are guessing that the second
 
805
            # layer index is small
 
806
            final_offsets = offsets
 
807
        else:
 
808
            tree_depth = len(self._row_lengths)
 
809
            if len(cached_offsets) < tree_depth and len(offsets) == 1:
 
810
                # We haven't read enough to justify expansion
 
811
                # If we are only going to read the root node, and 1 leaf node,
 
812
                # then it isn't worth expanding our request. Once we've read at
 
813
                # least 2 nodes, then we are probably doing a search, and we
 
814
                # start expanding our requests.
 
815
                if 'index' in debug.debug_flags:
 
816
                    trace.mutter('  not expanding on first reads')
 
817
                return offsets
 
818
            final_offsets = self._expand_to_neighbors(offsets, cached_offsets,
 
819
                                                      total_pages)
 
820
 
 
821
        final_offsets = sorted(final_offsets)
 
822
        if 'index' in debug.debug_flags:
 
823
            trace.mutter('expanded:  %s', final_offsets)
 
824
        return final_offsets
 
825
 
 
826
    def _expand_to_neighbors(self, offsets, cached_offsets, total_pages):
 
827
        """Expand requests to neighbors until we have enough pages.
 
828
 
 
829
        This is called from _expand_offsets after policy has determined that we
 
830
        want to expand.
 
831
        We only want to expand requests within a given layer. We cheat a little
 
832
        bit and assume all requests will be in the same layer. This is true
 
833
        given the current design, but if it changes this algorithm may perform
 
834
        oddly.
 
835
 
 
836
        :param offsets: requested offsets
 
837
        :param cached_offsets: offsets for pages we currently have cached
 
838
        :return: A set() of offsets after expansion
 
839
        """
 
840
        final_offsets = set(offsets)
 
841
        first = end = None
 
842
        new_tips = set(final_offsets)
 
843
        while len(final_offsets) < self._recommended_pages and new_tips:
 
844
            next_tips = set()
 
845
            for pos in new_tips:
 
846
                if first is None:
 
847
                    first, end = self._find_layer_first_and_end(pos)
 
848
                previous = pos - 1
 
849
                if (previous > 0
 
850
                    and previous not in cached_offsets
 
851
                    and previous not in final_offsets
 
852
                    and previous >= first):
 
853
                    next_tips.add(previous)
 
854
                after = pos + 1
 
855
                if (after < total_pages
 
856
                    and after not in cached_offsets
 
857
                    and after not in final_offsets
 
858
                    and after < end):
 
859
                    next_tips.add(after)
 
860
                # This would keep us from going bigger than
 
861
                # recommended_pages by only expanding the first offsets.
 
862
                # However, if we are making a 'wide' request, it is
 
863
                # reasonable to expand all points equally.
 
864
                # if len(final_offsets) > recommended_pages:
 
865
                #     break
 
866
            final_offsets.update(next_tips)
 
867
            new_tips = next_tips
 
868
        return final_offsets
 
869
 
 
870
    def clear_cache(self):
 
871
        """Clear out any cached/memoized values.
 
872
 
 
873
        This can be called at any time, but generally it is used when we have
 
874
        extracted some information, but don't expect to be requesting any more
 
875
        from this index.
 
876
        """
 
877
        # Note that we don't touch self._root_node or self._internal_node_cache
 
878
        # We don't expect either of those to be big, and it can save
 
879
        # round-trips in the future. We may re-evaluate this if InternalNode
 
880
        # memory starts to be an issue.
 
881
        self._leaf_node_cache.clear()
 
882
 
 
883
    def external_references(self, ref_list_num):
 
884
        if self._root_node is None:
 
885
            self._get_root_node()
 
886
        if ref_list_num + 1 > self.node_ref_lists:
 
887
            raise ValueError('No ref list %d, index has %d ref lists'
 
888
                % (ref_list_num, self.node_ref_lists))
 
889
        keys = set()
 
890
        refs = set()
 
891
        for node in self.iter_all_entries():
 
892
            keys.add(node[1])
 
893
            refs.update(node[3][ref_list_num])
 
894
        return refs - keys
 
895
 
 
896
    def _find_layer_first_and_end(self, offset):
 
897
        """Find the start/stop nodes for the layer corresponding to offset.
 
898
 
 
899
        :return: (first, end)
 
900
            first is the first node in this layer
 
901
            end is the first node of the next layer
 
902
        """
 
903
        first = end = 0
 
904
        for roffset in self._row_offsets:
 
905
            first = end
 
906
            end = roffset
 
907
            if offset < roffset:
 
908
                break
 
909
        return first, end
 
910
 
 
911
    def _get_offsets_to_cached_pages(self):
 
912
        """Determine what nodes we already have cached."""
 
