]> pd.if.org Git - nbds/blob - map/hashtable.c
all structures are parameterized by the datatype for the key
[nbds] / map / hashtable.c
1 /* 
2  * Written by Josh Dybnis and released to the public domain, as explained at
3  * http://creativecommons.org/licenses/publicdomain
4  * 
5  * C implementation of Cliff Click's lock-free hash table from 
6  * http://www.azulsystems.com/events/javaone_2008/2008_CodingNonBlock.pdf
7  * http://sourceforge.net/projects/high-scale-lib
8  *
9  * Note: This is code uses synchronous atomic operations because that is all that x86 provides. 
10  * Every atomic operation is also an implicit full memory barrier. The upshot is that it simplifies
11  * the code a bit, but it won't be as fast as it could be on platforms like SPARC that provide 
12  * weaker operations which would still do the job.
13  */
14
15 #include <stdio.h>
16 #include "common.h"
17 #include "murmur.h"
18 #include "mem.h"
19 #include "mlocal.h"
20
21 #define GET_PTR(x) ((void *)((x) & MASK(48))) // low-order 48 bits is a pointer to a nstring_t
22
23 typedef struct ht_entry {
24     uint64_t key;
25     uint64_t val;
26 } entry_t;
27
28 typedef struct hti {
29     volatile entry_t *table;
30     hashtable_t *ht; // parent ht;
31     struct hti *next;
32     unsigned int scale;
33     int max_probe;
34     int count; // TODO: make these counters distributed
35     int num_entries_copied;
36     int scan;
37 } hti_t;
38
39 struct ht {
40     hti_t *hti;
41     const datatype_t *key_type;
42 };
43
44 static const map_impl_t ht_map_impl = { 
45     (map_alloc_t)ht_alloc, (map_cas_t)ht_cas, (map_get_t)ht_get, (map_remove_t)ht_remove, 
46     (map_count_t)ht_count, (map_print_t)ht_print, (map_free_t)ht_free
47 };
48
49 const map_impl_t *MAP_TYPE_HASHTABLE = &ht_map_impl;
50
51 static const uint64_t COPIED_VALUE           = -1;
52 static const uint64_t TOMBSTONE              = STRIP_TAG(-1);
53
54 static const unsigned ENTRIES_PER_BUCKET     = CACHE_LINE_SIZE/sizeof(entry_t);
55 static const unsigned ENTRIES_PER_COPY_CHUNK = CACHE_LINE_SIZE/sizeof(entry_t)*2;
56 static const unsigned MIN_SCALE              = 4; // min 16 entries (4 buckets)
57 static const unsigned MAX_BUCKETS_TO_PROBE   = 250;
58
59 static int hti_copy_entry (hti_t *ht1, volatile entry_t *ent, uint32_t ent_key_hash, hti_t *ht2);
60
61 // Choose the next bucket to probe using the high-order bits of <key_hash>.
62 static inline int get_next_ndx(int old_ndx, uint32_t key_hash, int ht_scale) {
63     int incr = (key_hash >> (32 - ht_scale));
64     incr += !incr; // If the increment is 0, make it 1.
65     return (old_ndx + incr) & MASK(ht_scale);
66 }
67
68 // Lookup <key> in <hti>. 
69 //
70 // Return the entry that <key> is in, or if <key> isn't in <hti> return the entry that it would be 
71 // in if it were inserted into <hti>. If there is no room for <key> in <hti> then return NULL, to 
72 // indicate that the caller should look in <hti->next>.
73 //
74 // Record if the entry being returned is empty. Otherwise the caller will have to waste time 
75 // re-comparing the keys to confirm that it did not lose a race to fill an empty entry.
76 static volatile entry_t *hti_lookup (hti_t *hti, void *key, uint32_t key_hash, int *is_empty) {
77     TRACE("h2", "hti_lookup(key %p in hti %p)", key, hti);
78     *is_empty = 0;
79
80     // Probe one cache line at a time
81     int ndx = key_hash & MASK(hti->scale); // the first entry to search
82     for (int i = 0; i < hti->max_probe; ++i) {
83
84         // The start of the bucket is the first entry in the cache line.
