]> pd.if.org Git - nbds/blobdiff - txn/txn.c
fix error in validation logic
[nbds] / txn / txn.c
index 013388e78973f0e435d9bff4b13727ecec98c8e0..6e6b7973703f9b5792e6dbef772a1c6ab0895be3 100644 (file)
--- a/txn/txn.c
+++ b/txn/txn.c
@@ -5,11 +5,12 @@
 #include "common.h"
 #include "txn.h"
 #include "mem.h"
+#include "skiplist.h"
 
 #define UNDETERMINED_VERSION 0
+#define ABORTED_VERSION      TAG_VALUE(0)
 #define INITIAL_WRITES_SIZE  4
 
-typedef enum { TXN_RUNNING, TXN_VALIDATING, TXN_VALIDATED, TXN_ABORTED } txn_state_t;
 typedef enum { UPDATE_TYPE_PUT, UPDATE_TYPE_DELETE } update_type_t;
 
 typedef struct update_rec update_rec_t;
@@ -18,150 +19,109 @@ struct update_rec {
     update_type_t type;
     uint64_t value;
     uint64_t version;
-    update_rec_t *prev; // a previous update
+    update_rec_t *next; // an earlier update
 };
 
 typedef struct write_rec {
-    const char *key;
+    void *key;
     update_rec_t *rec; 
 } write_rec_t;
 
 struct txn {
     uint64_t rv;
     uint64_t wv;
-    hash_table_t *ht;
+    map_t *map;
     write_rec_t *writes;
     uint32_t writes_size;
     uint32_t writes_count;
     uint32_t writes_scan;
-    txn_access_t access;
-    txn_isolation_t isolation;
-    txn_state_t state;
+    txn_type_e type;
+    txn_state_e state;
 };
 
-uint64_t GlobalVersion = 1;
-uint64_t MinActiveTxnVersion = 0;
+static uint64_t version_ = 1;
 
-static txn_state_t txn_validate (txn_t *txn);
+static txn_state_e txn_validate (txn_t *txn);
 
-update_rec_t *alloc_update_rec (void) {
-    update_rec_t *u = (update_rec_t *)nbd_malloc(sizeof(update_rec_t));
-    memset(u, 0, sizeof(update_rec_t));
-    return u;
-}
-
-txn_t *txn_begin (txn_access_t access, txn_isolation_t isolation, hash_table_t *ht) {
-    txn_t *txn = (txn_t *)nbd_malloc(sizeof(txn_t));
-    memset(txn, 0, sizeof(txn_t));
-    txn->access = access;
-    txn->isolation = isolation;
-    txn->rv = GlobalVersion;
-    txn->wv = UNDETERMINED_VERSION;
-    txn->state = TXN_RUNNING;
-    txn->ht = ht;
-    if (isolation != TXN_READ_ONLY) {
-        txn->writes = nbd_malloc(sizeof(*txn->writes) * INITIAL_WRITES_SIZE);
-        txn->writes_size = INITIAL_WRITES_SIZE;
-    }
-    return txn;
-}
-
-// Get most recent committed version prior to our read version.
-int64_t txn_ht_get (txn_t *txn, const char *key, uint32_t key_len) {
-
-    // Iterate through update records associated with <key> to find the latest committed version. 
-    // We can use the first matching version. Older updates always come later in the list.
-    update_rec_t *update = (update_rec_t *) ht_get(txn->ht, key, key_len);
-    for (; update != NULL; update = update->prev) {
-        uint64_t writer_version = update->version;
-        if (writer_version < txn->rv)
-            return update->value;
-
-        // If the version is tagged, it means that it is not a version number, but a pointer to an
-        // in progress transaction.
-        if (IS_TAGGED(update->version)) {
-            txn_t *writer = (txn_t *)STRIP_TAG(writer_version);
-
-            if (writer == txn)
-                return update->type == UPDATE_TYPE_DELETE ? DOES_NOT_EXIST : update->value;
-
-            // Skip updates from aborted transactions.
-            txn_state_t writer_state = writer->state;
-            if (EXPECT_FALSE(writer_state == TXN_ABORTED))
-                continue;
-
-            if (writer_state == TXN_VALIDATING) {
-                writer_state = txn_validate(writer);
-            }
+static map_t *active_ = NULL;
 
