Merge branch 'MSVC' of https://github.com/fsb4000/novacoin into fsb4000-MSVC
[novacoin.git] / src / leveldb / db / version_set.h
1 // Copyright (c) 2011 The LevelDB Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style license that can be
3 // found in the LICENSE file. See the AUTHORS file for names of contributors.
4 //
5 // The representation of a DBImpl consists of a set of Versions.  The
6 // newest version is called "current".  Older versions may be kept
7 // around to provide a consistent view to live iterators.
8 //
9 // Each Version keeps track of a set of Table files per level.  The
10 // entire set of versions is maintained in a VersionSet.
11 //
12 // Version,VersionSet are thread-compatible, but require external
13 // synchronization on all accesses.
14
15 #ifndef STORAGE_LEVELDB_DB_VERSION_SET_H_
16 #define STORAGE_LEVELDB_DB_VERSION_SET_H_
17
18 #include <map>
19 #include <set>
20 #include <vector>
21 #include "db/dbformat.h"
22 #include "db/version_edit.h"
23 #include "port/port.h"
24 #include "port/thread_annotations.h"
25
26 namespace leveldb {
27
28 namespace log { class Writer; }
29
30 class Compaction;
31 class Iterator;
32 class MemTable;
33 class TableBuilder;
34 class TableCache;
35 class Version;
36 class VersionSet;
37 class WritableFile;
38
39 // Return the smallest index i such that files[i]->largest >= key.
40 // Return files.size() if there is no such file.
41 // REQUIRES: "files" contains a sorted list of non-overlapping files.
42 extern int FindFile(const InternalKeyComparator& icmp,
43                     const std::vector<FileMetaData*>& files,
44                     const Slice& key);
45
46 // Returns true iff some file in "files" overlaps the user key range
47 // [*smallest,*largest].
48 // smallest==NULL represents a key smaller than all keys in the DB.
49 // largest==NULL represents a key largest than all keys in the DB.
50 // REQUIRES: If disjoint_sorted_files, files[] contains disjoint ranges
51 //           in sorted order.
52 extern bool SomeFileOverlapsRange(
53     const InternalKeyComparator& icmp,
54     bool disjoint_sorted_files,
55     const std::vector<FileMetaData*>& files,
56     const Slice* smallest_user_key,
57     const Slice* largest_user_key);
58
59 class Version {
60  public:
61   // Append to *iters a sequence of iterators that will
62   // yield the contents of this Version when merged together.
63   // REQUIRES: This version has been saved (see VersionSet::SaveTo)
64   void AddIterators(const ReadOptions&, std::vector<Iterator*>* iters);
65
66   // Lookup the value for key.  If found, store it in *val and
67   // return OK.  Else return a non-OK status.  Fills *stats.
68   // REQUIRES: lock is not held
69   struct GetStats {
70     FileMetaData* seek_file;
71     int seek_file_level;
72   };
73   Status Get(const ReadOptions&, const LookupKey& key, std::string* val,
74              GetStats* stats);
75
76   // Adds "stats" into the current state.  Returns true if a new
77   // compaction may need to be triggered, false otherwise.
78   // REQUIRES: lock is held
79   bool UpdateStats(const GetStats& stats);
80
81   // Record a sample of bytes read at the specified internal key.
82   // Samples are taken approximately once every config::kReadBytesPeriod
83   // bytes.  Returns true if a new compaction may need to be triggered.
84   // REQUIRES: lock is held
85   bool RecordReadSample(Slice key);
86
87   // Reference count management (so Versions do not disappear out from
88   // under live iterators)
89   void Ref();
90   void Unref();
91
92   void GetOverlappingInputs(
93       int level,
94       const InternalKey* begin,         // NULL means before all keys
95       const InternalKey* end,           // NULL means after all keys
96       std::vector<FileMetaData*>* inputs);
97
98   // Returns true iff some file in the specified level overlaps
99   // some part of [*smallest_user_key,*largest_user_key].
100   // smallest_user_key==NULL represents a key smaller than all keys in the DB.
101   // largest_user_key==NULL represents a key largest than all keys in the DB.
102   bool OverlapInLevel(int level,
103                       const Slice* smallest_user_key,
104                       const Slice* largest_user_key);
105
106   // Return the level at which we should place a new memtable compaction
107   // result that covers the range [smallest_user_key,largest_user_key].
108   int PickLevelForMemTableOutput(const Slice& smallest_user_key,
109                                  const Slice& largest_user_key);
110
111   int NumFiles(int level) const { return files_[level].size(); }
112
113   // Return a human readable string that describes this version's contents.
114   std::string DebugString() const;
115
116  private:
117   friend class Compaction;
118   friend class VersionSet;
119
120   class LevelFileNumIterator;
121   Iterator* NewConcatenatingIterator(const ReadOptions&, int level) const;
122
123   // Call func(arg, level, f) for every file that overlaps user_key in
124   // order from newest to oldest.  If an invocation of func returns
125   // false, makes no more calls.
