Compare commits
44
Commits
292421d970
...
main
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
 krosh
|
4ebf8fe4a8 | ||
|
krosh
|
fe2edcea5c | ||
|
krosh
|
1cca8e5c88 | ||
|
krosh
|
e38d1365cd | ||
|
krosh
|
9e9c99fc2b | ||
|
krosh
|
87b588f63e | ||
|
krosh
|
8a53f2186b | ||
|
krosh
|
1fac5b277d | ||
|
krosh
|
7106d0c9ea | ||
|
krosh
|
f86537626a | ||
|
krosh
|
548159e5ea | ||
|
krosh
|
b1806cda5e | ||
|
krosh
|
e7836fdf31 | ||
|
krosh
|
45033e7f6d | ||
|
krosh
|
8c25773fcc | ||
|
krosh
|
7b5fa1864b | ||
|
krosh
|
be1fcd06b5 | ||
|
krosh
|
9f3b01f445 | ||
|
krosh
|
74e3c9d6d3 | ||
|
krosh
|
4eb56ae891 | ||
|
krosh
|
60ffed1f6f | ||
|
krosh
|
6fe66fa1ba | ||
|
krosh
|
d33caacfef | ||
|
krosh
|
0b7f6ea13a | ||
|
krosh
|
f4c170058e | ||
|
krosh
|
ac894a86b4 | ||
|
krosh
|
53332b0f62 | ||
|
krosh
|
a5e583f600 | ||
|
krosh
|
8b65eb5e37 | ||
|
krosh
|
39b4673421 | ||
|
krosh
|
4ed05f2061 | ||
|
krosh
|
ebb00ee69f | ||
|
krosh
|
eda5e3454a | ||
|
krosh
|
3ecc491022 | ||
|
krosh
|
3efd0bf037 | ||
|
krosh
|
69151d54dd | ||
|
krosh
|
da43582394 | ||
|
krosh
|
e8d99cf676 | ||
|
krosh
|
97353ebddc | ||
|
krosh
|
8fa1b39d12 | ||
|
krosh
|
6584a628ce | ||
|
krosh
|
1c9a9be086 | ||
|
krosh
|
f0a952c083 | ||
|
krosh
|
4bd99cf68f |
@@ -1,3 +1,4 @@
|
||||
BasedOnStyle: Google
|
||||
IndentWidth: 2
|
||||
BracedInitializerIndentWidth: 2
|
||||
ColumnLimit: 100
|
||||
+44
-28
@@ -1,35 +1,51 @@
|
||||
## original set.c
|
||||
# Результаты APT-RPM тестов
|
||||
|
||||
| command | average_seconds | run1_seconds | run2_seconds | run3_seconds | exit_status |
|
||||
| :-------------------------- | :-------------: | :----------: | :----------: | :----------: | ----------: |
|
||||
| -s check | 1.570747 | 1.621496 | 1.545001 | 1.545744 | 0 |
|
||||
| -s autoremove | 2.294502 | 2.312574 | 2.287133 | 2.283798 | 0 |
|
||||
| -s install rpm-build | 2.108121 | 2.142784 | 2.093474 | 2.088105 | 0 |
|
||||
| -s install openuds-server | 8.028098 | 8.147214 | 8.001140 | 7.935940 | 0 |
|
||||
| -s install password-store | 3.373377 | 3.396943 | 3.361290 | 3.361899 | 0 |
|
||||
| --enable-upgrade -s upgrade | 33.915979 | 33.895262 | 33.770192 | 34.082484 | 100 |
|
||||
| -s dist-upgrade | 88.722136 | 95.484250 | 85.808085 | 84.874073 | 100 |
|
||||
Коэффициент считается как отношение времени базовой реализации к времени проверяемой реализации. Значение больше `1×` означает ускорение, меньше `1×` — замедление.
|
||||
|
||||
- `original set.c` - код текущего `lib/set.c` в `rpm`/`rpm-build`
|
||||
- `set9.c` - drop-in замена оригинального `lib/set.c`.
|
||||
|
||||
## original set.c w/out optimizations
|
||||
|
||||
| command | average_seconds | run1_seconds | run2_seconds | run3_seconds | exit_status |
|
||||
| :-------------------------- | :-------------: | :----------: | :----------: | :----------: | ----------: |
|
||||
| -s check | 4.217343 | 4.310882 | 4.179343 | 4.161804 | 0 |
|
||||
| -s autoremove | 4.884413 | 4.876135 | 4.882347 | 4.894757 | 0 |
|
||||
| -s install rpm-build | 4.634789 | 4.652499 | 4.623077 | 4.628792 | 0 |
|
||||
| -s install openuds-server | 12.704538 | 12.640266 | 12.975482 | 12.497867 | 0 |
|
||||
| -s install password-store | 8.560463 | 8.561515 | 8.557596 | 8.562277 | 0 |
|
||||
| --enable-upgrade -s upgrade | 36.271838 | 35.511443 | 35.908641 | 37.395430 | 100 |
|
||||
| -s dist-upgrade | 90.550086 | 94.702198 | 92.174160 | 84.773901 | 100 |
|
||||
функция `decode_set` идёт по пути функций:
|
||||
|
||||
1. `decode_base62`
|
||||
2. `decode_golomb`
|
||||
3. `decode_delta`
|
||||
|
||||
| command | user, с | system, с | user+system, с |
|
||||
| :-------------------------- | -------: | --------: | -------------: |
|
||||
| `-s check` | 1.320000 | 0.050000 | 1.370000 |
|
||||
| `-s autoremove` | 1.626667 | 0.050000 | 1.676667 |
|
||||
| `-s install rpm-build` | 2.913333 | 0.070000 | 2.983333 |
|
||||
| `-s install openuds-server` | 5.526667 | 0.100000 | 5.626667 |
|
||||
| `-s install password-store` | 2.940000 | 0.070000 | 3.010000 |
|
||||
|
||||
## original set.c
|
||||
|
||||
функция `decode_set` идёт по пути функций:
|
||||
|
||||
1. `decode_base62_golomb`
|
||||
2. `decode_delta`
|
||||
|
||||
Коэффициенты посчитаны относительно `original set.c w/out optimizations`.