913
        cached_offsets = set(self._internal_node_cache.keys())
 
914
        cached_offsets.update(self._leaf_node_cache.keys())
 
915
        if self._root_node is not None:
 
916
            cached_offsets.add(0)
 
917
        return cached_offsets
 
918
 
 
919
    def _get_root_node(self):
 
920
        if self._root_node is None:
 
921
            # We may not have a root node yet
 
922
            self._get_internal_nodes([0])
 
923
        return self._root_node
 
924
 
 
925
    def _get_nodes(self, cache, node_indexes):
 
926
        found = {}
 
927
        needed = []
 
928
        for idx in node_indexes:
 
929
            if idx == 0 and self._root_node is not None:
 
930
                found[0] = self._root_node
 
931
                continue
 
932
            try:
 
933
                found[idx] = cache[idx]
 
934
            except KeyError:
 
935
                needed.append(idx)
 
936
        if not needed:
 
937
            return found
 
938
        needed = self._expand_offsets(needed)
 
939
        found.update(self._get_and_cache_nodes(needed))
 
940
        return found
 
941
 
 
942
    def _get_internal_nodes(self, node_indexes):
 
943
        """Get a node, from cache or disk.
 
944
 
 
945
        After getting it, the node will be cached.
 
946
        """
 
947
        return self._get_nodes(self._internal_node_cache, node_indexes)
 
948
 
 
949
    def _cache_leaf_values(self, nodes):
 
950
        """Cache directly from key => value, skipping the btree."""
 
951
        if self._leaf_value_cache is not None:
 
952
            for node in nodes.itervalues():
 
953
                for key, value in node.keys.iteritems():
 
954
                    if key in self._leaf_value_cache:
 
955
                        # Don't add the rest of the keys, we've seen this node
 
956
                        # before.
 
957
                        break
 
958
                    self._leaf_value_cache[key] = value
 
959
 
 
960
    def _get_leaf_nodes(self, node_indexes):
 
961
        """Get a bunch of nodes, from cache or disk."""
 
962
        found = self._get_nodes(self._leaf_node_cache, node_indexes)
 
963
        self._cache_leaf_values(found)
 
964
        return found
 
965
 
 
966
    def iter_all_entries(self):
 
967
        """Iterate over all keys within the index.
 
968
 
 
969
        :return: An iterable of (index, key, value) or (index, key, value, reference_lists).
 
970
            The former tuple is used when there are no reference lists in the
 
971
            index, making the API compatible with simple key:value index types.
 
972
            There is no defined order for the result iteration - it will be in
 
973
            the most efficient order for the index.
 
974
        """
 
975
        if 'evil' in debug.debug_flags:
 
976
            trace.mutter_callsite(3,
 
977
                "iter_all_entries scales with size of history.")
 
978
        if not self.key_count():
 
979
            return
 
980
        if self._row_offsets[-1] == 1:
 
981
            # There is only the root node, and we read that via key_count()
 
982
            if self.node_ref_lists:
 
983
                for key, (value, refs) in sorted(self._root_node.keys.items()):
 
984
                    yield (self, key, value, refs)
 
985
            else:
 
986
                for key, (value, refs) in sorted(self._root_node.keys.items()):
 
987
                    yield (self, key, value)
 
988
            return
 
989
        start_of_leaves = self._row_offsets[-2]
 
990
        end_of_leaves = self._row_offsets[-1]
 
991
        needed_offsets = range(start_of_leaves, end_of_leaves)
 
992
        if needed_offsets == [0]:
 
993
            # Special case when we only have a root node, as we have already
 
994
            # read everything
 
995
            nodes = [(0, self._root_node)]
 
996
        else:
 
997
            nodes = self._read_nodes(needed_offsets)
 
998
        # We iterate strictly in-order so that we can use this function
 
999
        # for spilling index builds to disk.
 
1000
        if self.node_ref_lists:
 
1001
            for _, node in nodes:
 
1002
                for key, (value, refs) in sorted(node.keys.items()):
 
1003
                    yield (self, key, value, refs)
 
1004
        else:
 
1005
            for _, node in nodes:
 
1006
                for key, (value, refs) in sorted(node.keys.items()):
 
1007
                    yield (self, key, value)
 
1008
 
 
1009
    @staticmethod
 
1010
    def _multi_bisect_right(in_keys, fixed_keys):
 
1011
        """Find the positions where each 'in_key' would fit in fixed_keys.
 