85         volatile entry_t *bucket = hti->table + (ndx & ~(ENTRIES_PER_BUCKET-1)); 
86
87         // Start searching at the indexed entry. Then loop around to the begining of the cache line.
88         for (int j = 0; j < ENTRIES_PER_BUCKET; ++j) {
89             volatile entry_t *ent = bucket + ((ndx + j) & (ENTRIES_PER_BUCKET-1));
90
91             uint64_t ent_key = ent->key;
92             if (ent_key == DOES_NOT_EXIST) {
93                 TRACE("h1", "hti_lookup: entry %p for key %p is empty", ent, 
94                             (hti->ht->key_type == NULL) ? (void *)ent_key : GET_PTR(ent_key));
95                 *is_empty = 1; // indicate an empty so the caller avoids an expensive key compare
96                 return ent;
97             }
98
99             // Compare <key> with the key in the entry. 
100             if (EXPECT_TRUE(hti->ht->key_type == NULL)) {
101                 // fast path for integer keys
102                 if (ent_key == (uint64_t)key) {
103                     TRACE("h1", "hti_lookup: found entry %p with key %p", ent, ent_key);
104                     return ent;
105                 }
106             } else {
107                 // The key in <ent> is made up of two parts. The 48 low-order bits are a pointer. The
108                 // high-order 16 bits are taken from the hash. The bits from the hash are used as a
109                 // quick check to rule out non-equal keys without doing a complete compare.
110                 if ((key_hash >> 16) == (ent_key >> 48) && hti->ht->key_type->cmp(GET_PTR(ent_key), key) == 0) {
111                     TRACE("h1", "hti_lookup: found entry %p with key %p", ent, GET_PTR(ent_key));
112                     return ent;
113                 }
114             }
115         }
116
117         ndx = get_next_ndx(ndx, key_hash, hti->scale);
118     }
119
120     // maximum number of probes exceeded
121     TRACE("h1", "hti_lookup: maximum number of probes exceeded returning 0x0", 0, 0);
122     return NULL;
123 }
124
125 // Allocate and initialize a hti_t with 2^<scale> entries.
126 static hti_t *hti_alloc (hashtable_t *parent, int scale) {
127     // Include enough slop to align the actual table on a cache line boundry
128     size_t n = sizeof(hti_t) 
129              + sizeof(entry_t) * (1 << scale) 
130              + (CACHE_LINE_SIZE - 1);
131     hti_t *hti = (hti_t *)calloc(n, 1);
132
133     // Align the table of hash entries on a cache line boundry.
134     hti->table = (entry_t *)(((uint64_t)hti + sizeof(hti_t) + (CACHE_LINE_SIZE-1)) 
135                             & ~(CACHE_LINE_SIZE-1));
136
137     hti->scale = scale;
138
139     // When searching for a key probe a maximum of 1/4 of the buckets up to 1000 buckets.
140     hti->max_probe = ((1 << (hti->scale - 2)) / ENTRIES_PER_BUCKET) + 4;
141     if (hti->max_probe > MAX_BUCKETS_TO_PROBE) {
142         hti->max_probe = MAX_BUCKETS_TO_PROBE;
143     }
144
145     hti->ht = parent;
146
147     assert(hti->scale >= MIN_SCALE && hti->scale < 63); // size must be a power of 2
148     assert(sizeof(entry_t) * ENTRIES_PER_BUCKET % CACHE_LINE_SIZE == 0); // divisible into cache
149     assert((size_t)hti->table % CACHE_LINE_SIZE == 0); // cache aligned
150
151     return hti;
152 }
153
154 // Called when <hti> runs out of room for new keys.
155 //
156 // Initiates a copy by creating a larger hti_t and installing it in <hti->next>.
157 static void hti_start_copy (hti_t *hti) {
158     TRACE("h0", "hti_start_copy(hti %p scale %llu)", hti, hti->scale);
159
160     // heuristics to determine the size of the new table
161     uint64_t count = ht_count(hti->ht);
162     unsigned int new_scale = hti->scale;
163     new_scale += (count > (1 << (new_scale - 2))); // double size if more than 1/4 full
164     new_scale += (count > (1 << (new_scale - 2))); // double size again if more than 1/2 full
165
166     // Allocate the new table and attempt to install it.
