]> pd.if.org Git - nbds/blob - map/hashtable.c
refactor header files
[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 #include "hashtable.h"
21
22 #define GET_PTR(x) ((void *)((x) & MASK(48))) // low-order 48 bits is a pointer to a nstring_t
23
24 typedef struct ht_entry {
25     uint64_t key;
26     uint64_t val;
27 } entry_t;
28
29 typedef struct hti {
30     volatile entry_t *table;
31     hashtable_t *ht; // parent ht;
32     struct hti *next;
33     unsigned int scale;
34     int max_probe;
35     int count; // TODO: make these counters distributed
36     int num_entries_copied;
37     int scan;
38 } hti_t;
39
40 struct ht {
41     hti_t *hti;
42     const datatype_t *key_type;
43 };
44
45 static const map_impl_t ht_map_impl = { 
46     (map_alloc_t)ht_alloc, (map_cas_t)ht_cas, (map_get_t)ht_get, (map_remove_t)ht_remove, 
47     (map_count_t)ht_count, (map_print_t)ht_print, (map_free_t)ht_free
48 };
49
50 const map_impl_t *MAP_TYPE_HASHTABLE = &ht_map_impl;
51
52 static const uint64_t COPIED_VALUE           = -1;
53 static const uint64_t TOMBSTONE              = STRIP_TAG(-1);
54
55 static const unsigned ENTRIES_PER_BUCKET     = CACHE_LINE_SIZE/sizeof(entry_t);
56 static const unsigned ENTRIES_PER_COPY_CHUNK = CACHE_LINE_SIZE/sizeof(entry_t)*2;
57 static const unsigned MIN_SCALE              = 4; // min 16 entries (4 buckets)
58 static const unsigned MAX_BUCKETS_TO_PROBE   = 250;
59
60 static int hti_copy_entry (hti_t *ht1, volatile entry_t *ent, uint32_t ent_key_hash, hti_t *ht2);
61
62 // Choose the next bucket to probe using the high-order bits of <key_hash>.
63 static inline int get_next_ndx(int old_ndx, uint32_t key_hash, int ht_scale) {
64     int incr = (key_hash >> (32 - ht_scale));
65     incr += !incr; // If the increment is 0, make it 1.
66     return (old_ndx + incr) & MASK(ht_scale);
67 }
68
69 // Lookup <key> in <hti>. 
70 //
71 // Return the entry that <key> is in, or if <key> isn't in <hti> return the entry that it would be 
72 // in if it were inserted into <hti>. If there is no room for <key> in <hti> then return NULL, to 
73 // indicate that the caller should look in <hti->next>.
74 //
75 // Record if the entry being returned is empty. Otherwise the caller will have to waste time 
76 // re-comparing the keys to confirm that it did not lose a race to fill an empty entry.
77 static volatile entry_t *hti_lookup (hti_t *hti, void *key, uint32_t key_hash, int *is_empty) {
78     TRACE("h2", "hti_lookup(key %p in hti %p)", key, hti);
79     *is_empty = 0;
80
81     // Probe one cache line at a time
82     int ndx = key_hash & MASK(hti->scale); // the first entry to search
83     for (int i = 0; i < hti->max_probe; ++i) {
84
85         // The start of the bucket is the first entry in the cache line.
86         volatile entry_t *bucket = hti->table + (ndx & ~(ENTRIES_PER_BUCKET-1)); 
87
88         // Start searching at the indexed entry. Then loop around to the begining of the cache line.
89         for (int j = 0; j < ENTRIES_PER_BUCKET; ++j) {
90             volatile entry_t *ent = bucket + ((ndx + j) & (ENTRIES_PER_BUCKET-1));
91
92             uint64_t ent_key = ent->key;
93             if (ent_key == DOES_NOT_EXIST) {
94                 TRACE("h1", "hti_lookup: entry %p for key %p is empty", ent, 
95                             (hti->ht->key_type == NULL) ? (void *)ent_key : GET_PTR(ent_key));
96                 *is_empty = 1; // indicate an empty so the caller avoids an expensive key compare
97                 return ent;
98             }
99
100             // Compare <key> with the key in the entry. 