|
||||
|
||||
| command | user, с | system, с | user+system, с | коэфф. user | коэфф. user+system |
|
||||
| :-------------------------- | -------: | --------: | -------------: | ----------: | -----------------: |
|
||||
| `-s check` | 0.453333 | 0.033333 | 0.486666 | 2.912× | 2.815× |
|
||||
| `-s autoremove` | 0.763333 | 0.040000 | 0.803333 | 2.131× | 2.087× |
|
||||
| `-s install rpm-build` | 1.210000 | 0.050000 | 1.260000 | 2.408× | 2.368× |
|
||||
| `-s install openuds-server` | 3.746667 | 0.080000 | 3.826667 | 1.475× | 1.470× |
|
||||
| `-s install password-store` | 1.233333 | 0.050000 | 1.283333 | 2.384× | 2.345× |
|
||||
|
||||
## set9.c
|
||||
|
||||
| command | average_seconds | run1_seconds | run2_seconds | run3_seconds | exit_status |
|
||||
| :-------------------------- | :-------------: | :----------: | :----------: | :----------: | ----------: |
|
||||
| -s check | 1.550342 | 1.596307 | 1.532768 | 1.521950 | 0 |
|
||||
| -s autoremove | 2.200188 | 2.237645 | 2.185378 | 2.177540 | 0 |
|
||||
| -s install rpm-build | 2.031055 | 2.045757 | 2.023173 | 2.024234 | 0 |
|
||||
| -s install openuds-server | 7.580058 | 7.572994 | 7.582557 | 7.584622 | 0 |
|
||||
| -s install password-store | 3.337012 | 3.367696 | 3.309826 | 3.333514 | 0 |
|
||||
| --enable-upgrade -s upgrade | 31.494775 | 31.535714 | 31.585522 | 31.363090 | 100 |
|
||||
| -s dist-upgrade | 85.326580 | 85.389775 | 85.604566 | 84.985398 | 100 |
|
||||
Переписанная реализация `set.c`. Коэффициенты посчитаны относительно `original set.c`.
|
||||
|
||||
| command | user, с | system, с | user+system, с | коэфф. user | коэфф. user+system |
|
||||
| :-------------------------- | -------: | --------: | -------------: | ----------: | -----------------: |
|
||||
| `-s check` | 0.503333 | 0.040000 | 0.543333 | 0.901× | 0.896× |
|
||||
| `-s autoremove` | 0.810000 | 0.040000 | 0.850000 | 0.942× | 0.945× |
|
||||
| `-s install rpm-build` | 1.283333 | 0.050000 | 1.333333 | 0.943× | 0.945× |
|
||||
| `-s install openuds-server` | 3.896667 | 0.083333 | 3.980000 | 0.962× | 0.961× |
|
||||
| `-s install password-store` | 1.310000 | 0.050000 | 1.360000 | 0.941× | 0.944× |
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,189 @@
|
||||
# Исследование и улучшение механизма работы `set`-строк в ALT RPM
|
||||
|
||||
Ориентир на 700 слов, 9к символов
|
||||
(!!!)/(???) - дополнить/уточнить
|
||||
всё ещё куда-то надо включить "хэш клёвый, но медленный, вот тесты"
|
||||
Проверить, чтобы всё, что нужно в `это` попало
|
||||
|
||||
## 1. Зачем нужны set-строки
|
||||
|
||||
Обычная зависимость от версии библиотеки не гарантирует, что в ней остались все нужные программе символы: символ можно удалить, не сменив SONAME, а одинаковые SONAME могут скрывать разные наборы экспортов. Поэтому ALT RPM использует версии зависимостей вида `set:<encoded-set>`. Для `Provides` такая строка описывает символы, предоставляемые библиотекой, а для `Requires` - символы, которые конкретный потребитель требует от неё. В такой конфигурации сравниваются не номера версий, а включение множеств: все хэши символов из `Requires` должны присутствовать в `Provides`.
|
||||
Гарантия вероятностная, поскольку вместо полноценных имён символов хранятся усечённые хэши, но ответ "символ отсутствует", когда он есть мы не получим
|
||||
|
||||
## 2. Структура set-строки
|
||||
|
||||
set-строка формируется следующим образом:
|
||||
|
||||
1. Список символов формируется автодепами `rpm-build`.
|
||||
2. По количеству `Provides` символов (`cnt`) вычисляется `bpp` - количество бит до которых обрезается хэш символа при формировании строки. (!!!)
|
||||
3. Для каждого символа считается хэш-функция (используется Jenkins OAAT), хэш обрезается до `bpp` бит.
|
||||
4. Массив хэшей сортируются, повторы удаляются.
|
||||
5. Абсолютные значения заменяются дельтами между значениями
|
||||
6. Для кодировки Golomb-Rice вычисляется параметр `Mshift=bpp - log2(cnt) - 1`.
|
||||
7. Массив дельт сжимаются кодировкой Golomb-Rice.
|
||||
8. Битовый поток преобразуется в Base62-строку.
|
||||
|
||||
Примечание: при формировании set-строки для `req` символов, `bpp` вычисляется по количеству `prov` символов в актуальной (???) версии библиотеки для избежания сильного усечения хэшей при небольшом количестве требуемых символов.
|
||||
|
||||
Итоговая строка выглядит следующим образом:
|
||||
|
||||
```text
|
||||
set:<bpp_char><Mshift_char><base62 строка>
|
||||
```
|
||||
|
||||
```text
|
||||
bpp_char = bpp - 7 + 'a'
|
||||
Mshift_char = Mshift - 7 + 'a'
|
||||
```
|
||||
|
||||
Краткая схема:
|
||||
|
||||
```
|
||||
массив строк
|
||||
| (Jenkins OAAT)
|
||||
v
|
||||
массив усечённых хэшей
|
||||
| (qsort)
|
||||
v
|
||||
отсортированный массив хэшей
|
||||
| (вычисление разницы между элементами)
|
||||
v
|
||||
массив delta
|
||||
| (Rice-Golomb преобразование)
|
||||
v
|
||||
битовый массив
|
||||
| (base62 преобразование)
|
||||
v
|
||||
set-строка
|
||||
```
|
||||
|
||||
### Механизм сравнения set-строк
|
||||
|
||||
Для проверки включения множества символов `req` в множество `prov` необходимо выполнить обратное декодирование следующим образом:
|
||||
|
||||
```
|
||||
set-строка
|
||||
| (обратное base62 преобразование)
|
||||
v
|
||||
битовый массив
|
||||
| (обратное Rice-Golomb преобразование)
|
||||
v
|
||||
массив delta
|
||||
| (вычисление изначальных значений)
|
||||
v
|
||||
массив усечённых хэшей (отсортированный)
|
||||
```
|
||||
|
||||
Значения хэшей в массивах приводятся к минимальному `bpp` из двух set-строк (сохраняется отсортированность и дистинктивность(???)).
|
||||
|
||||
После получения отсортированных массивов хэшей из set-строк, включение символов (а точнее их усечённых хэш-значений) одного множества во второе проверить не составляет труда.
|
||||
|
||||
## 3. Практическая реализация
|
||||
|
||||
Несмотря на описанную структуру set-строки, на практике в текущем `lib/set.c` применяется множество оптимизаций и улучшений, направленных на ускорение работы `rpmsetcmp(const char *set1, const char *set2)` (функции, выдающей результат включения множеств). Рассмотрим основные из них.
|
||||
|
||||
### 3.1. Слитый декодер
|
||||
|
||||
Вместо описанной выше последовательности декодирования set-строк применяется функция, объединяющая этапы `base62` и `golomb`.