167     hti_t *next = hti_alloc(hti->ht, new_scale);
168     hti_t *old_next = SYNC_CAS(&hti->next, NULL, next);
169     if (old_next != NULL) {
170         // Another thread beat us to it.
171         TRACE("h0", "hti_start_copy: lost race to install new hti; found %p", old_next, 0);
172         nbd_free(next);
173         return;
174     }
175     TRACE("h0", "hti_start_copy: new hti %p scale %llu", next, next->scale);
176 }
177
178 // Copy the key and value stored in <ht1_ent> (which must be an entry in <ht1>) to <ht2>. 
179 //
180 // Return 1 unless <ht1_ent> is already copied (then return 0), so the caller can account for the total
181 // number of entries left to copy.
182 static int hti_copy_entry (hti_t *ht1, volatile entry_t *ht1_ent, uint32_t key_hash, hti_t *ht2) {
183     TRACE("h2", "hti_copy_entry: entry %p to table %p", ht1_ent, ht2);
184     assert(ht1);
185     assert(ht1->next);
186     assert(ht2);
187     assert(ht1_ent >= ht1->table && ht1_ent < ht1->table + (1 << ht1->scale));
188     assert(key_hash == 0 || ht1->ht->key_type == NULL || (key_hash >> 16) == (ht1_ent->key >> 48));
189
190     uint64_t ht1_ent_val = ht1_ent->val;
191     if (EXPECT_FALSE(ht1_ent_val == COPIED_VALUE)) {
192         TRACE("h1", "hti_copy_entry: entry %p already copied to table %p", ht1_ent, ht2);
193         return FALSE; // already copied
194     }
195
196     // Kill empty entries.
197     if (EXPECT_FALSE(ht1_ent_val == DOES_NOT_EXIST)) {
198         uint64_t ht1_ent_val = SYNC_CAS(&ht1_ent->val, DOES_NOT_EXIST, COPIED_VALUE);
199         if (ht1_ent_val == DOES_NOT_EXIST) {
200             TRACE("h1", "hti_copy_entry: empty entry %p killed", ht1_ent, 0);
201             return TRUE;
202         }
203         if (ht1_ent_val == COPIED_VALUE) {
204             TRACE("h0", "hti_copy_entry: lost race to kill empty entry %p; the entry is already killed", ht1_ent, 0);
205             return FALSE; // another thread beat us to it
206         }
207         TRACE("h0", "hti_copy_entry: lost race to kill empty entry %p; the entry is not empty", ht1_ent, 0);
208     }
209
210     // Tag the value in the old entry to indicate a copy is in progress.
211     ht1_ent_val = SYNC_FETCH_AND_OR(&ht1_ent->val, TAG_VALUE(0));
212     TRACE("h2", "hti_copy_entry: tagged the value %p in old entry %p", ht1_ent_val, ht1_ent);
213     if (ht1_ent_val == COPIED_VALUE) {
214         TRACE("h1", "hti_copy_entry: entry %p already copied to table %p", ht1_ent, ht2);
215         return FALSE; // <value> was already copied by another thread.
216     }
217
218     // Install the key in the new table.
219     uint64_t ht1_ent_key = ht1_ent->key;
220     void *key = (ht1->ht->key_type == NULL) ? (void *)ht1_ent_key : GET_PTR(ht1_ent_key);
221
222     // The old table's dead entries don't need to be copied to the new table, but their keys need to be freed.
223     assert(COPIED_VALUE == TAG_VALUE(TOMBSTONE));
224     if (ht1_ent_val == TOMBSTONE) {
225         TRACE("h1", "hti_copy_entry: entry %p old value was deleted, now freeing key %p", ht1_ent, key);
226         if (EXPECT_FALSE(ht1->ht->key_type != NULL)) {
227             nbd_defer_free(key);
228         }
229         return TRUE; 
230     }
231
232     // We use 0 to indicate that <key_hash> is uninitiallized. Occasionally the key's hash will really be 0 and we
233     // waste time recomputing it every time. It is rare enough (1 in 65k) that it won't hurt performance. 