101             if (EXPECT_TRUE(hti->ht->key_type == NULL)) {
102                 // fast path for integer keys
103                 if (ent_key == (uint64_t)key) {
104                     TRACE("h1", "hti_lookup: found entry %p with key %p", ent, ent_key);
105                     return ent;
106                 }
107             } else {
108                 // The key in <ent> is made up of two parts. The 48 low-order bits are a pointer. The
109                 // high-order 16 bits are taken from the hash. The bits from the hash are used as a
110                 // quick check to rule out non-equal keys without doing a complete compare.
111                 if ((key_hash >> 16) == (ent_key >> 48) && hti->ht->key_type->cmp(GET_PTR(ent_key), key) == 0) {
112                     TRACE("h1", "hti_lookup: found entry %p with key %p", ent, GET_PTR(ent_key));
113                     return ent;
114                 }
115             }
116         }
117
118         ndx = get_next_ndx(ndx, key_hash, hti->scale);
119     }
120
121     // maximum number of probes exceeded
122     TRACE("h1", "hti_lookup: maximum number of probes exceeded returning 0x0", 0, 0);
123     return NULL;
124 }
125
126 // Allocate and initialize a hti_t with 2^<scale> entries.
127 static hti_t *hti_alloc (hashtable_t *parent, int scale) {
128     // Include enough slop to align the actual table on a cache line boundry
129     size_t n = sizeof(hti_t) 
130              + sizeof(entry_t) * (1 << scale) 
131              + (CACHE_LINE_SIZE - 1);
132     hti_t *hti = (hti_t *)calloc(n, 1);
133
134     // Align the table of hash entries on a cache line boundry.
135     hti->table = (entry_t *)(((uint64_t)hti + sizeof(hti_t) + (CACHE_LINE_SIZE-1)) 
136                             & ~(CACHE_LINE_SIZE-1));
137
138     hti->scale = scale;
139
140     // When searching for a key probe a maximum of 1/4 of the buckets up to 1000 buckets.
141     hti->max_probe = ((1 << (hti->scale - 2)) / ENTRIES_PER_BUCKET) + 4;
142     if (hti->max_probe > MAX_BUCKETS_TO_PROBE) {
143         hti->max_probe = MAX_BUCKETS_TO_PROBE;
144     }
145
146     hti->ht = parent;
147
148     assert(hti->scale >= MIN_SCALE && hti->scale < 63); // size must be a power of 2
149     assert(sizeof(entry_t) * ENTRIES_PER_BUCKET % CACHE_LINE_SIZE == 0); // divisible into cache
150     assert((size_t)hti->table % CACHE_LINE_SIZE == 0); // cache aligned
151
152     return hti;
153 }
154
155 // Called when <hti> runs out of room for new keys.
156 //
157 // Initiates a copy by creating a larger hti_t and installing it in <hti->next>.
158 static void hti_start_copy (hti_t *hti) {
159     TRACE("h0", "hti_start_copy(hti %p scale %llu)", hti, hti->scale);
160
161     // heuristics to determine the size of the new table
162     uint64_t count = ht_count(hti->ht);
163     unsigned int new_scale = hti->scale;
164     new_scale += (count > (1 << (new_scale - 2))); // double size if more than 1/4 full
165     new_scale += (count > (1 << (new_scale - 2))); // double size again if more than 1/2 full
166
167     // Allocate the new table and attempt to install it.
168     hti_t *next = hti_alloc(hti->ht, new_scale);
169     hti_t *old_next = SYNC_CAS(&hti->next, NULL, next);
170     if (old_next != NULL) {
171         // Another thread beat us to it.
172         TRACE("h0", "hti_start_copy: lost race to install new hti; found %p", old_next, 0);
173         nbd_free(next);
174         return;
175     }
176     TRACE("h0", "hti_start_copy: new hti %p scale %llu", next, next->scale);
177 }
178
179 // Copy the key and value stored in <ht1_ent> (which must be an entry in <ht1>) to <ht2>. 
