lib/sorter/govern.c

   1 /*
   2  *      UCW Library -- Universal Sorter: Governing Routines
   3  *
   4  *      (c) 2007 Martin Mares <mj@ucw.cz>
   5  *
   6  *      This software may be freely distributed and used according to the terms
   7  *      of the GNU Lesser General Public License.
   8  */
   9
  10 #include "lib/lib.h"
  11 #include "lib/fastbuf.h"
  12 #include "lib/mempool.h"
  13 #include "lib/stkstring.h"
  14 #include "lib/sorter/common.h"
  15
  16 #include <string.h>
  17 #include <sys/time.h>
  18 #include <time.h>
  19
  20 #define F_BSIZE(b) stk_fsize(sbuck_size(b))
  21
  22 static u64
  23 sorter_clock(void)
  24 {
  25   struct timeval tv;
  26   gettimeofday(&tv, NULL);
  27   return (u64)tv.tv_sec * 1000 + tv.tv_usec / 1000;
  28 }
  29
  30 static void
  31 sorter_start_timer(struct sort_context *ctx)
  32 {
  33   ctx->start_time = sorter_clock();
  34 }
  35
  36 static uns
  37 sorter_speed(struct sort_context *ctx, u64 size)
  38 {
  39   u64 stop_time = sorter_clock();
  40   if (!size)
  41     return 0;
  42   if (stop_time <= ctx->start_time)
  43     return -1;
  44   return (uns)((double)size / (1<<20) * 1000 / (stop_time-ctx->start_time));
  45 }
  46
  47 static int
  48 sorter_presort(struct sort_context *ctx, struct sort_bucket *in, struct sort_bucket *out, struct sort_bucket *out_only)
  49 {
  50   sorter_alloc_buf(ctx);
  51   if (in->flags & SBF_CUSTOM_PRESORT)
  52     {
  53       struct fastbuf *f = sbuck_write(out);
  54       out->runs++;
  55       return ctx->custom_presort(f, ctx->big_buf, ctx->big_buf_size);   // FIXME: out_only optimization?
  56     }
  57   return ctx->internal_sort(ctx, in, out, out_only);
  58 }
  59
  60 static inline struct sort_bucket *
  61 sbuck_join_to(struct sort_bucket *b)
  62 {
  63   if (sorter_debug & SORT_DEBUG_NO_JOIN)
  64     return NULL;
  65
  66   struct sort_bucket *out = (struct sort_bucket *) b->n.prev;   // Such bucket is guaranteed to exist
  67   return (out->flags & SBF_FINAL) ? out : NULL;
  68 }
  69
  70 static void
  71 sorter_join(struct sort_bucket *b)
  72 {
  73   struct sort_bucket *join = (struct sort_bucket *) b->n.prev;
  74   ASSERT(join->flags & SBF_FINAL);
  75   ASSERT(b->runs == 1);
  76
  77   if (!sbuck_has_file(join))
  78     {
  79       // The final bucket doesn't have any file associated yet, so replace
  80       // it with the new bucket.