126   //
127   // REQUIRES: user portion of internal_key == user_key.
128   void ForEachOverlapping(Slice user_key, Slice internal_key,
129                           void* arg,
130                           bool (*func)(void*, int, FileMetaData*));
131
132   VersionSet* vset_;            // VersionSet to which this Version belongs
133   Version* next_;               // Next version in linked list
134   Version* prev_;               // Previous version in linked list
135   int refs_;                    // Number of live refs to this version
136
137   // List of files per level
138   std::vector<FileMetaData*> files_[config::kNumLevels];
139
140   // Next file to compact based on seek stats.
141   FileMetaData* file_to_compact_;
142   int file_to_compact_level_;
143
144   // Level that should be compacted next and its compaction score.
145   // Score < 1 means compaction is not strictly needed.  These fields
146   // are initialized by Finalize().
147   double compaction_score_;
148   int compaction_level_;
149
150   explicit Version(VersionSet* vset)
151       : vset_(vset), next_(this), prev_(this), refs_(0),
152         file_to_compact_(NULL),
153         file_to_compact_level_(-1),
154         compaction_score_(-1),
155         compaction_level_(-1) {
156   }
157
158   ~Version();
159
160   // No copying allowed
161   Version(const Version&);
162   void operator=(const Version&);
163 };
164
165 class VersionSet {
166  public:
167   VersionSet(const std::string& dbname,
168              const Options* options,
169              TableCache* table_cache,
170              const InternalKeyComparator*);
171   ~VersionSet();
172
173   // Apply *edit to the current version to form a new descriptor that
174   // is both saved to persistent state and installed as the new
175   // current version.  Will release *mu while actually writing to the file.
176   // REQUIRES: *mu is held on entry.
177   // REQUIRES: no other thread concurrently calls LogAndApply()
178   Status LogAndApply(VersionEdit* edit, port::Mutex* mu)
179       EXCLUSIVE_LOCKS_REQUIRED(mu);
180
181   // Recover the last saved descriptor from persistent storage.
182   Status Recover();
183
184   // Return the current version.
185   Version* current() const { return current_; }
186
187   // Return the current manifest file number
188   uint64_t ManifestFileNumber() const { return manifest_file_number_; }
189
190   // Allocate and return a new file number
191   uint64_t NewFileNumber() { return next_file_number_++; }
192
193   // Arrange to reuse "file_number" unless a newer file number has
194   // already been allocated.
195   // REQUIRES: "file_number" was returned by a call to NewFileNumber().
196   void ReuseFileNumber(uint64_t file_number) {
197     if (next_file_number_ == file_number + 1) {
198       next_file_number_ = file_number;
199     }
200   }
201
202   // Return the number of Table files at the specified level.
203   int NumLevelFiles(int level) const;
204
205   // Return the combined file size of all files at the specified level.
206   int64_t NumLevelBytes(int level) const;
207
208   // Return the last sequence number.
209   uint64_t LastSequence() const { return last_sequence_; }
210
211   // Set the last sequence number to s.
212   void SetLastSequence(uint64_t s) {
213     assert(s >= last_sequence_);
214     last_sequence_ = s;
215   }
216
217   // Mark the specified file number as used.
218   void MarkFileNumberUsed(uint64_t number);
219
220   // Return the current log file number.
221   uint64_t LogNumber() const { return log_number_; }
222
223   // Return the log file number for the log file that is currently
224   // being compacted, or zero if there is no such log file.
225   uint64_t PrevLogNumber() const { return prev_log_number_; }
226
227   // Pick level and inputs for a new compaction.
228   // Returns NULL if there is no compaction to be done.
229   // Otherwise returns a pointer to a heap-allocated object that
230   // describes the compaction.  Caller should delete the result.
231   Compaction* PickCompaction();
232
233   // Return a compaction object for compacting the range [begin,end] in
234   // the specified level.  Returns NULL if there is nothing in that
235   // level that overlaps the specified range.  Caller should delete
236   // the result.
237   Compaction* CompactRange(
238       int level,
239       const InternalKey* begin,
240       const InternalKey* end);
241
242   // Return the maximum overlapping data (in bytes) at next level for any
243   // file at a level >= 1.
244   int64_t MaxNextLevelOverlappingBytes();
245
246   // Create an iterator that reads over the compaction inputs for "*c".
247   // The caller should delete the iterator when no longer needed.
248   Iterator* MakeInputIterator(Compaction* c);
249
250   // Returns true iff some level needs a compaction.
251   bool NeedsCompaction() const {
252     Version* v = current_;
253     return (v->compaction_score_ >= 1) || (v->file_to_compact_ != NULL);
254   }
255
256   // Add all files listed in any live version to *live.
257   // May also mutate some internal state.
258   void AddLiveFiles(std::set<uint64_t>* live);
259
260   // Return the approximate offset in the database of the data for
261   // "key" as of version "v".