|
||||
|
||||
`decode_base62_golomb()` - оптимизированная версия стадий `decode_base62` и `decode_golomb`. Функция считывает сразу по два байта, с помощью пре-compiled таблицы преобразует их в битовую последовательность, набирая блоки до 24 бит, после декодирует по `Rice-Golomb`.
|
||||
|
||||
Благодаря такому подходу удаётся ускорить работу алгоритма на сравнении строк в ~2 раза. (!!!)
|
||||
|
||||
### 3.2. Кэширование `Provides` set-строк
|
||||
|
||||
При передачи первого параметра (`const char *set1`) в функцию сравнения set-строк (`rpmsetcmp()`), set-строка кэшируется.
|
||||
Используется простой LRU кэш (массив размером `256`), который сохраняет fingerprint оригинальной set-строки, саму set-строку и декодированный массив хэшей.
|
||||
|
||||
При cache_hit элемент смещается на первую позицию, а при первом попадании попадает на позицию `min(243, len(cache))`.
|
||||
|
||||
Очевидным недостатком такого подхода является:
|
||||
|
||||
1. Малый размер кэша
|
||||
при увеличении размера кэша до 512 элементов, производительность увеличилась на X% (!!!)
|
||||
|
||||
2. Затраты на `realloc` при cache_hit
|
||||
из-за хранения элементов кэша как массив (а не списком, например), после каждого попадания кэша приходится смещать до 255 записей.
|
||||
|
||||
### 3.3. Быстрое сравнение включения множеств символов
|
||||
|
||||
После получения отсортированных и усечённых до одинакового `bpp` масивов хэшей, необходимо проверить включение множеств. Отметим, что множество `req` символов будет, как правило, разреженным относительно множества `prov` символов.
|
||||
|
||||
`lib/set.c` делает это с помощью макроса `IFLT4`(`IFLT8`).
|
||||
|
||||
Данный макрос отвечает за быстрые прыжки на 4(8) элементов массива, и последующее уточнение на 2(4), 1(2) и 0(1) элемента, пока не найдём позицию, где `hash_arr1[i] <= hash_arr2[j] > hash_arr1[i+1]`.
|
||||
|
||||
Макрос `IFLT8` с первоначальным прыжком на 8 элементов выбирается при `len(hash_arr1) >= 16 * len(hash_arr2)`. В остальных случаях используется макрос `IFLT4`.
|
||||
|
||||
Из недостатков данного способа выделяется фиксированная длина прыжка, которую имеет смысл увеличивать пропорционально `len(hash_arr1) / len(hash_arr2)`.
|
||||
|
||||
## 4. Дальнейшие оптимизации
|
||||
|
||||
(???) Говорить ли про python-реализацию вовсе
|
||||
|
||||
Текущая реализация `lib/set.c` трудночитаемая и труднопонимаемая, а также не содержит некоторых оптимизаций, которые могли бы сильнее ускорить работу библиотеки.
|
||||
|
||||
В связи с этим, было принято решение о реимплементации кода с сохранением совместимости к текущему формату set-строк.
|
||||
|
||||
### 4.1. Слитый энкодер
|
||||
|
||||
В прошлом разделе говорилось о ускорении работы функции `rpmsetcmp()`, однако для части кода отвечающей за создание set-строк как таковых оптимизаций не существует.
|
||||
Поэтому энкодер в новой версии пропускает стадию создания битового масива и напрямую декодирует base62 строки в массив delta.
|
||||
|
||||
### 4.2. Общая память под строки
|
||||
|
||||
Для улучшения encode составляющей также была изменена работа с памятью под символы. В новой версии вместо множества указателей на строки, под каждый из которых требуется свой `malloc`, введён единый указатель, в котором хранятся все символы последовательно, а индекс начала каждого из символа хранится отдельно.
|
||||
|
||||
Это позволяет снизить часть расходов на `malloc`.
|
||||
|
||||
### 4.3. Radix sort
|
||||
|
||||
Вместо `qsort` при сортировке хэшей символов теперь используется `radix sort` на количестве элементов массива >128. (при <=128 остаётся `qsort`)
|
||||
|
||||
### 4.4. Изменённый кэш
|
||||
|
||||
Кэш претерпел множество изменений, т.к. давал сильный прирост в скорости (!!!)
|
||||
|
||||
1. Изменён размер до 512 значений.
|
||||
2. Добавлен кэш также и для `req` set-строк. Теперь порядок аргументов не имеет значения для производительности.
|
||||
3. Кэш теперь строится на списках, а не на массиве, благодаря чему более нет затрат на `realloc` при cache hit.
|
||||
|
||||
### 4.5. Изменённый декодер
|
||||
|
||||
Оставляя изначальную идею слитого декодера, была написана его реимлементация, использующая более простую логику, но использующая 64-битные блоки, а также упрощённую precompiled таблицу. (???) если есть результаты ускорения, сюда надо
|
||||
|
||||
### 4.6. Тесты производительности
|
||||
|
||||
Для проверки производительности сравнивались две локальные сборки `librpm`: исходная реализация и версия с описанными изменениями. Замеры выполнялись на одинаковых симуляционных командах `apt-get`.
|
||||
|
||||
Коэффициент считается как отношение времени исходной реализации к времени изменённой. Значение больше `1` - ускорение, меньше `1` - замедление.
|
||||
|
||||
| Команда | `set.c` user, с | `set.c` system, с | `set9.c` user, с | `set9.c` system, с | Ускорение по user | Ускорение по user+system |
|
||||
| --------------------------- | --------------: | ----------------: | ---------------: | -----------------: | ----------------: | -----------------------: |
|
||||
| `-s check` | 0.453 | 0.033 | 0.503 | 0.040 | 0.901× | 0.896× |
|
||||
| `-s autoremove` | 0.763 | 0.040 | 0.810 | 0.040 | 0.942× | 0.945× |
|
||||
| `-s install rpm-build` | 1.210 | 0.050 | 1.283 | 0.050 | 0.943× | 0.945× |
|
||||
| `-s install openuds-server` | 3.747 | 0.080 | 3.897 | 0.083 | 0.962× | 0.961× |
|
||||
| `-s install password-store` | 1.233 | 0.050 | 1.310 | 0.050 | 0.941× | 0.944× |
|
||||
|
||||
## 5. Прочие исследования
|
||||
|
||||
В данной главе собраны исследования, которые не вошли непосредственно в реализацию новой версии, однако важны своими идеями и результатами.
|
||||
|
||||
### 5.1. Реализация без промежуточной кодировки хэшей
|
||||
|
||||
Первое направление - отказаться от `delta` и `Golomb-Rice` и хранить отсортированные усечённые хэши почти напрямую. Заметная часть времени при сравнении тратится на декодирование set-строки. Если сделать строку дешевле в декодировании, можно получить выигрыш на холодном сравнении и проигрыш в длине строки.