1012
 
 
1013
        This is equivalent to doing "bisect_right" on each in_key into
 
1014
        fixed_keys
 
1015
 
 
1016
        :param in_keys: A sorted list of keys to match with fixed_keys
 
1017
        :param fixed_keys: A sorted list of keys to match against
 
1018
        :return: A list of (integer position, [key list]) tuples.
 
1019
        """
 
1020
        if not in_keys:
 
1021
            return []
 
1022
        if not fixed_keys:
 
1023
            # no pointers in the fixed_keys list, which means everything must
 
1024
            # fall to the left.
 
1025
            return [(0, in_keys)]
 
1026
 
 
1027
        # TODO: Iterating both lists will generally take M + N steps
 
1028
        #       Bisecting each key will generally take M * log2 N steps.
 
1029
        #       If we had an efficient way to compare, we could pick the method
 
1030
        #       based on which has the fewer number of steps.
 
1031
        #       There is also the argument that bisect_right is a compiled
 
1032
        #       function, so there is even more to be gained.
 
1033
        # iter_steps = len(in_keys) + len(fixed_keys)
 
1034
        # bisect_steps = len(in_keys) * math.log(len(fixed_keys), 2)
 
1035
        if len(in_keys) == 1: # Bisect will always be faster for M = 1
 
1036
            return [(bisect_right(fixed_keys, in_keys[0]), in_keys)]
 
1037
        # elif bisect_steps < iter_steps:
 
1038
        #     offsets = {}
 
1039
        #     for key in in_keys:
 
1040
        #         offsets.setdefault(bisect_right(fixed_keys, key),
 
1041
        #                            []).append(key)
 
1042
        #     return [(o, offsets[o]) for o in sorted(offsets)]
 
1043
        in_keys_iter = iter(in_keys)
 
1044
        fixed_keys_iter = enumerate(fixed_keys)
 
1045
        cur_in_key = in_keys_iter.next()
 
1046
        cur_fixed_offset, cur_fixed_key = fixed_keys_iter.next()
 
1047
 
 
1048
        class InputDone(Exception): pass
 
1049
        class FixedDone(Exception): pass
 
1050
 
 
1051
        output = []
 
1052
        cur_out = []
 
1053
 
 
1054
        # TODO: Another possibility is that rather than iterating on each side,
 
1055
        #       we could use a combination of bisecting and iterating. For
 
1056
        #       example, while cur_in_key < fixed_key, bisect to find its
 
1057
        #       point, then iterate all matching keys, then bisect (restricted
 
1058
        #       to only the remainder) for the next one, etc.
 
1059
        try:
 
1060
            while True:
 
1061
                if cur_in_key < cur_fixed_key:
 
1062
                    cur_keys = []
 
1063
                    cur_out = (cur_fixed_offset, cur_keys)
 
1064
                    output.append(cur_out)
 
1065
                    while cur_in_key < cur_fixed_key:
 
1066
                        cur_keys.append(cur_in_key)
 
1067
                        try:
 
1068
                            cur_in_key = in_keys_iter.next()
 
1069
                        except StopIteration:
 
1070
                            raise InputDone
 
1071
                    # At this point cur_in_key must be >= cur_fixed_key
 
1072
                # step the cur_fixed_key until we pass the cur key, or walk off
 
1073
                # the end
 
1074
                while cur_in_key >= cur_fixed_key:
 
1075
                    try:
 
1076
                        cur_fixed_offset, cur_fixed_key = fixed_keys_iter.next()
 
1077
                    except StopIteration:
 
1078
                        raise FixedDone
 
1079
        except InputDone:
 
1080
            # We consumed all of the input, nothing more to do
 
1081
            pass
 
1082
        except FixedDone:
 
1083
            # There was some input left, but we consumed all of fixed, so we
 
1084
            # have to add one more for the tail
 
1085
            cur_keys = [cur_in_key]
 
1086
            cur_keys.extend(in_keys_iter)
 
1087
            cur_out = (len(fixed_keys), cur_keys)
 
1088
            output.append(cur_out)
 
1089
        return output
 
1090
 
 
1091
    def _walk_through_internal_nodes(self, keys):
 
1092
        """Take the given set of keys, and find the corresponding LeafNodes.
 
1093
 
 
1094
        :param keys: An unsorted iterable of keys to search for
 
1095
        :return: (nodes, index_and_keys)
 
1096
            nodes is a dict mapping {index: LeafNode}
 
1097
            keys_at_index is a list of tuples of [(index, [keys for Leaf])]
 
1098
        """
 
1099
        # 6 seconds spent in miss_torture using the sorted() line.
 
1100
        # Even with out of order disk IO it seems faster not to sort it when
 
1101
        # large queries are being made.
 
