]> pd.if.org Git - nbds/blobdiff - struct/list.c
separate tests out into their own files
[nbds] / struct / list.c
index 2fad6ee340bff01ca7c7b4c65584d7551a619b92..29784a9dc61ba2f01286827e9b3e4cec2912b475 100644 (file)
  */
 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
-#include <sys/time.h>
 
 #include "common.h"
-#include "lwt.h"
+#include "struct.h"
 #include "mem.h"
 
-#define NUM_ITERATIONS 10000000
-
-#define PLACE_MARK(x) (((size_t)(x))|1)
-#define CLEAR_MARK(x) (((size_t)(x))&~(size_t)1)
-#define IS_MARKED(x)  ((size_t)(x))&1
-
 typedef struct node {
+    uint64_t key;
+    uint64_t value;
     struct node *next;
-    int key;
 } node_t;
 
-typedef struct list {
-    node_t head[1];
-    node_t last;
-} list_t;
-
-static void list_node_init (node_t *item, int key) {
-    memset(item, 0, sizeof(node_t));
-    item->key = key;
-}
+struct ll {
+    node_t *head;
+};
 
-node_t *list_node_alloc (int key) {
+static node_t *node_alloc (uint64_t key, uint64_t value) {
     node_t *item = (node_t *)nbd_malloc(sizeof(node_t));
-    list_node_init(item, key);
+    memset(item, 0, sizeof(node_t));
+    item->key   = key;
+    item->value = value;
     return item;
 }
 
-list_t *list_alloc (void) {
-    list_t *list = (list_t *)nbd_malloc(sizeof(list_t));
-    list_node_init(list->head, INT_MIN);
-    list_node_init(&list->last, INT_MAX);
-    list->head->next = &list->last;
-    return list;
+list_t *ll_alloc (void) {
+    list_t *ll = (list_t *)nbd_malloc(sizeof(list_t));
+    ll->head = node_alloc((uint64_t)-1, 0);
+    ll->head->next = NULL;
+    return ll;
 }
 
-static void find_pred_and_item (node_t **pred_ptr, node_t **item_ptr, list_t *list, int key) {
-    node_t *pred = list->head;
-    node_t *item = list->head->next; // head is never removed
-    TRACE("l3", "find_pred_and_item: searching for key %llu in list (head is %p)", key, pred);
-#ifndef NDEBUG
-    int count = 0;
-#endif
-    do {
-        // skip removed items
-        node_t *other, *next = item->next;
-        TRACE("l3", "find_pred_and_item: visiting item %p (next is %p)", item, next);
-        while (EXPECT_FALSE(IS_MARKED(next))) {
-            
-            // assist in unlinking partially removed items
-            if ((other = SYNC_CAS(&pred->next, item, CLEAR_MARK(next))) != item)
-            {
-                TRACE("l3", "find_pred_and_item: failed to unlink item from pred %p, pred's next pointer was changed to %p", pred, other);
-                return find_pred_and_item(pred_ptr, item_ptr, list, key); // retry
+static node_t *find_pred (node_t **pred_ptr, list_t *ll, uint64_t key, int help_remove) {
+    node_t *pred = ll->head;
+    node_t *item = pred->next;
+    TRACE("l3", "find_pred: searching for key %p in ll (head is %p)", key, pred);
+
+    while (item != NULL) {
+        node_t *next = item->next;
+        TRACE("l3", "find_pred: visiting item %p (next %p)", item, next);
+        TRACE("l3", "find_pred: key %p", item->key, item->value);
+
+        // Marked items are logically removed, but not unlinked yet.
+        while (EXPECT_FALSE(IS_TAGGED(next))) {
+
+            // Skip over partially removed items.
+            if (!help_remove) {
+                item = (node_t *)STRIP_TAG(item->next);
+                if (EXPECT_FALSE(item == NULL))
+                    break;
+                next = item->next;
+                continue;
             }
 
-            assert(count++ < 18);
-            item = (node_t *)CLEAR_MARK(next);
-            next = item->next;
-            TRACE("l3", "find_pred_and_item: unlinked item, %p is the new item (next is %p)", item, next);
+            // Unlink partially removed items.
+            node_t *other;
+            if ((other = SYNC_CAS(&pred->next, item, STRIP_TAG(next))) == item) {
+                item = (node_t *)STRIP_TAG(next);
+                if (EXPECT_FALSE(item == NULL))
+                    break;
+                next = item->next;
+                TRACE("l3", "find_pred: unlinked item %p from pred %p", item, pred);
+                TRACE("l3", "find_pred: now item is %p next is %p", item, next);
+
+                // The thread that completes the unlink should free the memory.
+                nbd_defer_free(other);
+            } else {
+                TRACE("l3", "find_pred: lost race to unlink from pred %p; its link changed to %p", pred, other);
+                if (IS_TAGGED(other))
+                    return find_pred(pred_ptr, ll, key, help_remove); // retry
+                item = other;
+                if (EXPECT_FALSE(item == NULL))
+                    break;
+                next = item->next;
+            }
         }
 