234     if (key_hash == 0) { 
235         key_hash = (ht1->ht->key_type == NULL) ? murmur32_8b(ht1_ent_key) : ht1->ht->key_type->hash(key);
236     }
237
238     int ht2_ent_is_empty;
239     volatile entry_t *ht2_ent = hti_lookup(ht2, key, key_hash, &ht2_ent_is_empty);
240     TRACE("h0", "hti_copy_entry: copy entry %p to entry %p", ht1_ent, ht2_ent);
241
242     // It is possible that there isn't any room in the new table either.
243     if (EXPECT_FALSE(ht2_ent == NULL)) {
244         TRACE("h0", "hti_copy_entry: no room in table %p copy to next table %p", ht2, ht2->next);
245         if (ht2->next == NULL) {
246             hti_start_copy(ht2); // initiate nested copy, if not already started
247         }
248         return hti_copy_entry(ht1, ht1_ent, key_hash, ht2->next); // recursive tail-call
249     }
250
251     if (ht2_ent_is_empty) {
252         uint64_t old_ht2_ent_key = SYNC_CAS(&ht2_ent->key, DOES_NOT_EXIST, ht1_ent_key);
253         if (old_ht2_ent_key != DOES_NOT_EXIST) {
254             TRACE("h0", "hti_copy_entry: lost race to CAS key %p into new entry; found %p",
255                     ht1_ent_key, old_ht2_ent_key);
256             return hti_copy_entry(ht1, ht1_ent, key_hash, ht2); // recursive tail-call
257         }
258     }
259
260     // Copy the value to the entry in the new table.
261     ht1_ent_val = STRIP_TAG(ht1_ent_val);
262     uint64_t old_ht2_ent_val = SYNC_CAS(&ht2_ent->val, DOES_NOT_EXIST, ht1_ent_val);
263
264     // If there is a nested copy in progress, we might have installed the key into a dead entry.
265     if (old_ht2_ent_val == COPIED_VALUE) {
266         TRACE("h0", "hti_copy_entry: nested copy in progress; copy %p to next table %p", ht2_ent, ht2->next);
267         return hti_copy_entry(ht1, ht1_ent, key_hash, ht2->next); // recursive tail-call
268     }
269
270     // Mark the old entry as dead.
271     ht1_ent->val = COPIED_VALUE;
272
273     // Update the count if we were the one that completed the copy.
274     if (old_ht2_ent_val == DOES_NOT_EXIST) {
275         TRACE("h0", "hti_copy_entry: key %p value %p copied to new entry", key, ht1_ent_val);
276         SYNC_ADD(&ht1->count, -1);
277         SYNC_ADD(&ht2->count, 1);
278         return TRUE;
279     }
280
281     TRACE("h0", "hti_copy_entry: lost race to install value %p in new entry; found value %p", 
282                 ht1_ent_val, old_ht2_ent_val);
283     return FALSE; // another thread completed the copy
284 }
285
286 // Compare <expected> with the existing value associated with <key>. If the values match then 
287 // replace the existing value with <new>. If <new> is TOMBSTONE, delete the value associated with 
288 // the key by replacing it with a TOMBSTONE.
289 //
290 // Return the previous value associated with <key>, or DOES_NOT_EXIST if <key> is not in the table
291 // or associated with a TOMBSTONE. If a copy is in progress and <key> has been copied to the next 
292 // table then return COPIED_VALUE. 
293 //
294 // NOTE: the returned value matches <expected> iff the set succeeds
295 //
296 // Certain values of <expected> have special meaning. If <expected> is CAS_EXPECT_EXISTS then any 
297 // real value matches (i.ent. not a TOMBSTONE or DOES_NOT_EXIST) as long as <key> is in the table. If
298 // <expected> is CAS_EXPECT_WHATEVER then skip the test entirely.