|
||||
|
||||
(!!!) Результаты теста
|
||||
|
||||
Также было рассмотрено исользование `Roaring Bitmap`, однако его эффективность достигается для плотных множеств, что не актуально при работе с хэш-функциями.
|
||||
|
||||
### 5.2. Тестирование коллизий хэш-функций
|
||||
|
||||
Отдельно проверялась идея заменить `Jenkins OAAT` на более современную хэш-функцию. По скорости на длинных строках Jenkins действительно проигрывает (!!!)
|
||||
|
||||
Однако при тестировании коллизий оказалость, что все три функции на вероятностной побитовой карте показывают близкие к "идеальным" результаты. (!!!)
|
||||
|
||||
## 6. Итоги
|
||||
|
||||
(нужны ли..)
|
||||
@@ -0,0 +1,210 @@
|
||||
|
||||
\author{Дмитрий Гудов}
|
||||
|
||||
% Город
|
||||
\city{Москва}
|
||||
|
||||
% Организация
|
||||
\affiliation{ALT Linux}
|
||||
|
||||
% Название проекта, которому посвящён доклад (необязательно,
|
||||
% но желательно).
|
||||
% \projecttitle{set-строки в rpm}
|
||||
% Сайт(ы) проекта
|
||||
\projecturl{\url{https://github.com/kr0sh512/alt-rpm-set-version}}
|
||||
|
||||
\title{Исследование и улучшение механизма работы \texttt{set}-строк в ALT RPM}
|
||||
\maketitle
|
||||
|
||||
\begin{abstract}
|
||||
В ALT RPM версии зависимостей \texttt{set:} кодируют множества ELF-символов и
|
||||
позволяют проверять совместимость библиотек точнее, чем по одному SONAME.
|
||||
В работе разобраны формат строк и оптимизации исходного \texttt{lib/set.c},
|
||||
описана совместимая реимплементация \texttt{set9.c} и приведены результаты её
|
||||
проверки на метаданных Sisyphus и в симуляциях APT. Отдельно рассмотрены
|
||||
несовместимые альтернативные форматы и замена хэш-функции.
|
||||
\end{abstract}
|
||||
|
||||
\keywords{ALT RPM, ELF-символы, set:version, Golomb--Rice}
|
||||
|
||||
\begingroup
|
||||
\setlength{\emergencystretch}{3em}
|
||||
|
||||
\section*{1. Зачем нужны set-строки}
|
||||
|
||||
Обычная зависимость от версии библиотеки не гарантирует, что в ней остались все нужные программе символы: символ можно удалить, не сменив SONAME, а одинаковые SONAME могут скрывать разные наборы экспортов. Поэтому ALT RPM использует версии зависимостей вида \texttt{set:<encoded-set>}. Для \texttt{Provides} такая строка описывает символы, предоставляемые библиотекой, а для \texttt{Requires} --- символы, которые конкретный потребитель требует от неё. В такой конфигурации сравниваются не номера версий, а включение множеств: все хэши символов из \texttt{Requires} должны присутствовать в \texttt{Provides}.
|
||||
|
||||
Гарантия вероятностная, поскольку вместо полных имён символов хранятся усечённые хэши. Ложное отрицание невозможно: совпадающее имя всегда даёт то же хэш-значение. Возможны ложные положительные результаты, если разные имена имеют одинаковый усечённый хэш.
|
||||
|
||||
\section*{2. Структура set-строки}
|
||||
|
||||
Set-строка формируется следующим образом:
|
||||
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item Список символов формируется автодепами \texttt{rpm-build}. Для \texttt{Provides} это отфильтрованные экспортируемые базовые имена ELF-символов; для \texttt{Requires} \texttt{ldd --bindings} связывает сильные неопределённые символы с конкретной библиотекой.
|
||||
\item Для каждого имени вычисляется Jenkins OAAT; при формировании строки оставляются младшие \texttt{bpp} бит хэша. Допустимый диапазон \texttt{bpp} --- от 10 до 32.
|
||||
\item Массив хэшей сортируется, повторы удаляются, а абсолютные значения заменяются дельтами между соседними значениями.
|
||||
\item Для кодирования Golomb--Rice вычисляется параметр \texttt{Mshift = bpp - log2(cnt) - 1}; затем он ограничивается диапазоном 7--31 так, чтобы \texttt{Mshift < bpp}.
|
||||
\item Массив дельт сжимается кодировкой Golomb--Rice, а битовый поток преобразуется в Base62-строку.
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
При формировании строки \texttt{Requires} точность \texttt{bpp} выбирается по числу символов соответствующей предоставляющей библиотеки, а не по числу требуемых символов. Это сохраняет одинаковую точность представления для обеих сторон зависимости и уменьшает риск коллизий в малом множестве \texttt{Requires}.
|
||||
|
||||
Итоговая строка имеет вид:
|
||||
|
||||
\begin{verbatim}
|
||||
set:<bpp_char><Mshift_char><base62-полезная нагрузка>
|
||||
\end{verbatim}
|
||||
|
||||
\begin{verbatim}
|
||||
bpp_char = bpp - 7 + 'a'
|
||||
Mshift_char = Mshift - 7 + 'a'
|
||||
\end{verbatim}
|
||||
|
||||
Краткая схема:
|
||||
|
||||
\begin{verbatim}
|
||||
массив строк
|
||||
| (Jenkins OAAT)
|
||||
v
|
||||
массив усечённых хэшей -- сортировка и удаление повторов
|
||||
| (разности соседних значений)
|
||||
v
|
||||
массив дельт
|
||||
| (преобразование Golomb--Rice)
|
||||
v
|
||||
битовый поток
|
||||
| (Base62)
|
||||
v
|
||||
set-строка
|
||||
\end{verbatim}
|
||||
|
||||
\subsection*{Механизм сравнения set-строк}
|
||||
|
||||
Для проверки включения множества символов \texttt{Requires} в множество \texttt{Provides} выполняется обратное декодирование:
|
||||
|
||||
\begin{verbatim}
|
||||
set-строка
|
||||
| (обратное Base62-преобразование)
|
||||
v
|
||||
битовый поток
|
||||
| (обратное преобразование Golomb--Rice)
|
||||
v
|
||||
массив дельт
|
||||
| (накопление дельт)
|
||||
v
|
||||
отсортированный массив усечённых хэшей
|
||||
\end{verbatim}
|
||||
|
||||
Если точности строк различаются, значения приводятся к минимальному \texttt{bpp} из двух строк. После проекции сохраняются сортировка и уникальность: части массива по разные стороны удаляемого старшего бита сливаются с удалением повторов. Затем включение одного отсортированного множества усечённых хэш-значений в другое проверяется линейным проходом с пропусками.