  81       SORT_XTRACE(2, "Replaced final bucket");
  82       b->flags |= SBF_FINAL;
  83       sbuck_drop(join);
  84     }
  85   else
  86     {
  87       SORT_TRACE("Copying to output file: %s", F_BSIZE(b));
  88       struct fastbuf *src = sbuck_read(b);
  89       struct fastbuf *dest = sbuck_write(join);
  90       bbcopy(src, dest, ~0U);
  91       sbuck_drop(b);
  92     }
  93 }
  94
  95 static void
  96 sorter_twoway(struct sort_context *ctx, struct sort_bucket *b)
  97 {
  98   struct sort_bucket *ins[3] = { NULL }, *outs[3] = { NULL };
  99   cnode *list_pos = b->n.prev;
 100   struct sort_bucket *join = sbuck_join_to(b);
 101
 102   if (!(sorter_debug & SORT_DEBUG_NO_PRESORT) || (b->flags & SBF_CUSTOM_PRESORT))
 103     {
 104       SORT_XTRACE(3, "%s", ((b->flags & SBF_CUSTOM_PRESORT) ? "Custom presorting" : "Presorting"));
 105       sorter_start_timer(ctx);
 106       ins[0] = sbuck_new(ctx);
 107       if (!sorter_presort(ctx, b, ins[0], join ? : ins[0]))
 108         {
 109           SORT_XTRACE(((b->flags & SBF_SOURCE) ? 1 : 2), "Sorted in memory");
 110           if (join)
 111             sbuck_drop(ins[0]);
 112           else
 113             clist_insert_after(&ins[0]->n, list_pos);
 114           sbuck_drop(b);
 115           return;
 116         }
 117
 118       ins[1] = sbuck_new(ctx);
 119       int i = 1;
 120       while (sorter_presort(ctx, b, ins[i], ins[i]))
 121         i = 1-i;
 122       sbuck_drop(b);
 123       SORT_TRACE("Presorting pass (%d+%d runs, %s+%s, %dMB/s)",
 124                  ins[0]->runs, ins[1]->runs,
 125                  F_BSIZE(ins[0]), F_BSIZE(ins[1]),
 126                  sorter_speed(ctx, sbuck_size(ins[0]) + sbuck_size(ins[1])));
 127     }
 128   else
 129     {
 130       SORT_XTRACE(2, "Presorting disabled");
 131       ins[0] = b;
 132     }
 133
 134   SORT_XTRACE(3, "Main sorting");
 135   uns pass = 0;
 136   do {
 137     ++pass;
 138     sorter_start_timer(ctx);
 139     if (ins[0]->runs == 1 && ins[1]->runs == 1 && join)
 140       {
 141         // This is guaranteed to produce a single run, so join if possible
 142         sh_off_t join_size = sbuck_size(join);
 143         outs[0] = join;
 144         outs[1] = NULL;
 145         ctx->twoway_merge(ctx, ins, outs);
 146         ASSERT(join->runs == 2);
 147         join->runs--;
 148         join_size = sbuck_size(join) - join_size;
 149         SORT_TRACE("Mergesort pass %d (final run, %s, %dMB/s)", pass, stk_fsize(join_size), sorter_speed(ctx, join_size));
 150         sbuck_drop(ins[0]);
 151         sbuck_drop(ins[1]);
 152         return;
 153       }
 154     outs[0] = sbuck_new(ctx);
 155     outs[1] = sbuck_new(ctx);
 156     outs[2] = NULL;
 157     ctx->twoway_merge(ctx, ins, outs);
 158     SORT_TRACE("Mergesort pass %d (%d+%d runs, %s+%s, %dMB/s)", pass,
 159                outs[0]->runs, outs[1]->runs,
 160                F_BSIZE(outs[0]), F_BSIZE(outs[1]),
 161                sorter_speed(ctx, sbuck_size(outs[0]) + sbuck_size(outs[1])));
 162     sbuck_drop(ins[0]);
 163     sbuck_drop(ins[1]);
 164     memcpy(ins, outs, 3*sizeof(struct sort_bucket *));
 165   } while (sbuck_have(ins[1]));
 166
 167   sbuck_drop(ins[1]);
 168   clist_insert_after(&ins[0]->n, list_pos);
 169 }
 170
 171 static uns
 172 sorter_radix_bits(struct sort_context *ctx, struct sort_bucket *b)
 173 {
