]> pd.if.org Git - nbds/blobdiff - struct/list.c
generic interface for map-like data structures
[nbds] / struct / list.c
diff --git a/struct/list.c b/struct/list.c
deleted file mode 100644 (file)
index 5849247..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,294 +0,0 @@
-/* 
- * Written by Josh Dybnis and released to the public domain, as explained at
- * http://creativecommons.org/licenses/publicdomain
- *
- * Harris-Michael lock-free list-based set
- * http://www.research.ibm.com/people/m/michael/spaa-2002.pdf
- */
-#include <stdio.h>
-#include <string.h>
-
-#include "common.h"
-#include "struct.h"
-#include "nstring.h"
-#include "mem.h"
-
-typedef struct node {
-    nstring_t *key;
-    uint64_t val;
-    struct node *next;
-} node_t;
-
-struct ll {
-    node_t *head;
-};
-
-static node_t *node_alloc (const void *key_data, uint32_t key_len, uint64_t val) {
-    node_t *item = (node_t *)nbd_malloc(sizeof(node_t));
-    memset(item, 0, sizeof(node_t));
-    // If <key_len> is -1 it indicates <key_data> is an integer and not a pointer
-    item->key = (key_len == (unsigned)-1) 
-              ? (void *)TAG_VALUE(key_data) 
-              : ns_alloc(key_data, key_len); 
-    item->val = val;
-    return item;
-}
-
-static void node_free (node_t *item) {
-    if (!IS_TAGGED(item->key)) {
-        nbd_free(item->key);
-    }
-    nbd_free(item);
-}
-
-static void node_defer_free (node_t *item) {
-    if (!IS_TAGGED(item->key)) {
-        nbd_defer_free(item->key);
-    }
-    nbd_defer_free(item);
-}
-
-list_t *ll_alloc (void) {
-    list_t *ll = (list_t *)nbd_malloc(sizeof(list_t));
-    ll->head = node_alloc(" ", 0, 0);
-    ll->head->next = NULL;
-    return ll;
-}
-
-static int find_pred (node_t **pred_ptr, node_t **item_ptr, list_t *ll, const void *key_data, uint32_t key_len, int help_remove) {
-    node_t *pred = ll->head;
-    node_t *item = pred->next;
-    TRACE("l2", "find_pred: searching for key %p in ll (head is %p)", key_data, pred);
-
-    while (item != NULL) {
-        node_t *next = item->next;
-
-        // A tag means an item is logically removed but not physically unlinked yet.
-        while (EXPECT_FALSE(IS_TAGGED(next))) {
-
-            // Skip over logically removed items.
-            if (!help_remove) {
-                item = (node_t *)STRIP_TAG(item->next);
-                if (EXPECT_FALSE(item == NULL))
-                    break;
-                TRACE("l3", "find_pred: skipping marked item %p (next is %p)", item, next);
-                next = item->next;
-                continue;
-            }
-
-            // Unlink logically removed items.
-            node_t *other;
-            TRACE("l3", "find_pred: unlinking marked item %p next is %p", item, next);
-            if ((other = SYNC_CAS(&pred->next, item, STRIP_TAG(next))) == item) {
-                TRACE("l2", "find_pred: unlinked item %p from pred %p", item, pred);
-                item = (node_t *)STRIP_TAG(next);
-                if (EXPECT_FALSE(item == NULL))
-                    break;
-                next = item->next;
-                TRACE("l3", "find_pred: now current item is %p next is %p", item, next);
-
-                // The thread that completes the unlink should free the memory.