|
||||
|
||||
\section*{3. Практическая реализация}
|
||||
|
||||
Несмотря на описанную структуру set-строки, в текущем \texttt{lib/set.c} применяется множество оптимизаций, направленных на ускорение \texttt{rpmsetcmp(const char *set1, const char *set2)}. В рабочем вызове первым аргументом передаётся \texttt{Provides}, вторым --- \texttt{Requires}; результат \texttt{1} означает строгое включение первого множества во второе, \texttt{0} --- равенство, а \texttt{-1} и \texttt{-2} --- обратное включение и несравнимость соответственно.
|
||||
|
||||
\subsection*{3.1. Слитый декодер}
|
||||
|
||||
Вместо последовательного декодирования Base62 и Golomb--Rice применяется функция \texttt{decode\_base62}\allowbreak\texttt{\_golomb()}, объединяющая оба этапа. Она считывает Base62-полезную нагрузку парами символов, с помощью заранее вычисленной таблицы получает биты, накапливает блоки до 24 бит и сразу декодирует значения Golomb--Rice. После этого восстанавливаются абсолютные значения из дельт.
|
||||
|
||||
Роль этой оптимизации подтверждается отдельной контрольной серией: вариант без оптимизированного декодера расходовал в APT-симуляциях в 1,47--2,82 раза больше суммарного процессорного времени, чем исходный \texttt{set.c}.
|
||||
|
||||
\subsection*{3.2. Кэширование \texttt{Provides} set-строк}
|
||||
|
||||
При передаче первого параметра в \texttt{rpmsetcmp()} его строка кэшируется. Исходная реализация использует массив из 256 записей, содержащих короткий отпечаток, исходную строку и декодированный массив хэшей; совпадение отпечатка подтверждается полным сравнением строки. При попадании запись перемещается в начало двумя вызовами \texttt{memmove()}; при заполнении кэша последняя запись освобождается, а новая помещается в позицию 243. Поэтому этот кэш близок к LRU, но не является строгим LRU.
|
||||
|
||||
Кэшируется только первый операнд, а второй декодируется при каждом сравнении. Следовательно, попадание в кэш устраняет не всё сравнение, а только повторное декодирование \texttt{Provides}; нормализация \texttt{bpp} также выполняется заново.
|
||||
|
||||
\subsection*{3.3. Быстрое сравнение включения множеств символов}
|
||||
|
||||
После получения отсортированных и приведённых к одинаковому \texttt{bpp} массивов хэшей необходимо проверить включение множеств. Как правило, множество \texttt{Requires} разрежено относительно \texttt{Provides}. Для этого \texttt{lib/set.c} использует макросы \texttt{IFLT4} и \texttt{IFLT8}: они делают прыжки на 4 или 8 элементов и уточняют позицию меньшими шагами. Вариант \texttt{IFLT8} выбирается при \texttt{len(Provides) >= 16 * len(Requires)}, в остальных случаях используется \texttt{IFLT4}.
|
||||
|
||||
Фиксированные шаги являются компромиссом между простотой и числом сравнений. Они хорошо работают для разреженных требований, но не учитывают точное отношение размеров множеств.
|
||||
|
||||
\section*{4. Совместимая реимплементация}
|
||||
|
||||
Для упрощения сопровождения была создана совместимая с форматом и публичным API реализация \texttt{set9.c}. В \texttt{set9.c} были реализованы следующие изменения.
|
||||
|
||||
\subsection*{4.1. Потоковое кодирование и хранение символов}
|
||||
|
||||
Энкодер \texttt{set9.c} передаёт значения по цепочке «хэш --- дельта --- Golomb--Rice --- Base62» без промежуточных массивов битов и дельт. Вместо отдельных выделений памяти под каждое имя используется растущая строковая арена, а в массиве символов хранятся смещения. Это позволет существенно уменьшить число вызовов \texttt{malloc()}.
|
||||
|
||||
\subsection*{4.2. Сортировка}
|
||||
|
||||
Для наборов меньше 128 значений сохраняется \texttt{qsort()}, а для больших используется стабильная побайтовая LSD radix sort. Число проходов равно \texttt{ceil(bpp/8)} и не превышает четырёх; дополнительная память имеет размер \texttt{O(n + 256)}.
|
||||
|
||||
\subsection*{4.3. Изменённый кэш и декодер}
|
||||
|
||||
В новой реализации используются два независимых кэша по 512 записей --- по одному для каждого операнда. Поиск выполняется через хэш-бакеты, а двусвязный LRU-список перемещает запись за \texttt{O(1)}. Ключ включает исходную строку и целевой \texttt{bpp}, поэтому результат нормализации можно повторно использовать.
|
||||
|
||||
Потоковый декодер использует 64-битный аккумулятор и более простую таблицу Base62. Для сравнения равных по размеру множеств применяется \texttt{memcmp()}, а для неравных проверяется только потенциальное включение меньшего в большее; разреженный случай использует монотонный поиск с шагом, зависящим от отношения размеров.
|
||||
|
||||
\subsection*{4.4. Проверка корректности и производительности}
|
||||
|
||||
\texttt{set9.c} был собран с \texttt{-Wall -Wextra -Werror}; встроенный \texttt{SELF\_TEST} успешно проверил хэширование, сортировку, кодирование и декодирование, метаданные, понижение \texttt{bpp}, включение, кэш, построитель и API. На снимке Sisyphus для \texttt{x86\_64/noarch} от 21 августа 2026 года проверены 68\,494 пары \texttt{set:} с одинаковым capability: 232 пары равны, в 68\,260 случаях \texttt{Provides} строго содержит \texttt{Requires}, а две несравнимые пары \texttt{python3(ast)} дополнительно имеют обычный unversioned \texttt{Provides}. С учётом 661 такого unversioned \texttt{Provides} все 69\,153 set-требования снимка удовлетворяются.
|
||||
|
||||
Для производительности сравнивались две локальные сборки \texttt{librpm}: исходная реализация и версия с описанными изменениями. Замеры выполнялись на одинаковых симуляционных командах \texttt{apt-get}. В таблице приведены средние процессорные времена. Коэффициент равен отношению времени исходной реализации к времени изменённой: значение больше единицы означает ускорение, меньше единицы --- замедление.