-            if (writer_state == TXN_VALIDATED && writer->wv <= txn->rv && writer->wv != UNDETERMINED_VERSION)
-                return update->type == UPDATE_TYPE_DELETE ? DOES_NOT_EXIST : update->value;
-        }
-    }
-    return DOES_NOT_EXIST;
+void txn_init (void) {
+    active_ = map_alloc(&sl_map_impl, NULL);
 }
 
-// Validate the updates for <key>. Validation fails for a key we have written to if there is a 
-// write committed newer than our read version.
-static txn_state_t txn_ht_validate_key (txn_t *txn, const char *key, uint32_t key_len) {
+// Validate the updates for <key>. Validation fails if there is a write-write conflict. That is if after our 
+// read version another transaction committed a change to an entry we are also trying to change.
+//
+// If we encounter a potential conflict with a transaction that is in the process of validating, we help it 
+// complete validating. It must be finished before we can decide to rollback or commit.
+//
+static txn_state_e tm_validate_key (txn_t *txn, void *key) {
     
-    update_rec_t *update = (update_rec_t *) ht_get(txn->ht, key, key_len);
-    for (; update != NULL; update = update->prev) {
-        uint64_t writer_version = update->version;
-        if (writer_version <= txn->rv)
-            return TXN_VALIDATED;
-
-        // If the version is tagged, it means it is a pointer to a transaction in progress.
-        if (IS_TAGGED(writer_version)) {
-
-            // Skip aborted transactions.
-            if (EXPECT_FALSE(writer_version == TAG_VALUE(0)))
-                continue;
-
-            // Skip our own updates.
-            txn_t *writer = (txn_t *)STRIP_TAG(writer_version);
-            if (writer == txn)
-                continue;
-
-            writer_version = writer->wv;
-            if (writer_version <= txn->rv && writer_version != UNDETERMINED_VERSION)
-                return TXN_VALIDATED;
-
-            txn_state_t writer_state = writer->state;
-            if (EXPECT_FALSE(writer_state == TXN_ABORTED))
+    update_rec_t *update = (update_rec_t *) map_get(txn->map, key);
+    for (; update != NULL; update = update->next) {
+
+        // If the update's version is not tagged it means the update is committed.
+        //
+        // We can stop at the first committed record we find that is at least as old as our read version. All 
+        // the other committed records following it will be older. And all the uncommitted records following it 
+        // will eventually conflict with it and abort.
+        if (!IS_TAGGED(update->version)) 
+            return (update->version <= txn->rv) ? TXN_VALIDATED : TXN_ABORTED;
+
+        // If the update's version is tagged then either the update was aborted or the the version number is 
+        // actually a pointer to a running transaction's txn_t.
+
+        // Skip aborted transactions.
+        if (EXPECT_FALSE(update->version == ABORTED_VERSION))
+            continue;
+
+        // The update's transaction is still in progress. Access its txn_t.
+        txn_t *writer = (txn_t *)STRIP_TAG(update->version);
+        if (writer == txn)
+            continue; // Skip our own updates.
+        txn_state_e writer_state = writer->state;
+
+        // Any running transaction will only be able to aquire a wv greater than ours. A transaction changes its 
+        // state to validating before aquiring a wv. We can ignore an unvalidated transaction if its version is
+        // greater than ours. See next comment below for why. 
+        if (writer_state == TXN_RUNNING)
+            continue; 
+        
+        // If <writer> has a later version than us we can safely ignore its updates. It will not commit until
+        // we have completed validation (in order to remain non-blocking it will help us validate if necessary). 
+        // This protocol ensures a deterministic resolution to every conflict and avoids infinite ping-ponging 
+        // between validating two conflicting transactions.
+        if (writer_state == TXN_VALIDATING) {
+            if (writer->wv > txn->wv)
                 continue;
-
-            // Help validate <writer> if it is a committing transaction that might cause us to 
-            // abort. However, if the <writer> has a later version than us we can safely ignore its
-            // updates. This protocol ensures a deterministic resolution to every conflict, and 
-            // avoids infinite ping-ponging between validating two conflicting transactions.
-            if (writer_state == TXN_VALIDATING && (writer_version < txn->wv || 
-                                                   writer_version == UNDETERMINED_VERSION)) {
-                writer_state = txn_validate(writer);
-            }
-
-            if (writer_state == TXN_VALIDATED)
-                return TXN_ABORTED;
+            // Help <writer> commit. We need to know if <writer> aborts or commits before we can decide what to
+            // do. But we don't want to block, so we assist.
+            writer_state = txn_validate(writer);
         }
 