299 //
300 static uint64_t hti_cas (hti_t *hti, void *key, uint32_t key_hash, uint64_t expected, uint64_t new) {
301     TRACE("h1", "hti_cas: hti %p key %p", hti, key);
302     TRACE("h1", "hti_cas: value %p expect %p", new, expected);
303     assert(hti);
304     assert(new != DOES_NOT_EXIST && !IS_TAGGED(new));
305     assert(key);
306
307     int is_empty;
308     volatile entry_t *ent = hti_lookup(hti, key, key_hash, &is_empty);
309
310     // There is no room for <key>, grow the table and try again.
311     if (ent == NULL) {
312         if (hti->next == NULL) {
313             hti_start_copy(hti);
314         }
315         return COPIED_VALUE;
316     }
317
318     // Install <key> in the table if it doesn't exist.
319     if (is_empty) {
320         TRACE("h0", "hti_cas: entry %p is empty", ent, 0);
321         if (expected != CAS_EXPECT_WHATEVER && expected != CAS_EXPECT_DOES_NOT_EXIST)
322             return DOES_NOT_EXIST;
323
324         // No need to do anything, <key> is already deleted.
325         if (new == TOMBSTONE)
326             return DOES_NOT_EXIST;
327
328         // Allocate <new_key>.
329         uint64_t new_key = (uint64_t)((hti->ht->key_type == NULL) ? key : hti->ht->key_type->clone(key));
330         if (EXPECT_FALSE(hti->ht->key_type != NULL)) {
331             // Combine <new_key> pointer with bits from its hash 
332             new_key = ((uint64_t)(key_hash >> 16) << 48) | new_key; 
333         }
334
335         // CAS the key into the table.
336         uint64_t old_ent_key = SYNC_CAS(&ent->key, DOES_NOT_EXIST, new_key);
337
338         // Retry if another thread stole the entry out from under us.
339         if (old_ent_key != DOES_NOT_EXIST) {
340             TRACE("h0", "hti_cas: lost race to install key %p in entry %p", new_key, ent);
341             TRACE("h0", "hti_cas: found %p instead of NULL", 
342                         (hti->ht->key_type == NULL) ? (void *)old_ent_key : GET_PTR(old_ent_key), 0);
343             if (hti->ht->key_type != NULL) {
344                 nbd_free(GET_PTR(new_key));
345             }
346             return hti_cas(hti, key, key_hash, expected, new); // tail-call
347         }
348         TRACE("h2", "hti_cas: installed key %p in entry %p", new_key, ent);
349     }
350
351     TRACE("h0", "hti_cas: entry for key %p is %p", 
352                 (hti->ht->key_type == NULL) ? (void *)ent->key : GET_PTR(ent->key), ent);
353
354     // If the entry is in the middle of a copy, the copy must be completed first.
355     uint64_t ent_val = ent->val;
356     if (EXPECT_FALSE(IS_TAGGED(ent_val))) {
357         if (ent_val != COPIED_VALUE) {
358             int did_copy = hti_copy_entry(hti, ent, key_hash, ((volatile hti_t *)hti)->next);
359             if (did_copy) {
360                 SYNC_ADD(&hti->num_entries_copied, 1);
361             }
362             TRACE("h0", "hti_cas: value in the middle of a copy, copy completed by %s", 
363                         (did_copy ? "self" : "other"), 0);
364         }
365         TRACE("h0", "hti_cas: value copied to next table, retry on next table", 0, 0);
366         return COPIED_VALUE;
367     }
368
369     // Fail if the old value is not consistent with the caller's expectation.
370     int old_existed = (ent_val != TOMBSTONE && ent_val != DOES_NOT_EXIST);
371     if (EXPECT_FALSE(expected != CAS_EXPECT_WHATEVER && expected != ent_val)) {
372         if (EXPECT_FALSE(expected != (old_existed ? CAS_EXPECT_EXISTS : CAS_EXPECT_DOES_NOT_EXIST))) {
373             TRACE("h1", "hti_cas: value %p expected by caller not found; found value %p",
374                         expected, ent_val);
375             return ent_val;
376         }
377     }
378
379     // No need to update if value is unchanged.
380     if ((new == TOMBSTONE && !old_existed) || ent_val == new) {
381         TRACE("h1", "hti_cas: old value and new value were the same", 0, 0);
382         return ent_val;
383     }
384
385     // CAS the value into the entry. Retry if it fails.