|
||||
|
||||
\begin{center}
|
||||
\begingroup
|
||||
\scriptsize
|
||||
\setlength{\tabcolsep}{2pt}
|
||||
\begin{tabular}{@{}lrrrrrr@{}}
|
||||
\hline
|
||||
Команда & \shortstack{\texttt{set.c}\\user, с} & \shortstack{\texttt{set.c}\\system, с} & \shortstack{\texttt{set9.c}\\user, с} & \shortstack{\texttt{set9.c}\\system, с} & \shortstack{Коэффициент\\по user} & \shortstack{Коэффициент\\по user+system} \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{-s check} & 0.453 & 0.033 & 0.503 & 0.040 & 0.901$\times$ & 0.896$\times$ \\
|
||||
\texttt{-s autoremove} & 0.763 & 0.040 & 0.810 & 0.040 & 0.942$\times$ & 0.945$\times$ \\
|
||||
\texttt{-s install rpm-build} & 1.210 & 0.050 & 1.283 & 0.050 & 0.943$\times$ & 0.945$\times$ \\
|
||||
\texttt{-s install openuds-server} & 3.747 & 0.080 & 3.897 & 0.083 & 0.962$\times$ & 0.961$\times$ \\
|
||||
\texttt{-s install password-store} & 1.233 & 0.050 & 1.310 & 0.050 & 0.941$\times$ & 0.944$\times$ \\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\endgroup
|
||||
\end{center}
|
||||
|
||||
Во всех пяти завершённых сценариях \texttt{set9.c} медленнее исходной реализации: суммарное процессорное время увеличилось на 4,0--11,6\%. Таким образом, упрощённый декодер с улучшениями сортировки и кэша не компенсировали стоимость более сложного декодера в данной APT-нагрузке. Однако, данная реализация остаётся значительно быстрее работы оригинального \texttt{set.c} с декодированием "в лоб".
|
||||
|
||||
\section*{5. Прочие исследования}
|
||||
|
||||
В данной главе собраны исследования, которые не вошли непосредственно в совместимую реализацию, однако важны своими идеями и результатами. Форматы этого раздела несовместимы с существующими \texttt{set:}-строками и требуют регенерации метаданных.
|
||||
|
||||
\subsection*{5.1. Хранение хэшей без Golomb--Rice}
|
||||
|
||||
Первое направление --- отказаться от дельт и Golomb--Rice и хранить отсортированные усечённые хэши почти напрямую в Base64. Это уменьшает стоимость декодирования, но увеличивает строку. В микротесте с 1000 предоставляемыми и 500 требуемыми символами при \texttt{bpp=32} длина строки выросла с 3994 до 5340 символов. Построение строки ускорилось: \texttt{set\_fini} занял 105,09 вместо 147,45 мкс. Холодное сравнение заняло 113,04 вместо 129,67 мкс (0,87$\times$ времени \texttt{set9}), а прогретое --- 1,04 вместо 2,99 мкс (0,35$\times$).
|
||||
|
||||
Однако результат зависит от нагрузки: при одном требуемом символе прогретое сравнение прямого формата заняло 1,02$\times$ времени \texttt{set9}.
|
||||
|
||||
Также был рассмотрен Roaring Bitmap. В проверенном прототипе на разреженных усечённых хэшах он дал более длинные строки и более медленное сравнение: строка выросла до 19\,924 символов, холодное сравнение стало в 4,50 раза, а прогретое --- в 76,14 раза медленнее \texttt{set9}. Сжатие zstd сократило строку до 14\,126 символов, но холодное и прогретое сравнения остались в 4,96 и 101,86 раза медленнее.
|
||||
|
||||
\subsection*{5.2. Тестирование хэш-функций}
|
||||
|
||||
Отдельно проверялась идея заменить Jenkins OAAT на CityHash32 или XXH32. На фиксированных случайных байтовых строках, медиана трёх запусков, Jenkins уступал: для 16 байт --- 22,330 нс/хэш; CityHash32 --- 10,402; XXH32 --- 7,792. Для 1024 байт значения составили 1796,485, 232,598 и 184,234 нс/хэш соответственно.
|
||||
|
||||
Однако скорость отдельной хэш-функции не описывает её качества на данных,
|
||||
характерных для \texttt{set:}-строк. Поэтому для Jenkins OAAT, XXH64 и t1ha2
|
||||
была измерена вероятность единицы в каждом из младших 32 битов хэша на корпусе
|
||||
из 577\,509 уникальных C++ ABI-символов, извлечённых из 259 ELF-файлов пяти
|
||||
пакетов ALT p11. Корпус намеренно содержит близкие по префиксу имена: 99,60\%
|
||||
символов имеют с другим символом общий префикс длиной не менее 12 знаков, а
|
||||
95,05\% --- не менее 24 знаков. Среднее отклонение вероятности единицы в
|
||||
выходном бите от $0{,}5$ равно 0,0475 процентного пункта для Jenkins OAAT, 0,0431 для XXH64 и
|
||||
0,0615 для t1ha2; максимальное отклонение одного бита --- 0,167, 0,122 и
|
||||
0,188 процентного пункта соответственно. Следовательно, все три функции
|
||||
достаточно равномерно смешивают проверенный корпус; только по этой метрике
|
||||
замена Jenkins OAAT не получает убедительного обоснования.
|
||||
|
||||
Следовательно, в проверенной метрике устойчивого преимущества замены Jenkins не обнаружено. Кроме того, новая хэш-функция изменила бы все значения в wire-format и потребовала бы новой версии формата и пересоздания репозиторных метаданных.
|
||||
|
||||
\section*{6. Итоги}
|
||||
|
||||
Работа позволила восстановить назначение и инварианты \texttt{set:}-формата, описать пути исходного \texttt{lib/set.c} и подготовить совместимую реализацию \texttt{set9.c}. Проверка на Sisyphus и \texttt{SELF\_TEST} подтверждают корректную обработку исследованного корпуса и публичного API. Вместе с тем APT-измерения показали отрицательный результат по производительности: более читаемая и структурированная реализация не превзошла специализированный декодер исходного кода.
|
||||
|
||||
Эксперименты с прямым хранением хэшей, Roaring Bitmap и альтернативными хэш-функциями уточнили границы дальнейшей оптимизации.
|
||||
|
||||
\endgroup
|
||||
|
||||
|
||||
%%% Local Variables:
|
||||
%%% mode: latex
|
||||
%%% TeX-master: "../main"
|
||||
%%% End:
|
||||
@@ -0,0 +1,74 @@
|
||||
# Работа над `set.c`: краткий план статьи
|
||||
|
||||
## 1. Зачем ALT RPM нужны set-строки
|
||||
|
||||
Обычная зависимость от версии библиотеки не гарантирует, что в ней остались все нужные программе символы: символ можно удалить, не сменив SONAME, а одинаковые SONAME могут скрывать разные наборы экспортов. Поэтому ALT RPM использует версии зависимостей вида `set:<encoded-set>`. В `Provides` такая строка описывает символы, предоставляемые библиотекой, а в `Requires` - символы, которые конкретный потребитель требует именно от неё. Сравниваются не номера версий, а включение множеств: все хэши из `Requires` должны присутствовать в `Provides`. Гарантия вероятностная, поскольку вместо имён хранятся усечённые хэши, но ответ "символ отсутствует", когда он есть мы не получим (ложноположительное срабатывание)
|
||||
|
||||
## 2. Как строится set-строка
|
||||
|
||||
Список символов формируется автодепами `rpm-build`. Для `Provides` из ELF извлекаются отфильтрованные экспортируемые базовые имена символов. Для `Requires` `ldd --bindings` связывает каждый сильный неопределённый символ с конкретной библиотекой, после чего для каждого провайдера строится отдельное множество.