180 //
181 // Return 1 unless <ht1_ent> is already copied (then return 0), so the caller can account for the total
182 // number of entries left to copy.
183 static int hti_copy_entry (hti_t *ht1, volatile entry_t *ht1_ent, uint32_t key_hash, hti_t *ht2) {
184     TRACE("h2", "hti_copy_entry: entry %p to table %p", ht1_ent, ht2);
185     assert(ht1);
186     assert(ht1->next);
187     assert(ht2);
188     assert(ht1_ent >= ht1->table && ht1_ent < ht1->table + (1 << ht1->scale));
189     assert(key_hash == 0 || ht1->ht->key_type == NULL || (key_hash >> 16) == (ht1_ent->key >> 48));
190
191     uint64_t ht1_ent_val = ht1_ent->val;
192     if (EXPECT_FALSE(ht1_ent_val == COPIED_VALUE)) {
193         TRACE("h1", "hti_copy_entry: entry %p already copied to table %p", ht1_ent, ht2);
194         return FALSE; // already copied
195     }
196
197     // Kill empty entries.
198     if (EXPECT_FALSE(ht1_ent_val == DOES_NOT_EXIST)) {
199         uint64_t ht1_ent_val = SYNC_CAS(&ht1_ent->val, DOES_NOT_EXIST, COPIED_VALUE);
200         if (ht1_ent_val == DOES_NOT_EXIST) {
201             TRACE("h1", "hti_copy_entry: empty entry %p killed", ht1_ent, 0);
202             return TRUE;
203         }
204         if (ht1_ent_val == COPIED_VALUE) {
205             TRACE("h0", "hti_copy_entry: lost race to kill empty entry %p; the entry is already killed", ht1_ent, 0);
206             return FALSE; // another thread beat us to it
207         }
208         TRACE("h0", "hti_copy_entry: lost race to kill empty entry %p; the entry is not empty", ht1_ent, 0);
209     }
210
211     // Tag the value in the old entry to indicate a copy is in progress.
212     ht1_ent_val = SYNC_FETCH_AND_OR(&ht1_ent->val, TAG_VALUE(0));
213     TRACE("h2", "hti_copy_entry: tagged the value %p in old entry %p", ht1_ent_val, ht1_ent);
214     if (ht1_ent_val == COPIED_VALUE) {
215         TRACE("h1", "hti_copy_entry: entry %p already copied to table %p", ht1_ent, ht2);
216         return FALSE; // <value> was already copied by another thread.
217     }
218
219     // Install the key in the new table.
220     uint64_t ht1_ent_key = ht1_ent->key;
221     void *key = (ht1->ht->key_type == NULL) ? (void *)ht1_ent_key : GET_PTR(ht1_ent_key);
222
223     // The old table's dead entries don't need to be copied to the new table, but their keys need to be freed.
224     assert(COPIED_VALUE == TAG_VALUE(TOMBSTONE));
225     if (ht1_ent_val == TOMBSTONE) {
226         TRACE("h1", "hti_copy_entry: entry %p old value was deleted, now freeing key %p", ht1_ent, key);
227         if (EXPECT_FALSE(ht1->ht->key_type != NULL)) {
228             nbd_defer_free(key);
229         }
230         return TRUE; 
231     }
232
233     // We use 0 to indicate that <key_hash> is uninitiallized. Occasionally the key's hash will really be 0 and we
234     // waste time recomputing it every time. It is rare enough (1 in 65k) that it won't hurt performance. 
235     if (key_hash == 0) { 
236         key_hash = (ht1->ht->key_type == NULL) ? murmur32_8b(ht1_ent_key) : ht1->ht->key_type->hash(key);
237     }
238
239     int ht2_ent_is_empty;
240     volatile entry_t *ht2_ent = hti_lookup(ht2, key, key_hash, &ht2_ent_is_empty);
241     TRACE("h0", "hti_copy_entry: copy entry %p to entry %p", ht1_ent, ht2_ent);
242
243     // It is possible that there isn't any room in the new table either.