-        return TXN_ABORTED;
+        // Skip updates from aborted transactions.
+        if (writer_state == TXN_ABORTED)
+            continue;
+
+        assert(writer_state == TXN_VALIDATED);
+        return (writer->wv <= txn->rv) ? TXN_VALIDATED : TXN_ABORTED;
     }
 
     return TXN_VALIDATED;
 }
 
-static txn_state_t txn_validate (txn_t *txn) {
+static txn_state_e txn_validate (txn_t *txn) {
     int i;
     switch (txn->state) {
 
         case TXN_VALIDATING:
             if (txn->wv == UNDETERMINED_VERSION) {
-                uint64_t wv = SYNC_ADD(&GlobalVersion, 1);
+                uint64_t wv = SYNC_ADD(&version_, 1);
                 SYNC_CAS(&txn->wv, UNDETERMINED_VERSION, wv);
             }
 
             for (i = 0; i < txn->writes_count; ++i) {
-                txn_state_t s = txn_ht_validate_key(txn, txn->writes[i].key, strlen(txn->writes[i].key));
+                txn_state_e s = tm_validate_key(txn, txn->writes[i].key);
                 if (s == TXN_ABORTED) {
                     txn->state = TXN_ABORTED;
                     break;
@@ -183,39 +143,143 @@ static txn_state_t txn_validate (txn_t *txn) {
     return txn->state;
 }
 
+static update_rec_t *alloc_update_rec (void) {
+    update_rec_t *u = (update_rec_t *)nbd_malloc(sizeof(update_rec_t));
+    memset(u, 0, sizeof(update_rec_t));
+    return u;
+}
+
+txn_t *txn_begin (txn_type_e type, map_t *map) {
+    txn_t *txn = (txn_t *)nbd_malloc(sizeof(txn_t));
+    memset(txn, 0, sizeof(txn_t));
+    txn->type = type;
+    txn->wv = UNDETERMINED_VERSION;
+    txn->state = TXN_RUNNING;
+    txn->map = map;
+    if (type != TXN_READ_ONLY) {
+        txn->writes = nbd_malloc(sizeof(*txn->writes) * INITIAL_WRITES_SIZE);
+        txn->writes_size = INITIAL_WRITES_SIZE;
+    }
+
+    // aquire the read version for txn. must be careful to avoid a race
+    do {
+        txn->rv = version_;
+
+        uint64_t old_count;
+        uint64_t temp = 0;
+        do {
+            old_count = temp;
+            temp = (uint64_t)map_cas(active_, (void *)txn->rv, old_count, old_count + 1);
+        } while (temp != old_count);
+
+        if (txn->rv == version_)
+            break;
+
+        temp = 1;
+        do {
+            old_count = temp;
+            temp = map_cas(active_, (void *)txn->rv, old_count, old_count - 1);
+        } while (temp != old_count);
+    } while (1);
+
+    return txn;
+}
+
 void txn_abort (txn_t *txn) {
 
     int i;
     for (i = 0; i < txn->writes_count; ++i) {
         update_rec_t *update = (update_rec_t *)txn->writes[i].rec;
-        update->version = TAG_VALUE(0);
+        update->version = ABORTED_VERSION;
     }
 
     nbd_defer_free(txn->writes);
     nbd_defer_free(txn);
 }
 
-txn_state_t txn_commit (txn_t *txn) {
+txn_state_e txn_commit (txn_t *txn) {
 
     assert(txn->state == TXN_RUNNING);
     txn->state = TXN_VALIDATING;
-    txn_state_t state = txn_validate(txn);
+    txn_state_e state = txn_validate(txn);
 