1102
        keys_at_index = [(0, sorted(keys))]
 
1103
 
 
1104
        for row_pos, next_row_start in enumerate(self._row_offsets[1:-1]):
 
1105
            node_indexes = [idx for idx, s_keys in keys_at_index]
 
1106
            nodes = self._get_internal_nodes(node_indexes)
 
1107
 
 
1108
            next_nodes_and_keys = []
 
1109
            for node_index, sub_keys in keys_at_index:
 
1110
                node = nodes[node_index]
 
1111
                positions = self._multi_bisect_right(sub_keys, node.keys)
 
1112
                node_offset = next_row_start + node.offset
 
1113
                next_nodes_and_keys.extend([(node_offset + pos, s_keys)
 
1114
                                           for pos, s_keys in positions])
 
1115
            keys_at_index = next_nodes_and_keys
 
1116
        # We should now be at the _LeafNodes
 
1117
        node_indexes = [idx for idx, s_keys in keys_at_index]
 
1118
 
 
1119
        # TODO: We may *not* want to always read all the nodes in one
 
1120
        #       big go. Consider setting a max size on this.
 
1121
        nodes = self._get_leaf_nodes(node_indexes)
 
1122
        return nodes, keys_at_index
 
1123
 
 
1124
    def iter_entries(self, keys):
 
1125
        """Iterate over keys within the index.
 
1126
 
 
1127
        :param keys: An iterable providing the keys to be retrieved.
 
1128
        :return: An iterable as per iter_all_entries, but restricted to the
 
1129
            keys supplied. No additional keys will be returned, and every
 
1130
            key supplied that is in the index will be returned.
 
1131
        """
 
1132
        # 6 seconds spent in miss_torture using the sorted() line.
 
1133
        # Even with out of order disk IO it seems faster not to sort it when
 
1134
        # large queries are being made.
 
1135
        # However, now that we are doing multi-way bisecting, we need the keys
 
1136
        # in sorted order anyway. We could change the multi-way code to not
 
1137
        # require sorted order. (For example, it bisects for the first node,
 
1138
        # does an in-order search until a key comes before the current point,
 
1139
        # which it then bisects for, etc.)
 
1140
        keys = frozenset(keys)
 
1141
        if not keys:
 
1142
            return
 
1143
 
 
1144
        if not self.key_count():
 
1145
            return
 
1146
 
 
1147
        needed_keys = []
 
1148
        if self._leaf_value_cache is None:
 
1149
            needed_keys = keys
 
1150
        else:
 
1151
            for key in keys:
 
1152
                value = self._leaf_value_cache.get(key, None)
 
1153
                if value is not None:
 
1154
                    # This key is known not to be here, skip it
 
1155
                    value, refs = value
 
1156
                    if self.node_ref_lists:
 
1157
                        yield (self, key, value, refs)
 
1158
                    else:
 
1159
                        yield (self, key, value)
 
1160
                else:
 
1161
                    needed_keys.append(key)
 
1162
 
 
1163
        last_key = None
 
1164
        needed_keys = keys
 
1165
        if not needed_keys:
 
1166
            return
 
1167
        nodes, nodes_and_keys = self._walk_through_internal_nodes(needed_keys)
 
1168
        for node_index, sub_keys in nodes_and_keys:
 
1169
            if not sub_keys:
 
1170
                continue
 
1171
            node = nodes[node_index]
 
1172
            for next_sub_key in sub_keys:
 
1173
                if next_sub_key in node.keys:
 
1174
                    value, refs = node.keys[next_sub_key]
 
1175
                    if self.node_ref_lists:
 
1176
                        yield (self, next_sub_key, value, refs)
 
1177
                    else:
 
1178
                        yield (self, next_sub_key, value)
 
1179
 
 
1180
    def _find_ancestors(self, keys, ref_list_num, parent_map, missing_keys):
 
1181
        """Find the parent_map information for the set of keys.
 
1182
 
 
1183
        This populates the parent_map dict and missing_keys set based on the
 
1184
        queried keys. It also can fill out an arbitrary number of parents that
 
1185
        it finds while searching for the supplied keys.
 
1186
 
 
1187
        It is unlikely that you want to call this directly. See
 
1188
        "CombinedGraphIndex.find_ancestry()" for a more appropriate API.
 
1189
 
 
1190
        :param keys: A keys whose ancestry we want to return
 
1191
            Every key will either end up in 'parent_map' or 'missing_keys'.
 
1192
        :param ref_list_num: This index in the ref_lists is the parents we
 
1193
            care about.
 
1194
        :param parent_map: {key: parent_keys} for keys that are present in this
 
1195
            index. This may contain more entries than were in 'keys', that are
 
1196
            reachable ancestors of the keys requested.
 