262   uint64_t ApproximateOffsetOf(Version* v, const InternalKey& key);
263
264   // Return a human-readable short (single-line) summary of the number
265   // of files per level.  Uses *scratch as backing store.
266   struct LevelSummaryStorage {
267     char buffer[100];
268   };
269   const char* LevelSummary(LevelSummaryStorage* scratch) const;
270
271  private:
272   class Builder;
273
274   friend class Compaction;
275   friend class Version;
276
277   void Finalize(Version* v);
278
279   void GetRange(const std::vector<FileMetaData*>& inputs,
280                 InternalKey* smallest,
281                 InternalKey* largest);
282
283   void GetRange2(const std::vector<FileMetaData*>& inputs1,
284                  const std::vector<FileMetaData*>& inputs2,
285                  InternalKey* smallest,
286                  InternalKey* largest);
287
288   void SetupOtherInputs(Compaction* c);
289
290   // Save current contents to *log
291   Status WriteSnapshot(log::Writer* log);
292
293   void AppendVersion(Version* v);
294
295   Env* const env_;
296   const std::string dbname_;
297   const Options* const options_;
298   TableCache* const table_cache_;
299   const InternalKeyComparator icmp_;
300   uint64_t next_file_number_;
301   uint64_t manifest_file_number_;
302   uint64_t last_sequence_;
303   uint64_t log_number_;
304   uint64_t prev_log_number_;  // 0 or backing store for memtable being compacted
305
306   // Opened lazily
307   WritableFile* descriptor_file_;
308   log::Writer* descriptor_log_;
309   Version dummy_versions_;  // Head of circular doubly-linked list of versions.
310   Version* current_;        // == dummy_versions_.prev_
311
312   // Per-level key at which the next compaction at that level should start.
313   // Either an empty string, or a valid InternalKey.
314   std::string compact_pointer_[config::kNumLevels];
315
316   // No copying allowed
317   VersionSet(const VersionSet&);
318   void operator=(const VersionSet&);
319 };
320
321 // A Compaction encapsulates information about a compaction.
322 class Compaction {
323  public:
324   ~Compaction();
325
326   // Return the level that is being compacted.  Inputs from "level"
327   // and "level+1" will be merged to produce a set of "level+1" files.
328   int level() const { return level_; }
329
330   // Return the object that holds the edits to the descriptor done
331   // by this compaction.
332   VersionEdit* edit() { return &edit_; }
333
334   // "which" must be either 0 or 1
335   int num_input_files(int which) const { return inputs_[which].size(); }
336
337   // Return the ith input file at "level()+which" ("which" must be 0 or 1).
338   FileMetaData* input(int which, int i) const { return inputs_[which][i]; }
339
340   // Maximum size of files to build during this compaction.
341   uint64_t MaxOutputFileSize() const { return max_output_file_size_; }
342
343   // Is this a trivial compaction that can be implemented by just
344   // moving a single input file to the next level (no merging or splitting)
345   bool IsTrivialMove() const;
346
347   // Add all inputs to this compaction as delete operations to *edit.
348   void AddInputDeletions(VersionEdit* edit);
349
350   // Returns true if the information we have available guarantees that
351   // the compaction is producing data in "level+1" for which no data exists
352   // in levels greater than "level+1".
353   bool IsBaseLevelForKey(const Slice& user_key);
354
355   // Returns true iff we should stop building the current output
356   // before processing "internal_key".
357   bool ShouldStopBefore(const Slice& internal_key);
358
359   // Release the input version for the compaction, once the compaction
360   // is successful.
361   void ReleaseInputs();
362
363  private:
364   friend class Version;
365   friend class VersionSet;
366
367   explicit Compaction(int level);
368
369   int level_;
370   uint64_t max_output_file_size_;
371   Version* input_version_;
372   VersionEdit edit_;
373
374   // Each compaction reads inputs from "level_" and "level_+1"
375   std::vector<FileMetaData*> inputs_[2];      // The two sets of inputs
376
377   // State used to check for number of of overlapping grandparent files
378   // (parent == level_ + 1, grandparent == level_ + 2)
379   std::vector<FileMetaData*> grandparents_;
380   size_t grandparent_index_;  // Index in grandparent_starts_
381   bool seen_key_;             // Some output key has been seen
382   int64_t overlapped_bytes_;  // Bytes of overlap between current output
383                               // and grandparent files
384
385   // State for implementing IsBaseLevelForKey
386
387   // level_ptrs_ holds indices into input_version_->levels_: our state
388   // is that we are positioned at one of the file ranges for each
389   // higher level than the ones involved in this compaction (i.e. for
390   // all L >= level_ + 2).
391   size_t level_ptrs_[config::kNumLevels];
392 };
393
394 }  // namespace leveldb
395
396 #endif  // STORAGE_LEVELDB_DB_VERSION_SET_H_