     // Detach <txn> from its updates.
-    uint64_t wv = (txn->state == TXN_ABORTED) ? TAG_VALUE(0) : txn->wv;
+    uint64_t wv = (txn->state == TXN_ABORTED) ? ABORTED_VERSION : txn->wv;
     int i;
     for (i = 0; i < txn->writes_count; ++i) {
         update_rec_t *update = (update_rec_t *)txn->writes[i].rec;
         update->version = wv;
     }
 
+    /*
+    // Lower the reference count for <txn>'s read version
+    uint64_t temp = 1;
+    uint64_t old_count;
+    do {
+        old_count = temp;
+        temp = map_cas(active_, (void *)txn->rv, old_count, old_count - 1);
+    } while (old_count != temp);
+    if (old_count == 0 && version_ != txn->rv) {
+        map_remove(active_, (void *)txn->rv);
+    }
+    */
+
     nbd_defer_free(txn->writes);
     nbd_defer_free(txn);
 
     return state;
 }
 
-void txn_ht_put (txn_t *txn, const char *key, uint32_t key_len, int64_t value) {
+// Get most recent committed version prior to our read version.
+uint64_t tm_get (txn_t *txn, void *key) {
+
+    // Iterate through update records associated with <key> to find the latest committed version prior to our
+    // read version. 
+    update_rec_t *update = (update_rec_t *) map_get(txn->map, key);
+    for (; update != NULL; update = update->next) {
+
+        // If the update's version is not tagged it means the update is committed.
+        if (!IS_TAGGED(update->version)) {
+            if (update->version <= txn->rv)
+                return update->value;
+            continue;
+        }
+
+        // If the update's version is tagged then either the update was aborted or the the version number is 
+        // actually a pointer to a running transaction's txn_t.
+
+        // Skip updates from aborted transactions.
+        if (EXPECT_FALSE(update->version == ABORTED_VERSION))
+            continue;
+
+        // The update's transaction is still in progress. Access its txn_t.
+        txn_t *writer = (txn_t *)STRIP_TAG(update->version);
+        if (writer == txn) // found our own update
+            return update->type == UPDATE_TYPE_DELETE ? DOES_NOT_EXIST : update->value;
+
+        txn_state_e writer_state = writer->state;
+        if (writer_state == TXN_RUNNING)
+            continue; 
+
+        if (writer_state == TXN_VALIDATING) {
+            if (writer->wv > txn->rv)
+                continue;
+            writer_state = txn_validate(writer);
+        }
+
+        // Skip updates from aborted transactions.
+        if (writer_state == TXN_ABORTED)
+            continue;
+
+        assert(writer_state == TXN_VALIDATED);
+        if (writer->wv > txn->rv)
+            continue;
+        return  update->value;
+    }
+    return DOES_NOT_EXIST;
+}
+
+void tm_set (txn_t *txn, void *key, uint64_t value) {
 
     // create a new update record
     update_rec_t *update = alloc_update_rec();
@@ -224,11 +288,11 @@ void txn_ht_put (txn_t *txn, const char *key, uint32_t key_len, int64_t value) {
     update->version = TAG_VALUE((uint64_t)txn);
 
     // push the new update record onto <key>'s update list
-    int64_t update_prev;
+    uint64_t update_prev;
     do {
-        update->prev = (update_rec_t *) ht_get(txn->ht, key, key_len);
-        update_prev = (int64_t)update->prev;
-    } while (ht_compare_and_set(txn->ht, key, key_len, update_prev, (int64_t)update) != update_prev);
+        update->next = (update_rec_t *) map_get(txn->map, key);
+        update_prev = (uint64_t)update->next;
+    } while (map_cas(txn->map, key, update_prev, (uint64_t)update) != update_prev);
 
     // add <key> to the write set for commit-time validation
     if (txn->writes_count == txn->writes_size) {
@@ -240,11 +304,3 @@ void txn_ht_put (txn_t *txn, const char *key, uint32_t key_len, int64_t value) {
     txn->writes[i].key = key;
     txn->writes[i].rec = update;
 }
-
-#ifdef MAKE_txn_test
-#include "runtime.h"
-int main (void) {
-    nbd_init();
-    return 0;
-}
-#endif//txn_test