1197
        :param missing_keys: keys which are known to be missing in this index.
 
1198
            This may include parents that were not directly requested, but we
 
1199
            were able to determine that they are not present in this index.
 
1200
        :return: search_keys    parents that were found but not queried to know
 
1201
            if they are missing or present. Callers can re-query this index for
 
1202
            those keys, and they will be placed into parent_map or missing_keys
 
1203
        """
 
1204
        if not self.key_count():
 
1205
            # We use key_count() to trigger reading the root node and
 
1206
            # determining info about this BTreeGraphIndex
 
1207
            # If we don't have any keys, then everything is missing
 
1208
            missing_keys.update(keys)
 
1209
            return set()
 
1210
        if ref_list_num >= self.node_ref_lists:
 
1211
            raise ValueError('No ref list %d, index has %d ref lists'
 
1212
                % (ref_list_num, self.node_ref_lists))
 
1213
 
 
1214
        # The main trick we are trying to accomplish is that when we find a
 
1215
        # key listing its parents, we expect that the parent key is also likely
 
1216
        # to sit on the same page. Allowing us to expand parents quickly
 
1217
        # without suffering the full stack of bisecting, etc.
 
1218
        nodes, nodes_and_keys = self._walk_through_internal_nodes(keys)
 
1219
 
 
1220
        # These are parent keys which could not be immediately resolved on the
 
1221
        # page where the child was present. Note that we may already be
 
1222
        # searching for that key, and it may actually be present [or known
 
1223
        # missing] on one of the other pages we are reading.
 
1224
        # TODO:
 
1225
        #   We could try searching for them in the immediate previous or next
 
1226
        #   page. If they occur "later" we could put them in a pending lookup
 
1227
        #   set, and then for each node we read thereafter we could check to
 
1228
        #   see if they are present.
 
1229
        #   However, we don't know the impact of keeping this list of things
 
1230
        #   that I'm going to search for every node I come across from here on
 
1231
        #   out.
 
1232
        #   It doesn't handle the case when the parent key is missing on a
 
1233
        #   page that we *don't* read. So we already have to handle being
 
1234
        #   re-entrant for that.
 
1235
        #   Since most keys contain a date string, they are more likely to be
 
1236
        #   found earlier in the file than later, but we would know that right
 
1237
        #   away (key < min_key), and wouldn't keep searching it on every other
 
1238
        #   page that we read.
 
1239
        #   Mostly, it is an idea, one which should be benchmarked.
 
1240
        parents_not_on_page = set()
 
1241
 
 
1242
        for node_index, sub_keys in nodes_and_keys:
 
1243
            if not sub_keys:
 
1244
                continue
 
1245
            # sub_keys is all of the keys we are looking for that should exist
 
1246
            # on this page, if they aren't here, then they won't be found
 
1247
            node = nodes[node_index]
 
1248
            node_keys = node.keys
 
1249
            parents_to_check = set()
 
1250
            for next_sub_key in sub_keys:
 
1251
                if next_sub_key not in node_keys:
 
1252
                    # This one is just not present in the index at all
 
1253
                    missing_keys.add(next_sub_key)
 
1254
                else:
 
1255
                    value, refs = node_keys[next_sub_key]
 
1256
                    parent_keys = refs[ref_list_num]
 
1257
                    parent_map[next_sub_key] = parent_keys
 
1258
                    parents_to_check.update(parent_keys)
 
1259
            # Don't look for things we've already found
 
1260
            parents_to_check = parents_to_check.difference(parent_map)
 
1261
            # this can be used to test the benefit of having the check loop
 
1262
            # inlined.
 
1263
            # parents_not_on_page.update(parents_to_check)
 
1264
            # continue
 
1265
            while parents_to_check:
 
1266
                next_parents_to_check = set()
 
1267
                for key in parents_to_check:
 
1268
                    if key in node_keys:
 
1269
                        value, refs = node_keys[key]
 
1270
                        parent_keys = refs[ref_list_num]
 
1271
                        parent_map[key] = parent_keys
 
1272
                        next_parents_to_check.update(parent_keys)
 
1273
                    else:
 
1274
                        # This parent either is genuinely missing, or should be
 
1275
                        # found on another page. Perf test whether it is better
 
1276
                        # to check if this node should fit on this page or not.
 
1277
                        # in the 'everything-in-one-pack' scenario, this *not*
 
1278
                        # doing the check is 237ms vs 243ms.
 