+        if (EXPECT_FALSE(item == NULL))
+            break;
+
+        // If we reached the key (or passed where it should be), we found the right predesssor
         if (item->key >= key) {
-            *pred_ptr = pred;
-            *item_ptr = item;
-            TRACE("l3", "find_pred_and_item: key found, returning pred %p and item %p", pred, item);
-            return;
+            TRACE("l3", "find_pred: found pred %p item %p", pred, item);
+            if (pred_ptr != NULL) {
+                *pred_ptr = pred;
+            }
+            return item;
         }
 
-        assert(count++ < 18);
         pred = item;
         item = next;
 
-    } while (1);
+    }
+
+    // <key> is not in <ll>.
+    if (pred_ptr != NULL) {
+        *pred_ptr = pred;
+    }
+    return NULL;
 }
 
-int list_insert (list_t *list, node_t *item) {
-    TRACE("l3", "list_insert: inserting %p (with key %llu)", item, item->key);
-    node_t *pred, *next, *other = (node_t *)-1;
+// 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, uint64_t key) {
+    TRACE("l3", "ll_lookup: searching for key %p in ll %p", key, ll);
+    node_t *item = find_pred(NULL, ll, key, FALSE);
+
+    // If we found an <item> matching the <key> return its value.
+    return (item && item->key == key) ? item->value : DOES_NOT_EXIST;
+}
+
+// Insert the <key>, if it doesn't already exist in <ll>
+uint64_t ll_add (list_t *ll, uint64_t key, uint64_t value) {
+    TRACE("l3", "ll_add: inserting key %p value %p", key, value);
+    node_t *pred;
+    node_t *item = NULL;
     do {
-        if (other != (node_t *)-1) {
-            TRACE("l3", "list_insert: failed to swap item into list; pred's next was changed to %p", other, 0);
-        }
-        find_pred_and_item(&pred, &next, list, item->key);
+        node_t *next = find_pred(&pred, ll, key, TRUE);
 
-        // fail if item already exists in list
-        if (next->key == item->key)
-        {
-            TRACE("l3", "list_insert: insert failed item with key already exists %p", next, 0);
-            return 0;
+        // If a node matching <key> already exists in <ll>, return its value.
+        if (next != NULL && next->key == key) {
+            TRACE("l3", "ll_add: there is already an item %p (value %p) with the same key", next, next->value);
+            if (EXPECT_FALSE(item != NULL)) { nbd_free(item); }
+            return next->value;
         }
 
+        TRACE("l3", "ll_add: attempting to insert item between %p and %p", pred, next);
+        if (EXPECT_TRUE(item == NULL)) { item = node_alloc(key, value); }
         item->next = next;
-        TRACE("l3", "list_insert: attempting to insert item between %p and %p", pred, next);
-
-    } while ((other = __sync_val_compare_and_swap(&pred->next, next, item)) != next);
-
-    TRACE("l3", "list_insert: insert was successful", 0, 0);
+        node_t *other = SYNC_CAS(&pred->next, next, item);
+        if (other == next) {
+            TRACE("l3", "ll_add: successfully inserted item %p", item, 0);
+            return DOES_NOT_EXIST; // success
+        }
+        TRACE("l3", "ll_add: failed to change pred's link: expected %p found %p", next, other);
 
-    // success
-    return 1;
+    } while (1);
 }
 
-node_t *list_remove (list_t *list, int key) {
-    node_t *pred, *item, *next;
-
-    TRACE("l3", "list_remove: removing item with key %llu", key, 0);
-    find_pred_and_item(&pred, &item, list, key);
-    if (item->key != key)
-    {
-        TRACE("l3", "list_remove: remove failed, key does not exist in list", 0, 0);
-        return NULL;
+uint64_t ll_remove (list_t *ll, uint64_t key) {
+    TRACE("l3", "ll_remove: removing item with key %p from ll %p", key, ll);
+    node_t *pred;
+    node_t *item = find_pred(&pred, ll, key, TRUE);
+    if (item == NULL || item->key != key) {
+        TRACE("l3", "ll_remove: remove failed, an item with a matching key does not exist in the ll", 0, 0);
+        return DOES_NOT_EXIST;
     }
 
-    // Mark <item> removed, must be atomic. If multiple threads try to remove the 
-    // same item only one of them should succeed
-    next = item->next;
-    node_t *other = (node_t *)-1;
-    if (IS_MARKED(next) || (other = __sync_val_compare_and_swap(&item->next, next, PLACE_MARK(next))) != next) {
-        if (other == (node_t *)-1) {
-            TRACE("l3", "list_remove: retry; %p is already marked for removal (it's next pointer is %p)", item, next);
-        } else {
-            TRACE("l3", "list_remove: retry; failed to mark %p for removal; it's next pointer was %p, but changed to %p", next, other);
-        }
-        return list_remove(list, key); // retry
+    // Mark <item> removed. This must be atomic. If multiple threads try to remove the same item
+    // only one of them should succeed.
+    if (EXPECT_FALSE(IS_TAGGED(item->next))) {
+        TRACE("l3", "ll_remove: %p is already marked for removal by another thread", item, 0);
+        return DOES_NOT_EXIST;
     }
-
-    // Remove <item> from list
-    TRACE("l3", "list_remove: link item's pred %p to it's successor %p", pred, next);
-    if ((other = __sync_val_compare_and_swap(&pred->next, item, next)) != item) {
-        TRACE("l3", "list_remove: link failed; pred's link changed from %p to %p", item, other);
-
-        // make sure item gets unlinked before returning it
-        node_t *d1, *d2;
-        find_pred_and_item(&d1, &d2, list, key);
-    } else {
-        TRACE("l3", "list_remove: link succeeded; pred's link changed from %p to %p", item, next);
+    node_t *next = SYNC_FETCH_AND_OR(&item->next, TAG);
+    if (EXPECT_FALSE(IS_TAGGED(next))) {
+        TRACE("l3", "ll_remove: lost race -- %p is already marked for removal by another thread", item, 0);
+        return DOES_NOT_EXIST;
     }
 