 174   if (!b->hash_bits || !ctx->radix_split ||
 175       (b->flags & SBF_CUSTOM_PRESORT) ||
 176       (sorter_debug & SORT_DEBUG_NO_RADIX))
 177     return 0;
 178
 179   u64 in = sbuck_size(b);
 180   u64 mem = ctx->internal_estimate(ctx, b) * 0.8;       // FIXME: Magical factor for hash non-uniformity
 181   if (in <= mem)
 182     return 0;
 183
 184   uns n = sorter_min_radix_bits;
 185   while (n < sorter_max_radix_bits && n < b->hash_bits && (in >> n) > mem)
 186     n++;
 187   return n;
 188 }
 189
 190 static void
 191 sorter_radix(struct sort_context *ctx, struct sort_bucket *b, uns bits)
 192 {
 193   uns nbuck = 1 << bits;
 194   SORT_XTRACE(2, "Running radix split on %s with hash %d bits of %d (expecting %s buckets)",
 195               F_BSIZE(b), bits, b->hash_bits, stk_fsize(sbuck_size(b) / nbuck));
 196   sorter_free_buf(ctx);
 197   sorter_start_timer(ctx);
 198
 199   struct sort_bucket **outs = alloca(nbuck * sizeof(struct sort_bucket *));
 200   for (uns i=nbuck; i--; )
 201     {
 202       outs[i] = sbuck_new(ctx);
 203       outs[i]->hash_bits = b->hash_bits - bits;
 204       clist_insert_after(&outs[i]->n, &b->n);
 205     }
 206
 207   ctx->radix_split(ctx, b, outs, b->hash_bits - bits, bits);
 208
 209   u64 min = ~(u64)0, max = 0, sum = 0;
 210   for (uns i=0; i<nbuck; i++)
 211     {
 212       u64 s = sbuck_size(outs[i]);
 213       min = MIN(min, s);
 214       max = MAX(max, s);
 215       sum += s;
 216       if (nbuck > 4)
 217         sbuck_swap_out(outs[i]);
 218     }
 219
 220   SORT_TRACE("Radix split (%d buckets, %s min, %s max, %s avg, %dMB/s)", nbuck,
 221              stk_fsize(min), stk_fsize(max), stk_fsize(sum / nbuck), sorter_speed(ctx, sum));
 222   sbuck_drop(b);
 223 }
 224
 225 void
 226 sorter_run(struct sort_context *ctx)
 227 {
 228   ctx->pool = mp_new(4096);
 229   clist_init(&ctx->bucket_list);
 230   sorter_prepare_buf(ctx);
 231
 232   // Create bucket containing the source
 233   struct sort_bucket *bin = sbuck_new(ctx);
 234   bin->flags = SBF_SOURCE | SBF_OPEN_READ;
 235   if (ctx->custom_presort)
 236     bin->flags |= SBF_CUSTOM_PRESORT;
 237   else
 238     bin->fb = ctx->in_fb;
 239   bin->ident = "in";
 240   bin->size = ctx->in_size;
 241   bin->hash_bits = ctx->hash_bits;
 242   clist_add_tail(&ctx->bucket_list, &bin->n);
 243   SORT_XTRACE(2, "Input size: %s", F_BSIZE(bin));
 244
 245   // Create bucket for the output
 246   struct sort_bucket *bout = sbuck_new(ctx);
 247   bout->flags = SBF_FINAL;
 248   if (bout->fb = ctx->out_fb)
 249     bout->flags |= SBF_OPEN_WRITE;
 250   bout->ident = "out";
 251   bout->runs = 1;
 252   clist_add_head(&ctx->bucket_list, &bout->n);
 253
 254   struct sort_bucket *b;
 255   uns bits;
 256   while (bout = clist_head(&ctx->bucket_list), b = clist_next(&ctx->bucket_list, &bout->n))
 257     {
 258       SORT_XTRACE(2, "Next block: %s, %d hash bits", F_BSIZE(b), b->hash_bits);
 259       if (!sbuck_have(b))
 260         sbuck_drop(b);
 261       else if (b->runs == 1)
 262         sorter_join(b);
 263       else if (bits = sorter_radix_bits(ctx, b))
 264         sorter_radix(ctx, b, bits);
 265       else
 266         sorter_twoway(ctx, b);
 267     }
 268
 269   sorter_free_buf(ctx);
 270   sbuck_write(bout);            // Force empty bucket to a file
 271   SORT_XTRACE(2, "Final size: %s", F_BSIZE(bout));
 272   ctx->out_fb = sbuck_read(bout);
 273 }