1279
                        # So slightly better, but I assume the standard 'lots
 
1280
                        # of packs' is going to show a reasonable improvement
 
1281
                        # from the check, because it avoids 'going around
 
1282
                        # again' for everything that is in another index
 
1283
                        # parents_not_on_page.add(key)
 
1284
                        # Missing for some reason
 
1285
                        if key < node.min_key:
 
1286
                            # in the case of bzr.dev, 3.4k/5.3k misses are
 
1287
                            # 'earlier' misses (65%)
 
1288
                            parents_not_on_page.add(key)
 
1289
                        elif key > node.max_key:
 
1290
                            # This parent key would be present on a different
 
1291
                            # LeafNode
 
1292
                            parents_not_on_page.add(key)
 
1293
                        else:
 
1294
                            # assert key != node.min_key and key != node.max_key
 
1295
                            # If it was going to be present, it would be on
 
1296
                            # *this* page, so mark it missing.
 
1297
                            missing_keys.add(key)
 
1298
                parents_to_check = next_parents_to_check.difference(parent_map)
 
1299
                # Might want to do another .difference() from missing_keys
 
1300
        # parents_not_on_page could have been found on a different page, or be
 
1301
        # known to be missing. So cull out everything that has already been
 
1302
        # found.
 
1303
        search_keys = parents_not_on_page.difference(
 
1304
            parent_map).difference(missing_keys)
 
1305
        return search_keys
 
1306
 
 
1307
    def iter_entries_prefix(self, keys):
 
1308
        """Iterate over keys within the index using prefix matching.
 
1309
 
 
1310
        Prefix matching is applied within the tuple of a key, not to within
 
1311
        the bytestring of each key element. e.g. if you have the keys ('foo',
 
1312
        'bar'), ('foobar', 'gam') and do a prefix search for ('foo', None) then
 
1313
        only the former key is returned.
 
1314
 
 
1315
        WARNING: Note that this method currently causes a full index parse
 
1316
        unconditionally (which is reasonably appropriate as it is a means for
 
1317
        thunking many small indices into one larger one and still supplies
 
1318
        iter_all_entries at the thunk layer).
 
1319
 
 
1320
        :param keys: An iterable providing the key prefixes to be retrieved.
 
1321
            Each key prefix takes the form of a tuple the length of a key, but
 
1322
            with the last N elements 'None' rather than a regular bytestring.
 
1323
            The first element cannot be 'None'.
 
1324
        :return: An iterable as per iter_all_entries, but restricted to the
 
1325
            keys with a matching prefix to those supplied. No additional keys
 
1326
            will be returned, and every match that is in the index will be
 
1327
            returned.
 
1328
        """
 
1329
        keys = sorted(set(keys))
 
1330
        if not keys:
 
1331
            return
 
1332
        # Load if needed to check key lengths
 
1333
        if self._key_count is None:
 
1334
            self._get_root_node()
 
1335
        # TODO: only access nodes that can satisfy the prefixes we are looking
 
1336
        # for. For now, to meet API usage (as this function is not used by
 
1337
        # current bzrlib) just suck the entire index and iterate in memory.
 
1338
        nodes = {}
 
1339
        if self.node_ref_lists:
 
1340
            if self._key_length == 1:
 
1341
                for _1, key, value, refs in self.iter_all_entries():
 
1342
                    nodes[key] = value, refs
 
1343
            else:
 
1344
                nodes_by_key = {}
 
1345
                for _1, key, value, refs in self.iter_all_entries():
 
1346
                    key_value = key, value, refs
 
1347
                    # For a key of (foo, bar, baz) create
 
1348
                    # _nodes_by_key[foo][bar][baz] = key_value
 
1349
                    key_dict = nodes_by_key
 
1350
                    for subkey in key[:-1]:
 
1351
                        key_dict = key_dict.setdefault(subkey, {})
 
1352
                    key_dict[key[-1]] = key_value
 
1353
        else:
 
1354
            if self._key_length == 1:
 
1355
                for _1, key, value in self.iter_all_entries():
 
1356
                    nodes[key] = value
 
1357
            else:
 
1358
                nodes_by_key = {}
 
1359
                for _1, key, value in self.iter_all_entries():
 
1360
                    key_value = key, value
 
1361
                    # For a key of (foo, bar, baz) create
 
1362
                    # _nodes_by_key[foo][bar][baz] = key_value
 
1363
                    key_dict = nodes_by_key
 
1364
                    for subkey in key[:-1]:
 
1365
                        key_dict = key_dict.setdefault(subkey, {})
 
1366
                    key_dict[key[-1]] = key_value
 
1367
        if self._key_length == 1:
 
1368
            for key in keys:
 
1369
                # sanity check
 
1370
                if key[0] is None:
 
1371
                    raise errors.BadIndexKey(key)
 