386     uint64_t v = SYNC_CAS(&ent->val, ent_val, new);
387     if (EXPECT_FALSE(v != ent_val)) {
388         TRACE("h0", "hti_cas: value CAS failed; expected %p found %p", ent_val, v);
389         return hti_cas(hti, key, key_hash, expected, new); // recursive tail-call
390     }
391
392     // The set succeeded. Adjust the value count.
393     if (old_existed && new == TOMBSTONE) {
394         SYNC_ADD(&hti->count, -1);
395     } else if (!old_existed && new != TOMBSTONE) {
396         SYNC_ADD(&hti->count, 1);
397     }
398
399     // Return the previous value.
400     TRACE("h0", "hti_cas: CAS succeeded; old value %p new value %p", ent_val, new);
401     return ent_val;
402 }
403
404 //
405 static uint64_t hti_get (hti_t *hti, void *key, uint32_t key_hash) {
406     int is_empty;
407     volatile entry_t *ent = hti_lookup(hti, key, key_hash, &is_empty);
408
409     // When hti_lookup() returns NULL it means we hit the reprobe limit while
410     // searching the table. In that case, if a copy is in progress the key 
411     // might exist in the copy.
412     if (EXPECT_FALSE(ent == NULL)) {
413         if (((volatile hti_t *)hti)->next != NULL)
414             return hti_get(hti->next, key, key_hash); // recursive tail-call
415         return DOES_NOT_EXIST;
416     }
417
418     if (is_empty)
419         return DOES_NOT_EXIST;
420
421     // If the entry is being copied, finish the copy and retry on the next table.
422     uint64_t ent_val = ent->val;
423     if (EXPECT_FALSE(IS_TAGGED(ent_val))) {
424         if (EXPECT_FALSE(ent_val != COPIED_VALUE)) {
425             int did_copy = hti_copy_entry(hti, ent, key_hash, ((volatile hti_t *)hti)->next);
426             if (did_copy) {
427                 SYNC_ADD(&hti->num_entries_copied, 1);
428             }
429         }
430         return hti_get(((volatile hti_t *)hti)->next, key, key_hash); // tail-call
431     }
432
433     return (ent_val == TOMBSTONE) ? DOES_NOT_EXIST : ent_val;
434 }
435
436 //
437 uint64_t ht_get (hashtable_t *ht, void *key) {
438     uint32_t hash = (ht->key_type == NULL) ? murmur32_8b((uint64_t)key) : ht->key_type->hash(key);
439     return hti_get(ht->hti, key, hash);
440 }
441
442 //
443 uint64_t ht_cas (hashtable_t *ht, void *key, uint64_t expected_val, uint64_t new_val) {
444
445     TRACE("h2", "ht_cas: key %p ht %p", key, ht);
446     TRACE("h2", "ht_cas: expected val %p new val %p", expected_val, new_val);
447     assert(key != DOES_NOT_EXIST);
448     assert(!IS_TAGGED(new_val) && new_val != DOES_NOT_EXIST && new_val != TOMBSTONE);
449
450     hti_t *hti = ht->hti;
451
452     // Help with an ongoing copy.
453     if (EXPECT_FALSE(hti->next != NULL)) {
454         volatile entry_t *ent;
455         uint64_t limit; 
456         int num_copied = 0;
457         int x = hti->scan; 
458
459         TRACE("h1", "ht_cas: help copy. scan is %llu, size is %llu", x, 1<<hti->scale);
460         // Panic if we've been around the array twice and still haven't finished the copy.
461         int panic = (x >= (1 << (hti->scale + 1))); 
462         if (!panic) {
463             limit = ENTRIES_PER_COPY_CHUNK;
464
465             // Reserve some entries for this thread to copy. There is a race condition here because the
466             // fetch and add isn't atomic, but that is ok.
467             hti->scan = x + ENTRIES_PER_COPY_CHUNK; 
468
469             // <hti->scan> might be larger than the size of the table, if some thread stalls while 
470             // copying. In that case we just wrap around to the begining and make another pass through
471             // the table.