244     if (EXPECT_FALSE(ht2_ent == NULL)) {
245         TRACE("h0", "hti_copy_entry: no room in table %p copy to next table %p", ht2, ht2->next);
246         if (ht2->next == NULL) {
247             hti_start_copy(ht2); // initiate nested copy, if not already started
248         }
249         return hti_copy_entry(ht1, ht1_ent, key_hash, ht2->next); // recursive tail-call
250     }
251
252     if (ht2_ent_is_empty) {
253         uint64_t old_ht2_ent_key = SYNC_CAS(&ht2_ent->key, DOES_NOT_EXIST, ht1_ent_key);
254         if (old_ht2_ent_key != DOES_NOT_EXIST) {
255             TRACE("h0", "hti_copy_entry: lost race to CAS key %p into new entry; found %p",
256                     ht1_ent_key, old_ht2_ent_key);
257             return hti_copy_entry(ht1, ht1_ent, key_hash, ht2); // recursive tail-call
258         }
259     }
260
261     // Copy the value to the entry in the new table.
262     ht1_ent_val = STRIP_TAG(ht1_ent_val);
263     uint64_t old_ht2_ent_val = SYNC_CAS(&ht2_ent->val, DOES_NOT_EXIST, ht1_ent_val);
264
265     // If there is a nested copy in progress, we might have installed the key into a dead entry.
266     if (old_ht2_ent_val == COPIED_VALUE) {
267         TRACE("h0", "hti_copy_entry: nested copy in progress; copy %p to next table %p", ht2_ent, ht2->next);
268         return hti_copy_entry(ht1, ht1_ent, key_hash, ht2->next); // recursive tail-call
269     }
270
271     // Mark the old entry as dead.
272     ht1_ent->val = COPIED_VALUE;
273
274     // Update the count if we were the one that completed the copy.
275     if (old_ht2_ent_val == DOES_NOT_EXIST) {
276         TRACE("h0", "hti_copy_entry: key %p value %p copied to new entry", key, ht1_ent_val);
277         SYNC_ADD(&ht1->count, -1);
278         SYNC_ADD(&ht2->count, 1);
279         return TRUE;
280     }
281
282     TRACE("h0", "hti_copy_entry: lost race to install value %p in new entry; found value %p", 
283                 ht1_ent_val, old_ht2_ent_val);
284     return FALSE; // another thread completed the copy
285 }
286
287 // Compare <expected> with the existing value associated with <key>. If the values match then 
288 // replace the existing value with <new>. If <new> is DOES_NOT_EXIST, delete the value associated with 
289 // the key by replacing it with a TOMBSTONE.
290 //
291 // Return the previous value associated with <key>, or DOES_NOT_EXIST if <key> is not in the table
292 // or associated with a TOMBSTONE. If a copy is in progress and <key> has been copied to the next 
293 // table then return COPIED_VALUE. 
294 //
295 // NOTE: the returned value matches <expected> iff the set succeeds
296 //
297 // Certain values of <expected> have special meaning. If <expected> is CAS_EXPECT_EXISTS then any 
298 // real value matches (i.ent. not a TOMBSTONE or DOES_NOT_EXIST) as long as <key> is in the table. If
299 // <expected> is CAS_EXPECT_WHATEVER then skip the test entirely.
300 //
301 static uint64_t hti_cas (hti_t *hti, void *key, uint32_t key_hash, uint64_t expected, uint64_t new) {
302     TRACE("h1", "hti_cas: hti %p key %p", hti, key);
303     TRACE("h1", "hti_cas: value %p expect %p", new, expected);
304     assert(hti);
305     assert(!IS_TAGGED(new));
306     assert(key);
307
308     int is_empty;
309     volatile entry_t *ent = hti_lookup(hti, key, key_hash, &is_empty);
310
311     // There is no room for <key>, grow the table and try again.