-                node_defer_free(other);
-            } else {
-                TRACE("l2", "find_pred: lost a race to unlink item %p from pred %p", item, pred);
-                TRACE("l2", "find_pred: pred's link changed to %p", other, 0);
-                if (IS_TAGGED(other))
-                    return find_pred(pred_ptr, item_ptr, ll, key_data, key_len, help_remove); // retry
-                item = other;
-                if (EXPECT_FALSE(item == NULL))
-                    break;
-                next = item->next;
-            }
-        }
-
-        if (EXPECT_FALSE(item == NULL))
-            break;
-
-        TRACE("l3", "find_pred: visiting item %p (next is %p)", item, next);
-        TRACE("l4", "find_pred: key %p val %p", STRIP_TAG(item->key), item->val);
-
-        // A tagged key is an integer, otherwise it is a pointer to a string
-        int d;
-        if (IS_TAGGED(item->key)) {
-            d = (STRIP_TAG(item->key) - (uint64_t)key_data);
-        } else {
-            int item_key_len = item->key->len;
-            int len = (key_len < item_key_len) ? key_len : item_key_len;
-            d = memcmp(item->key->data, key_data, len);
-            if (d == 0) { d = item_key_len - key_len; }
-        }
-
-        // If we reached the key (or passed where it should be), we found the right predesssor
-        if (d >= 0) {
-            if (pred_ptr != NULL) {
-                *pred_ptr = pred;
-            }
-            *item_ptr = item;
-            if (d == 0) {
-                TRACE("l2", "find_pred: found matching item %p in list, pred is %p", item, pred);
-                return TRUE;
-            } 
-            TRACE("l2", "find_pred: found proper place for key %p in list, pred is %p", key_data, pred);
-            return FALSE;
-        }
-
-        pred = item;
-        item = next;
-    }
-
-    // <key> is not in <ll>.
-    if (pred_ptr != NULL) {
-        *pred_ptr = pred;
-    }
-    *item_ptr = NULL;
-    TRACE("l2", "find_pred: reached end of list. last item is %p", pred, 0);
-    return FALSE;
-}
-
-// Fast find. Do not help unlink partially removed nodes and do not return the found item's predecessor.
-uint64_t ll_lookup (list_t *ll, const void *key_data, uint32_t key_len) {
-    TRACE("l1", "ll_lookup: searching for key %p in list %p", key_data, ll);
-    node_t *item;
-    int found = find_pred(NULL, &item, ll, key_data, key_len, FALSE);
-
-    // If we found an <item> matching the key return its value.
-    if (found) {
-        uint64_t val = item->val;
-        if (val != DOES_NOT_EXIST) {
-            TRACE("l1", "ll_lookup: found item %p. val %p. returning item", item, item->val);
-            return val;
-        }
-    }
-
-    TRACE("l1", "ll_lookup: no item in the list matched the key", 0, 0);
-    return DOES_NOT_EXIST;
-}
-
-uint64_t ll_cas (list_t *ll, const void *key_data, uint32_t key_len, uint64_t expectation, uint64_t new_val) {
-    TRACE("l1", "ll_cas: key %p list %p", key_data, ll);
-    TRACE("l1", "ll_cas: expectation %p new value %p", expectation, new_val);
-    ASSERT((int64_t)new_val > 0);
-
-    do {
-        node_t *pred, *old_item;
-        if (!find_pred(&pred, &old_item, ll, key_data, key_len, TRUE)) {
-
-            // There was not an item in the list that matches the key. 
-            if (EXPECT_FALSE((int64_t)expectation > 0 || expectation == EXPECT_EXISTS)) {
-                TRACE("l1", "ll_cas: the expectation was not met, the list was not changed", 0, 0);
-                return DOES_NOT_EXIST; // failure
-            }
-
-            ASSERT(expectation == EXPECT_DOES_NOT_EXIST || expectation == EXPECT_WHATEVER);
-
-            // Create a new item and insert it into the list.
-            TRACE("l2", "ll_cas: attempting to insert item between %p and %p", pred, pred->next);
-            node_t *new_item = node_alloc(key_data, key_len, new_val);
-            node_t *next = new_item->next = old_item;
-            node_t *other = SYNC_CAS(&pred->next, next, new_item);
-            if (other == next) {
-                TRACE("l1", "ll_cas: successfully inserted new item %p", new_item, 0);
-                return DOES_NOT_EXIST; // success
-            }
-
-            // Lost a race. Failed to insert the new item into the list.
-            TRACE("l1", "ll_cas: lost a race. CAS failed. expected pred's link to be %p but found %p", next, other);
-            node_free(new_item);
-            continue; // retry
-        }
-
-        // Found an item in the list that matches the key.
-        uint64_t old_item_val = old_item->val;
-        do {
-            // If the item's value is DOES_NOT_EXIST it means another thread removed the node out from under us.