1372
                if len(key) != self._key_length:
 
1373
                    raise errors.BadIndexKey(key)
 
1374
                try:
 
1375
                    if self.node_ref_lists:
 
1376
                        value, node_refs = nodes[key]
 
1377
                        yield self, key, value, node_refs
 
1378
                    else:
 
1379
                        yield self, key, nodes[key]
 
1380
                except KeyError:
 
1381
                    pass
 
1382
            return
 
1383
        for key in keys:
 
1384
            # sanity check
 
1385
            if key[0] is None:
 
1386
                raise errors.BadIndexKey(key)
 
1387
            if len(key) != self._key_length:
 
1388
                raise errors.BadIndexKey(key)
 
1389
            # find what it refers to:
 
1390
            key_dict = nodes_by_key
 
1391
            elements = list(key)
 
1392
            # find the subdict whose contents should be returned.
 
1393
            try:
 
1394
                while len(elements) and elements[0] is not None:
 
1395
                    key_dict = key_dict[elements[0]]
 
1396
                    elements.pop(0)
 
1397
            except KeyError:
 
1398
                # a non-existant lookup.
 
1399
                continue
 
1400
            if len(elements):
 
1401
                dicts = [key_dict]
 
1402
                while dicts:
 
1403
                    key_dict = dicts.pop(-1)
 
1404
                    # can't be empty or would not exist
 
1405
                    item, value = key_dict.iteritems().next()
 
1406
                    if type(value) == dict:
 
1407
                        # push keys
 
1408
                        dicts.extend(key_dict.itervalues())
 
1409
                    else:
 
1410
                        # yield keys
 
1411
                        for value in key_dict.itervalues():
 
1412
                            # each value is the key:value:node refs tuple
 
1413
                            # ready to yield.
 
1414
                            yield (self, ) + value
 
1415
            else:
 
1416
                # the last thing looked up was a terminal element
 
1417
                yield (self, ) + key_dict
 
1418
 
 
1419
    def key_count(self):
 
1420
        """Return an estimate of the number of keys in this index.
 
1421
 
 
1422
        For BTreeGraphIndex the estimate is exact as it is contained in the
 
1423
        header.
 
1424
        """
 
1425
        if self._key_count is None:
 
1426
            self._get_root_node()
 
1427
        return self._key_count
 
1428
 
 
1429
    def _compute_row_offsets(self):
 
1430
        """Fill out the _row_offsets attribute based on _row_lengths."""
 
1431
        offsets = []
 
1432
        row_offset = 0
 
1433
        for row in self._row_lengths:
 
1434
            offsets.append(row_offset)
 
1435
            row_offset += row
 
1436
        offsets.append(row_offset)
 
1437
        self._row_offsets = offsets
 
1438
 
 
1439
    def _parse_header_from_bytes(self, bytes):
 
1440
        """Parse the header from a region of bytes.
 
1441
 
 
1442
        :param bytes: The data to parse.
 
1443
        :return: An offset, data tuple such as readv yields, for the unparsed
 
1444
            data. (which may be of length 0).
 
1445
        """
 
1446
        signature = bytes[0:len(self._signature())]
 
1447
        if not signature == self._signature():
 
1448
            raise errors.BadIndexFormatSignature(self._name, BTreeGraphIndex)
 
1449
        lines = bytes[len(self._signature()):].splitlines()
 
1450
        options_line = lines[0]
 
1451
        if not options_line.startswith(_OPTION_NODE_REFS):
 
1452
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1453
        try:
 
1454
            self.node_ref_lists = int(options_line[len(_OPTION_NODE_REFS):])
 
1455
        except ValueError:
 
1456
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1457
        options_line = lines[1]
 
1458
        if not options_line.startswith(_OPTION_KEY_ELEMENTS):
 
1459
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1460
        try:
 
1461
            self._key_length = int(options_line[len(_OPTION_KEY_ELEMENTS):])
 
1462
        except ValueError:
 
1463
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1464
        options_line = lines[2]
 
1465
        if not options_line.startswith(_OPTION_LEN):
 
1466
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1467
        try:
 
1468
            self._key_count = int(options_line[len(_OPTION_LEN):])
 
1469
        except ValueError:
 
1470
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1471
        options_line = lines[3]
 
1472
        if not options_line.startswith(_OPTION_ROW_LENGTHS):
 
1473
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1474
        try:
 
1475
            self._row_lengths = map(int, [length for length in
 
1476
                options_line[len(_OPTION_ROW_LENGTHS):].split(',')
 
1477
                if len(length)])
 
1478
        except ValueError:
 
1479
            raise errors.BadIndexOptions(self)
 
1480
        self._compute_row_offsets()
 
1481
 
 
1482
        # calculate the bytes we have processed
 
1483
        header_end = (len(signature) + sum(map(len, lines[0:4])) + 4)
 
1484
        return header_end, bytes[header_end:]
 
1485
 
 
1486
    def _read_nodes(self, nodes):
 
1487
        """Read some nodes from disk into the LRU cache.
 