|
||||
|
||||
Далее `mkset` использует API `set_new()` → `set_add()` → `set_fini()`:
|
||||
|
||||
1. для каждого имени вычисляется Jenkins OAAT и оставляются младшие `bpp` бит;
|
||||
2. хэши сортируются, повторы удаляются, о коллизиях выдаётся предупреждение;
|
||||
3. абсолютные значения заменяются дельтами;
|
||||
4. дельты сжимаются кодом Голомба-Райса с параметром `Mshift`;
|
||||
5. битовый поток переводится в RPM-безопасную Base62-строку.
|
||||
|
||||
При сравнении `rpmsetcmp()` выполняет обратное декодирование, приводит строки с разным `bpp` к общей точности и проверяет включение отсортированных наборов. В рабочем вызове первым операндом выгодно передавать `Provides`: исходный код кэширует прежде всего его декодирование. (переформулировать в сторону кэш есть только для)
|
||||
(сказать про подсёт bpp и Mshift на стороне)
|
||||
|
||||
## 3. Разбор исходного кода
|
||||
|
||||
Работа началась с изучения примерно десятилетнего `lib/set.c`. Код оказался большим по объёму и очень плотным: объединённый Base62/Golomb-декодер, таблица всех пар входных байтов, макросы состояний, прыжки по массиву через defined инструкции и подобие LRU-кэш. Отдельно были прослежены реальные точки вызова в `rpm` и `rpm-build`: во время сборки бинарник `mkset` создаёт строки, а `rpmsetcmp()` через `rpmRangesOverlap()` участвует в проверке зависимостей RPM и APT.
|
||||
|
||||
Результатом этого этапа стала документация: описание главных пяти функций API, формата строки, кодирования и декодирования, нормализации `bpp`, кэша, макросов сравнения и встроенного `SELF_TEST`. Таким образом, прежде чем менять алгоритм, для него была построена читаемая модель и зафиксированы его неочевидные инварианты.
|
||||
|
||||
## 4. Переписывание и последовательные оптимизации
|
||||
|
||||
Сначала алгоритм был перенесён в Python как понятная проверочная реализация. Затем появился читаемый C-вариант, а после него - оптимизированный `set9.c`, сохраняющий старый wire-format и публичный API. В нём были опробованы:
|
||||
(добавить про все промежуточные тоже)
|
||||
|
||||
- строковая арена вместо отдельного выделения памяти под каждое имя;
|
||||
- `qsort()` для малых наборов и radix sort для больших;
|
||||
- потоковое кодирование и декодирование без промежуточных массивов битов и дельт; (было и в оригинале, но не было в читаемом)
|
||||
- два раздельных bucketed LRU-кэша для `Provides` и `Requires`; (теперь даже LRU, нет постоянных realloc)
|
||||
- кэширование результата понижения `bpp`; (надо лучше вспомнить разницу)
|
||||
- более простой адаптивный поиск включения в отсортированных массивах;
|
||||
- явная проверка метаданных, размеров и кодов внутренних ошибок. (в оригинале по несколько раз)
|
||||
|
||||
Не все «читаемые» замены оказались быстрыми. Удаление специальных оптимизаций исходного файла замедляло обычные APT-сценарии примерно в 2–3 раза. `set9.c` вернулся к уровню оригинала и в проведённых симуляциях оказался быстрее/медленне него примерно на 1–10%, однако отдельный анализ показал, что старый слитый декодер и прыгающий проход по массивам всё ещё сильны. Поэтому был собран гибридный `set_frank.c`: новые структуры, encoder и кэш соединены с декодером и сравнением из исходного `set.c`.
|
||||
(сказать, что прироста не сильно, читаемость хуже, проверить реальные числа)
|
||||
|
||||
## 5. Как проверялись изменения
|
||||
|
||||
Тесты строились вокруг инвариантов формата: (логично, его и надо сохранить)
|
||||
|
||||
- исходный `SELF_TEST` и расширенные проверки публичного API;
|
||||
- побайтовое совпадение результата `set_fini()` старой и новой реализации для `bpp=10…32`; (уточнить, что на ранд данных)
|
||||
- дифференциальные случайные тесты равенства, включения, несравнимости и обоих направлений сравнения;
|
||||
- повреждённые строки, граничные `bpp`/`Mshift`, разные точности, заполнение и вытеснение кэша;
|
||||
- проверки освобождения памяти; (надо добавить про алгоритм, что этого не было, хе)
|
||||
- проверка реальных `Provides`/`Requires` из Sisyphus;
|
||||
- холодные и прогретые микробенчмарки, затем симуляции и настоящие вызовы ALT APT с проверкой одинакового результата.
|
||||
|
||||
(более того, потом всё равно предполагается запуск в сборочнице. вроде.)
|
||||
|
||||
(куда-то эти мысли про хэш надо впихнуть)
|
||||
Отдельно сравнивались Jenkins OAAT, CityHash и xxHash по скорости и коллизиям на случайных данных и ASCII-строках. Этот эксперимент помог отделить свойства хэш-функции от стоимости остального формата, но простая замена хэша не стала готовым решением: она меняет совместимость строк и не устраняет основную цену декодирования и поиска.
|
||||
|
||||
## 6. Альтернативные форматы и результаты
|
||||
|
||||
Параллельно были проверены варианты, не совместимые со старым форматом.
|
||||
|
||||
**Roaring Bitmap.** Создание bitmap могло быть быстрым, но равномерно распределённые хэши плохо подходят для такого представления. Для 1000 символов при `bpp=32` строка выросла с 3994 до 19924 символов; холодное сравнение было примерно в 4,5 раза, прогретое - в 76 раз медленнее `set9`. Zstd уменьшал строку до 14126 символов, но добавлял ещё больше работы при сравнении. Вариант оставлен как отрицательный эксперимент.
|
||||
|
||||
**Прямой массив хэшей в Base64.** Отказ от delta/Golomb ускорял отдельные микротесты: в одном прогоне холодное сравнение занимало `0,87×`, а прогретое `0,35×` времени `set9`, при росте строки с 3994 до 5340 символов. Но полный поток реальных пар Sisyphus показал обратное (эту стороны надо добить) - текущая реализация была примерно в 1,4 раза медленнее. На отдельном синтетическом APT-графе resolver, напротив, ускорялся на 7–18%, зато `gencaches` замедлялся примерно на 12%. Кроме того, стандартный Base64 использует padding `=` (да, я забыл это пофиксить), который RPM запрещает внутри версии зависимости. Поэтому прямой формат интересен как компромисс между размером и стоимостью декодирования, но в текущем виде не готов заменить set-строки.