-            if (EXPECT_FALSE(old_item_val == DOES_NOT_EXIST)) {
-                TRACE("l2", "ll_cas: lost a race, found an item but another thread removed it. retry", 0, 0);
-                break; // retry
-            }
-
-            if (EXPECT_FALSE(expectation == EXPECT_DOES_NOT_EXIST)) {
-                TRACE("l1", "ll_cas: found an item %p in the list that matched the key. the expectation was "
-                        "not met, the list was not changed", old_item, old_item_val);
-                return old_item_val; // failure
-            }
-
-            // Use a CAS and not a SWAP. If the node is in the process of being removed and we used a SWAP, we could
-            // replace DOES_NOT_EXIST with our value. Then another thread that is updating the value could think it
-            // succeeded and return our value even though we indicated that the node has been removed. If the CAS 
-            // fails it means another thread either removed the node or updated its value.
-            uint64_t ret_val = SYNC_CAS(&old_item->val, old_item_val, new_val);
-            if (ret_val == old_item_val) {
-                TRACE("l1", "ll_cas: the CAS succeeded. updated the value of the item", 0, 0);
-                return ret_val; // success
-            }
-            TRACE("l2", "ll_cas: lost a race. the CAS failed. another thread changed the item's value", 0, 0);
-
-            old_item_val = ret_val;
-        } while (1);
-    } while (1);
-}
-
-uint64_t ll_remove (list_t *ll, const void *key_data, uint32_t key_len) {
-    TRACE("l1", "ll_remove: removing item with key %p from list %p", key_data, ll);
-    node_t *pred;
-    node_t *item;
-    int found = find_pred(&pred, &item, ll, key_data, key_len, TRUE);
-    if (!found) {
-        TRACE("l1", "ll_remove: remove failed, an item with a matching key does not exist in the list", 0, 0);
-        return DOES_NOT_EXIST;
-    }
-
-    // Mark <item> removed. This must be atomic. If multiple threads try to remove the same item
-    // only one of them should succeed.
-    node_t *next;
-    node_t *old_next = item->next;
-    do {
-        next = old_next;
-        old_next = SYNC_CAS(&item->next, next, TAG_VALUE(next));
-        if (IS_TAGGED(old_next)) {
-            TRACE("l1", "ll_remove: lost a race -- %p is already marked for removal by another thread", item, 0);
-            return DOES_NOT_EXIST;
-        }
-    } while (next != old_next);
-    TRACE("l2", "ll_remove: logically removed item %p", item, 0);
-    ASSERT(IS_TAGGED(item->next));
-
-    // This has to be an atomic swap in case another thread is updating the item while we are removing it. 
-    uint64_t val = SYNC_SWAP(&item->val, DOES_NOT_EXIST); 
-    TRACE("l2", "ll_remove: replaced item's val %p with DOES_NOT_EXIT", val, 0);
-
-    // Unlink <item> from <ll>. If we lose a race to another thread just back off. It is safe to leave the
-    // item logically removed for a later call (or some other thread) to physically unlink. By marking the
-    // item earlier, we logically removed it. 
-    TRACE("l2", "ll_remove: unlink the item by linking its pred %p to its successor %p", pred, next);
-    node_t *other;
-    if ((other = SYNC_CAS(&pred->next, item, next)) != item) {
-        TRACE("l1", "ll_remove: unlink failed; pred's link changed from %p to %p", item, other);
-        return val;
-    } 
-
-    // The thread that completes the unlink should free the memory.
-    node_defer_free(item); 
-    TRACE("l1", "ll_remove: successfully unlinked item %p from the list", item, 0);
-    return val;
-}
-
-void ll_print (list_t *ll) {
-    node_t *item;
-    item = ll->head->next;
-    while (item) {
-        node_t *next = item->next;
-        if (IS_TAGGED(item)) {
-            printf("*");
-        }
-        printf("%p:", item);
-        if (IS_TAGGED(item->key)) {
-            printf("0x%llx ", STRIP_TAG(item->key));
-        } else {
-            printf("%s ", (char *)item->key->data);
-        }
-        fflush(stdout);
-        item = (node_t *)STRIP_TAG(next);
-    }
-    printf("\n");
-}