472             ent = hti->table + (x & MASK(hti->scale));
473         } else {
474             TRACE("h1", "ht_cas: help copy panic", 0, 0);
475             // scan the whole table
476             limit = (1 << hti->scale);
477             ent = hti->table;
478         }
479
480         // Copy the entries
481         for (int i = 0; i < limit; ++i) {
482             num_copied += hti_copy_entry(hti, ent++, 0, hti->next);
483             assert(ent <= hti->table + (1 << hti->scale));
484         }
485         if (num_copied != 0) {
486             SYNC_ADD(&hti->num_entries_copied, num_copied);
487         }
488
489         // Dispose of fully copied tables.
490         if (hti->num_entries_copied == (1 << hti->scale) || panic) {
491             assert(hti->next);
492             if (SYNC_CAS(&ht->hti, hti, hti->next) == hti) {
493                 nbd_defer_free(hti); 
494             }
495         }
496     }
497
498     uint64_t old_val;
499     uint32_t key_hash = (ht->key_type == NULL) ? murmur32_8b((uint64_t)key) : ht->key_type->hash(key);
500     while ((old_val = hti_cas(hti, key, key_hash, expected_val, new_val)) == COPIED_VALUE) {
501         assert(hti->next);
502         hti = hti->next;
503     }
504
505     return old_val == TOMBSTONE ? DOES_NOT_EXIST : old_val;
506 }
507
508 // Remove the value in <ht> associated with <key>. Returns the value removed, or DOES_NOT_EXIST if there was
509 // no value for that key.
510 uint64_t ht_remove (hashtable_t *ht, void *key) {
511     hti_t *hti = ht->hti;
512     uint64_t val;
513     uint32_t key_hash = (ht->key_type == NULL) ? murmur32_8b((uint64_t)key) : ht->key_type->hash(key);
514     do {
515         val = hti_cas(hti, key, key_hash, CAS_EXPECT_WHATEVER, TOMBSTONE);
516         if (val != COPIED_VALUE)
517             return val == TOMBSTONE ? DOES_NOT_EXIST : val;
518         assert(hti->next);
519         hti = hti->next;
520         assert(hti);
521     } while (1);
522 }
523
524 // Returns the number of key-values pairs in <ht>
525 uint64_t ht_count (hashtable_t *ht) {
526     hti_t *hti = ht->hti;
527     uint64_t count = 0;
528     while (hti) {
529         count += hti->count;
530         hti = hti->next; 
531     }
532     return count;
533 }
534
535 // Allocate and initialize a new hash table.
536 hashtable_t *ht_alloc (const datatype_t *key_type) {
537     hashtable_t *ht = nbd_malloc(sizeof(hashtable_t));
538     ht->key_type = key_type;
539     ht->hti = (hti_t *)hti_alloc(ht, MIN_SCALE);
540     return ht;
541 }
542
543 // Free <ht> and its internal structures.
544 void ht_free (hashtable_t *ht) {
545     hti_t *hti = ht->hti;
546     do {
547         for (uint32_t i = 0; i < (1 << hti->scale); ++i) {
548             assert(hti->table[i].val == COPIED_VALUE || !IS_TAGGED(hti->table[i].val));
549             if (ht->key_type != NULL && hti->table[i].key != DOES_NOT_EXIST) {
550                 nbd_free(GET_PTR(hti->table[i].key));
551             }
552         }
553         hti_t *next = hti->next;
554         nbd_free(hti);
555         hti = next;
556     } while (hti);
557     nbd_free(ht);
558 }
559
560 void ht_print (hashtable_t *ht) {
561     hti_t *hti = ht->hti;
562     while (hti) {
563         printf("hti:%p scale:%u count:%d copied:%d\n", hti, hti->scale, hti->count, hti->num_entries_copied);
564         for (int i = 0; i < (1 << hti->scale); ++i) {
565             volatile entry_t *ent = hti->table + i;
566             printf("[0x%x] %p:%p\n", i, (void *)ent->key, (void *)ent->val);
567             if (i > 30) {
568                 printf("...\n");
569                 break;
570             }
571         }
572         hti = hti->next;
573     }
574 }