312     if (ent == NULL) {
313         if (hti->next == NULL) {
314             hti_start_copy(hti);
315         }
316         return COPIED_VALUE;
317     }
318
319     // Install <key> in the table if it doesn't exist.
320     if (is_empty) {
321         TRACE("h0", "hti_cas: entry %p is empty", ent, 0);
322         if (expected != CAS_EXPECT_WHATEVER && expected != CAS_EXPECT_DOES_NOT_EXIST)
323             return DOES_NOT_EXIST;
324
325         // No need to do anything, <key> is already deleted.
326         if (new == DOES_NOT_EXIST)
327             return DOES_NOT_EXIST;
328
329         // Allocate <new_key>.
330         uint64_t new_key = (uint64_t)((hti->ht->key_type == NULL) ? key : hti->ht->key_type->clone(key));
331         if (EXPECT_FALSE(hti->ht->key_type != NULL)) {
332             // Combine <new_key> pointer with bits from its hash 
333             new_key = ((uint64_t)(key_hash >> 16) << 48) | new_key; 
334         }
335
336         // CAS the key into the table.
337         uint64_t old_ent_key = SYNC_CAS(&ent->key, DOES_NOT_EXIST, new_key);
338
339         // Retry if another thread stole the entry out from under us.
340         if (old_ent_key != DOES_NOT_EXIST) {
341             TRACE("h0", "hti_cas: lost race to install key %p in entry %p", new_key, ent);
342             TRACE("h0", "hti_cas: found %p instead of NULL", 
343                         (hti->ht->key_type == NULL) ? (void *)old_ent_key : GET_PTR(old_ent_key), 0);
344             if (hti->ht->key_type != NULL) {
345                 nbd_free(GET_PTR(new_key));
346             }
347             return hti_cas(hti, key, key_hash, expected, new); // tail-call
348         }
349         TRACE("h2", "hti_cas: installed key %p in entry %p", new_key, ent);
350     }
351
352     TRACE("h0", "hti_cas: entry for key %p is %p", 
353                 (hti->ht->key_type == NULL) ? (void *)ent->key : GET_PTR(ent->key), ent);
354
355     // If the entry is in the middle of a copy, the copy must be completed first.
356     uint64_t ent_val = ent->val;
357     if (EXPECT_FALSE(IS_TAGGED(ent_val))) {
358         if (ent_val != COPIED_VALUE) {
359             int did_copy = hti_copy_entry(hti, ent, key_hash, ((volatile hti_t *)hti)->next);
360             if (did_copy) {
361                 SYNC_ADD(&hti->num_entries_copied, 1);
362             }
363             TRACE("h0", "hti_cas: value in the middle of a copy, copy completed by %s", 
364                         (did_copy ? "self" : "other"), 0);
365         }
366         TRACE("h0", "hti_cas: value copied to next table, retry on next table", 0, 0);
367         return COPIED_VALUE;
368     }
369
370     // Fail if the old value is not consistent with the caller's expectation.
371     int old_existed = (ent_val != TOMBSTONE && ent_val != DOES_NOT_EXIST);
372     if (EXPECT_FALSE(expected != CAS_EXPECT_WHATEVER && expected != ent_val)) {
373         if (EXPECT_FALSE(expected != (old_existed ? CAS_EXPECT_EXISTS : CAS_EXPECT_DOES_NOT_EXIST))) {
374             TRACE("h1", "hti_cas: value %p expected by caller not found; found value %p",
375                         expected, ent_val);
376             return ent_val;
377         }
378     }
379
380     // No need to update if value is unchanged.
381     if ((new == DOES_NOT_EXIST && !old_existed) || ent_val == new) {
382         TRACE("h1", "hti_cas: old value and new value were the same", 0, 0);
383         return ent_val;
384     }
385
386     // CAS the value into the entry. Retry if it fails.
387     uint64_t v = SYNC_CAS(&ent->val, ent_val, new == DOES_NOT_EXIST ? TOMBSTONE : new);
388     if (EXPECT_FALSE(v != ent_val)) {
389         TRACE("h0", "hti_cas: value CAS failed; expected %p found %p", ent_val, v);
390         return hti_cas(hti, key, key_hash, expected, new); // recursive tail-call
391     }
392
393     // The set succeeded. Adjust the value count.