-    return item;
+    uint64_t value = item->value;
+
+    // Unlink <item> from <ll>.
+    TRACE("l3", "ll_remove: link item's pred %p to it's successor %p", pred, next);
+    node_t *other;
+    if ((other = SYNC_CAS(&pred->next, item, next)) != item) {
+        TRACE("l3", "ll_remove: unlink failed; pred's link changed from %p to %p", item, other);
+        // By marking the item earlier, we logically removed it. It is safe to leave the item.
+        // Another thread will finish physically removing it from the ll.
+        return value;
+    } 
+
+    // The thread that completes the unlink should free the memory.
+    nbd_defer_free(item); 
+    return value;
 }
 
-void list_print (list_t *list) {
+void ll_print (list_t *ll) {
     node_t *item;
-    item = list->head;
+    item = ll->head->next;
     while (item) {
-        printf("%d ", item->key);
+        printf("0x%llx ", item->key);
         fflush(stdout);
         item = item->next;
     }
     printf("\n");
 }
-
-#ifdef MAKE_list_test
-#include <errno.h>
-#include <pthread.h>
-#include "runtime.h"
-
-static volatile int wait_;
-static long num_threads_;
-static list_t *list_;
-
-void *worker (void *arg) {
-    int id = (int)(size_t)arg;
-
-    unsigned int rand_seed = id+1;//rdtsc_l();
-
-    // Wait for all the worker threads to be ready.
-    __sync_fetch_and_add(&wait_, -1);
-    do {} while (wait_); 
-    __asm__ __volatile__("lfence"); 
-
-    int i;
-    for (i = 0; i < NUM_ITERATIONS/num_threads_; ++i) {
-        int n = rand_r(&rand_seed);
-        int key = (n & 0xF) + 1;
-        if (n & (1 << 8)) {
-            node_t *item = list_node_alloc(key);
-            int success = list_insert(list_, item);
-            if (!success) {
-                nbd_free(item); 
-            }
-        } else {
-            node_t *item = list_remove(list_, key);
-            if (item) {
-                nbd_defer_free(item);
-            }
-        }
-
-        rcu_update();
-    }
-
-    return NULL;
-}
-
-int main (int argc, char **argv) {
-    nbd_init();
-    //lwt_set_trace_level("m0l0");
-
-    char* program_name = argv[0];
-    pthread_t thread[MAX_NUM_THREADS];
-
-    if (argc > 2) {
-        fprintf(stderr, "Usage: %s num_threads\n", program_name);
-        return -1;
-    }
-
-    num_threads_ = 2;
-    if (argc == 2)
-    {
-        errno = 0;
-        num_threads_ = strtol(argv[1], NULL, 10);
-        if (errno) {
-            fprintf(stderr, "%s: Invalid argument for number of threads\n", program_name);
-            return -1;
-        }
-        if (num_threads_ <= 0) {
-            fprintf(stderr, "%s: Number of threads must be at least 1\n", program_name);
-            return -1;
-        }
-        if (num_threads_ > MAX_NUM_THREADS) {
-            fprintf(stderr, "%s: Number of threads cannot be more than %d\n", program_name, MAX_NUM_THREADS);
-            return -1;
-        }
-    }
-
-    list_ = list_alloc();
-
-    struct timeval tv1, tv2;
-    gettimeofday(&tv1, NULL);
-
-    __asm__ __volatile__("sfence"); 
-    wait_ = num_threads_;
-
-    int i;
-    for (i = 0; i < num_threads_; ++i) {
-        int rc = nbd_thread_create(thread + i, i, worker, (void*)(size_t)i);
-        if (rc != 0) { perror("pthread_create"); return rc; }
-    }
-
-    for (i = 0; i < num_threads_; ++i) {
-        pthread_join(thread[i], NULL);
-    }
-
-    gettimeofday(&tv2, NULL);
-    int ms = (int)(1000000*(tv2.tv_sec - tv1.tv_sec) + tv2.tv_usec - tv1.tv_usec) / 1000;
-    printf("Th:%ld Time:%dms\n", num_threads_, ms);
-    list_print(list_);
-    lwt_dump("lwt.out");
-
-    return 0;
-}
-#endif//list_test