1488
 
 
1489
        This performs a readv to get the node data into memory, and parses each
 
1490
        node, then yields it to the caller. The nodes are requested in the
 
1491
        supplied order. If possible doing sort() on the list before requesting
 
1492
        a read may improve performance.
 
1493
 
 
1494
        :param nodes: The nodes to read. 0 - first node, 1 - second node etc.
 
1495
        :return: None
 
1496
        """
 
1497
        # may be the byte string of the whole file
 
1498
        bytes = None
 
1499
        # list of (offset, length) regions of the file that should, evenually
 
1500
        # be read in to data_ranges, either from 'bytes' or from the transport
 
1501
        ranges = []
 
1502
        base_offset = self._base_offset
 
1503
        for index in nodes:
 
1504
            offset = (index * _PAGE_SIZE)
 
1505
            size = _PAGE_SIZE
 
1506
            if index == 0:
 
1507
                # Root node - special case
 
1508
                if self._size:
 
1509
                    size = min(_PAGE_SIZE, self._size)
 
1510
                else:
 
1511
                    # The only case where we don't know the size, is for very
 
1512
                    # small indexes. So we read the whole thing
 
1513
                    bytes = self._transport.get_bytes(self._name)
 
1514
                    num_bytes = len(bytes)
 
1515
                    self._size = num_bytes - base_offset
 
1516
                    # the whole thing should be parsed out of 'bytes'
 
1517
                    ranges = [(start, min(_PAGE_SIZE, num_bytes - start))
 
1518
                        for start in xrange(base_offset, num_bytes, _PAGE_SIZE)]
 
1519
                    break
 
1520
            else:
 
1521
                if offset > self._size:
 
1522
                    raise AssertionError('tried to read past the end'
 
1523
                                         ' of the file %s > %s'
 
1524
                                         % (offset, self._size))
 
1525
                size = min(size, self._size - offset)
 
1526
            ranges.append((base_offset + offset, size))
 
1527
        if not ranges:
 
1528
            return
 
1529
        elif bytes is not None:
 
1530
            # already have the whole file
 
1531
            data_ranges = [(start, bytes[start:start+size])
 
1532
                           for start, size in ranges]
 
1533
        elif self._file is None:
 
1534
            data_ranges = self._transport.readv(self._name, ranges)
 
1535
        else:
 
1536
            data_ranges = []
 
1537
            for offset, size in ranges:
 
1538
                self._file.seek(offset)
 
1539
                data_ranges.append((offset, self._file.read(size)))
 
1540
        for offset, data in data_ranges:
 
1541
            offset -= base_offset
 
1542
            if offset == 0:
 
1543
                # extract the header
 
1544
                offset, data = self._parse_header_from_bytes(data)
 
1545
                if len(data) == 0:
 
1546
                    continue
 
1547
            bytes = zlib.decompress(data)
 
1548
            if bytes.startswith(_LEAF_FLAG):
 
1549
                node = _LeafNode(bytes, self._key_length, self.node_ref_lists)
 
1550
            elif bytes.startswith(_INTERNAL_FLAG):
 
1551
                node = _InternalNode(bytes)
 
1552
            else:
 
1553
                raise AssertionError("Unknown node type for %r" % bytes)
 
1554
            yield offset / _PAGE_SIZE, node
 
1555
 
 
1556
    def _signature(self):
 
1557
        """The file signature for this index type."""
 
1558
        return _BTSIGNATURE
 
1559
 
 
1560
    def validate(self):
 
1561
        """Validate that everything in the index can be accessed."""
 
1562
        # just read and parse every node.
 
1563
        self._get_root_node()
 
1564
        if len(self._row_lengths) > 1:
 
1565
            start_node = self._row_offsets[1]
 
1566
        else:
 
1567
            # We shouldn't be reading anything anyway
 
1568
            start_node = 1
 
1569
        node_end = self._row_offsets[-1]
 
1570
        for node in self._read_nodes(range(start_node, node_end)):
 
1571
            pass
 
1572
 
 
1573
 
 
1574
try:
 
1575
    from bzrlib import _btree_serializer_pyx as _btree_serializer
 
1576
except ImportError, e:
 
1577
    osutils.failed_to_load_extension(e)
 
1578
    from bzrlib import _btree_serializer_py as _btree_serializer