394     if (old_existed && new == DOES_NOT_EXIST) {
395         SYNC_ADD(&hti->count, -1);
396     } else if (!old_existed && new != DOES_NOT_EXIST) {
397         SYNC_ADD(&hti->count, 1);
398     }
399
400     // Return the previous value.
401     TRACE("h0", "hti_cas: CAS succeeded; old value %p new value %p", ent_val, new);
402     return ent_val;
403 }
404
405 //
406 static uint64_t hti_get (hti_t *hti, void *key, uint32_t key_hash) {
407     int is_empty;
408     volatile entry_t *ent = hti_lookup(hti, key, key_hash, &is_empty);
409
410     // When hti_lookup() returns NULL it means we hit the reprobe limit while
411     // searching the table. In that case, if a copy is in progress the key 
412     // might exist in the copy.
413     if (EXPECT_FALSE(ent == NULL)) {
414         if (((volatile hti_t *)hti)->next != NULL)
415             return hti_get(hti->next, key, key_hash); // recursive tail-call
416         return DOES_NOT_EXIST;
417     }
418
419     if (is_empty)
420         return DOES_NOT_EXIST;
421
422     // If the entry is being copied, finish the copy and retry on the next table.
423     uint64_t ent_val = ent->val;
424     if (EXPECT_FALSE(IS_TAGGED(ent_val))) {
425         if (EXPECT_FALSE(ent_val != COPIED_VALUE)) {
426             int did_copy = hti_copy_entry(hti, ent, key_hash, ((volatile hti_t *)hti)->next);
427             if (did_copy) {
428                 SYNC_ADD(&hti->num_entries_copied, 1);
429             }
430         }
431         return hti_get(((volatile hti_t *)hti)->next, key, key_hash); // tail-call
432     }
433
434     return (ent_val == TOMBSTONE) ? DOES_NOT_EXIST : ent_val;
435 }
436
437 //
438 uint64_t ht_get (hashtable_t *ht, void *key) {
439     uint32_t hash = (ht->key_type == NULL) ? murmur32_8b((uint64_t)key) : ht->key_type->hash(key);
440     return hti_get(ht->hti, key, hash);
441 }
442
443 //
444 uint64_t ht_cas (hashtable_t *ht, void *key, uint64_t expected_val, uint64_t new_val) {
445
446     TRACE("h2", "ht_cas: key %p ht %p", key, ht);
447     TRACE("h2", "ht_cas: expected val %p new val %p", expected_val, new_val);
448     assert(key != DOES_NOT_EXIST);
449     assert(!IS_TAGGED(new_val) && new_val != DOES_NOT_EXIST && new_val != TOMBSTONE);
450
451     hti_t *hti = ht->hti;
452
453     // Help with an ongoing copy.
454     if (EXPECT_FALSE(hti->next != NULL)) {
455         volatile entry_t *ent;
456         uint64_t limit; 
457         int num_copied = 0;
458         int x = hti->scan; 
459
460         TRACE("h1", "ht_cas: help copy. scan is %llu, size is %llu", x, 1<<hti->scale);
461         // Panic if we've been around the array twice and still haven't finished the copy.
462         int panic = (x >= (1 << (hti->scale + 1))); 
463         if (!panic) {
464             limit = ENTRIES_PER_COPY_CHUNK;
465
466             // Reserve some entries for this thread to copy. There is a race condition here because the
467             // fetch and add isn't atomic, but that is ok.
468             hti->scan = x + ENTRIES_PER_COPY_CHUNK; 
469
470             // <hti->scan> might be larger than the size of the table, if some thread stalls while 
471             // copying. In that case we just wrap around to the begining and make another pass through
472             // the table.
473             ent = hti->table + (x & MASK(hti->scale));
474         } else {
475             TRACE("h1", "ht_cas: help copy panic", 0, 0);
476             // scan the whole table
477             limit = (1 << hti->scale);
478             ent = hti->table;
479         }
480
481         // Copy the entries
482         for (int i = 0; i < limit; ++i) {
483             num_copied += hti_copy_entry(hti, ent++, 0, hti->next);
484             assert(ent <= hti->table + (1 << hti->scale));
485         }
486         if (num_copied != 0) {
487             SYNC_ADD(&hti->num_entries_copied, num_copied);
488         }
489
490         // Dispose of fully copied tables.
491         if (hti->num_entries_copied == (1 << hti->scale) || panic) {
492             assert(hti->next);
493             if (SYNC_CAS(&ht->hti, hti, hti->next) == hti) {
494                 nbd_defer_free(hti); 
495             }
496         }
497     }
498
499     uint64_t old_val;
500     uint32_t key_hash = (ht->key_type == NULL) ? murmur32_8b((uint64_t)key) : ht->key_type->hash(key);
501     while ((old_val = hti_cas(hti, key, key_hash, expected_val, new_val)) == COPIED_VALUE) {
502         assert(hti->next);
503         hti = hti->next;
504     }
505
506     return old_val == TOMBSTONE ? DOES_NOT_EXIST : old_val;
507 }
508
509 // Remove the value in <ht> associated with <key>. Returns the value removed, or DOES_NOT_EXIST if there was
510 // no value for that key.
511 uint64_t ht_remove (hashtable_t *ht, void *key) {
512     hti_t *hti = ht->hti;
513     uint64_t val;
514     uint32_t key_hash = (ht->key_type == NULL) ? murmur32_8b((uint64_t)key) : ht->key_type->hash(key);
515     do {
516         val = hti_cas(hti, key, key_hash, CAS_EXPECT_WHATEVER, DOES_NOT_EXIST);
517         if (val != COPIED_VALUE)
518             return val == TOMBSTONE ? DOES_NOT_EXIST : val;
519         assert(hti->next);
520         hti = hti->next;
521         assert(hti);
522     } while (1);
523 }
524
525 // Returns the number of key-values pairs in <ht>
526 uint64_t ht_count (hashtable_t *ht) {
527     hti_t *hti = ht->hti;
528     uint64_t count = 0;
529     while (hti) {
530         count += hti->count;
531         hti = hti->next; 
532     }
533     return count;
534 }
535
536 // Allocate and initialize a new hash table.
537 hashtable_t *ht_alloc (const datatype_t *key_type) {
538     hashtable_t *ht = nbd_malloc(sizeof(hashtable_t));
539     ht->key_type = key_type;
540     ht->hti = (hti_t *)hti_alloc(ht, MIN_SCALE);
541     return ht;
542 }
543
544 // Free <ht> and its internal structures.
545 void ht_free (hashtable_t *ht) {
546     hti_t *hti = ht->hti;
547     do {
548         for (uint32_t i = 0; i < (1 << hti->scale); ++i) {
549             assert(hti->table[i].val == COPIED_VALUE || !IS_TAGGED(hti->table[i].val));
550             if (ht->key_type != NULL && hti->table[i].key != DOES_NOT_EXIST) {
551                 nbd_free(GET_PTR(hti->table[i].key));
552             }
553         }
554         hti_t *next = hti->next;
555         nbd_free(hti);
556         hti = next;
557     } while (hti);
558     nbd_free(ht);
559 }
560
561 void ht_print (hashtable_t *ht) {
562     hti_t *hti = ht->hti;
563     while (hti) {
564         printf("hti:%p scale:%u count:%d copied:%d\n", hti, hti->scale, hti->count, hti->num_entries_copied);
565         for (int i = 0; i < (1 << hti->scale); ++i) {
566             volatile entry_t *ent = hti->table + i;
567             printf("[0x%x] %p:%p\n", i, (void *)ent->key, (void *)ent->val);
568             if (i > 30) {
569                 printf("...\n");
570                 break;
571             }
572         }
573         hti = hti->next;
574     }
575 }