|
||||
|
||||
**Другие направления.** Рассматривались отрицательный Bloom-подобный prefilter с обязательной точной проверкой, адаптивный индекс для больших `Provides`, Elias–Fano и глобальные идентификаторы символов. Общий вывод: (в это возможно стоит углубиться и сделать его)
|
||||
|
||||
## 7. Итого
|
||||
|
||||
Суть работы была в понимании "магии" кода. Сначала были восстановлены назначение, формат и реальные пути использования; создана документация и читаемая реализация; после этого каждая оптимизация проверялась на совместимость, безопасность и скорость.
|
||||
Эксперименты показали, что код содержит оправданные низкоуровневые решения, а локально более простой или быстрый формат не обязательно выигрывает на полном потоке RPM/APT (still check). Наиболее практичное продолжение - (что-то)
|
||||
@@ -0,0 +1,588 @@
|
||||
\Title{Гудов Д.О.}{Исследование алгоритма разрешения зависимостей в ALT RPM}
|
||||
|
||||
\section*{Введение}
|
||||
|
||||
Одной из задач пакетного менеджера является проверка совместимости устанавливаемого программного обеспечения с уже имеющимися или одновременно устанавливаемыми библиотеками. Традиционная зависимость от имени библиотеки и номера её версии не всегда достаточна: отдельный экспортируемый символ может быть удалён без изменения SONAME, а библиотеки с одинаковым SONAME могут предоставлять различные программные интерфейсы. В результате формально удовлетворённая зависимость от версии ещё не гарантирует, что динамический загрузчик найдёт все символы, необходимые программе.
|
||||
|
||||
В ALT RPM эта задача решается при помощи специальных версий зависимостей вида \texttt{set:<encoded-set>} [\Ref{SETC}]. Для отношения \texttt{Provides} такая строка описывает множество символов, экспортируемых библиотекой, а для отношения \texttt{Requires} --- символы, требуемые программой от конкретной библиотеки. При проверке зависимости обычное сравнение версий заменяется проверкой включения множеств. Полные имена символов при этом не сохраняются: они заменяются усечёнными хеш-значениями, сортируются и кодируются в компактную строку, допустимую как версия RPM.
|
||||
|
||||
Цель настоящей работы --- исследовать алгоритм построения и сравнения \texttt{set:}-строк, оценить вероятностные свойства хэша и вычислительную сложность алгоритма, а также определить направления оптимизации реализации.
|
||||
|
||||
%% В первых разделах формализуется решаемая задача, рассматриваются реальные данные репозитория Sisyphus, формат строки и путь её построения в исходной реализации \texttt{lib/set.c}.
|
||||
|
||||
\section{Постановка задачи и данные ALT Linux}
|
||||
\label{PROBLEM}
|
||||
|
||||
Пусть $P$ --- множество символов, предоставляемых библиотекой, а $R$ --- множество символов, требуемых от неё программой. Обозначим $p=|P|$ и $r=|R|$. Зависимость выполнима тогда и только тогда, когда
|
||||
\[
|
||||
R\subseteq P.
|
||||
\]
|
||||
|
||||
Списки символов формируются механизмом автоматического определения зависимостей \texttt{rpm-build}. Для \texttt{Provides} из динамической таблицы библиотеки выбираются доступные извне определённые символы. Для \texttt{Requires} утилита \texttt{ldd --bindings} устанавливает соответствие между требуемым символом и конкретной библиотекой-поставщиком; слабые неопределённые символы исключаются. Таким образом, одна строка \texttt{Requires} содержит только множество, связанное с данным поставщиком.
|
||||
|
||||
Явное хранение имён увеличивало бы RPM-метаданные пропорционально их суммарной длине. Поэтому используется усечённая хеш-функция c целым $b$, называемого в реализации \texttt{bpp},
|
||||
\[
|
||||
h_b(x)=h_{32}(x)\bmod 2^b,
|
||||
\qquad
|
||||
H_b(S)=\{h_b(x)\mid x\in S\},
|
||||
\]
|
||||
где $h_{32}$ --- 32-битная функция Jenkins one-at-a-time. Фактически \texttt{lib/set.c} проверяет условие
|
||||
\[
|
||||
H_b(R)\subseteq H_b(P).
|
||||
\]
|
||||
|
||||
Такое представление сохраняет включение: из $R\subseteq P$ следует $H_b(R)\subseteq H_b(P)$. Следовательно, коллизия хешей не создаёт ложного отказа для корректной зависимости. Обратное утверждение неверно: отсутствующий символ из $R\setminus P$ может получить то же усечённое значение, что и один из символов $P$, и привести к ложному принятию зависимости. Тем самым предоставляемая гарантия имеет вероятностный характер.
|
||||
|
||||
Для оценки реальной нагрузки был исследован срез репозитория Sisyphus для архитектур \texttt{x86\_64} и \texttt{noarch}. Объём рассмотренных метаданных на момент 2026-08-20 приведён в табл.~\Ref{CORPUS}.
|
||||
|
||||
\begin{table}[H]
|
||||
\begin{center}
|
||||
\caption{\label{CORPUS}Объём исследованного среза Sisyphus}
|
||||
\small
|
||||
\begin{tabular}{|l|r|}
|
||||
\hline
|
||||
Объект & Количество \\
|
||||
\hline
|
||||
Пакеты & 47\,654 \\
|
||||
\hline
|
||||
Отношения \texttt{Provides} с \texttt{set:}-версией & 14\,859 \\
|
||||
\hline
|
||||
Отношения \texttt{Requires} с \texttt{set:}-версией & 69\,153 \\
|
||||
\hline
|
||||
Сопоставленные пары $P,R$ & 68\,492 \\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\end{center}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
661 отношений удовлетворены обычным неверсионированным \texttt{Provides}.
|
||||
|
||||
Для каждой сопоставленной пары декодировались мощности множеств $p$ и $r$, а также вычислялось индивидуальное отношение $p/r$. Квантили этих величин показаны в табл.~\Ref{CARDINALITIES}. Квантили отношения вычислялись непосредственно по парам.
|
||||
|
||||
\begin{table}[H]
|
||||
\begin{center}
|
||||
\caption{\label{CARDINALITIES}Мощности множеств в парах \texttt{Provides}/\texttt{Requires}}
|
||||
\small
|
||||
\begin{tabular}{|c|r|r|r|}
|
||||
\hline
|
||||
Квантиль & $p$ & $r$ & $p/r$ \\
|
||||
\hline
|
||||
0,50 & 480 & 13 & 28,1 \\
|
||||
\hline
|
||||
0,75 & 1\,886 & 37 & 80 \\
|
||||
\hline
|
||||
0,90 & 6\,219 & 104 & 257 \\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\end{center}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
В 92,4\% сопоставленных пар выполняется $p/r\geq 4$. Следовательно, типичный проверяемый набор требований существенно разрежен относительно множества предоставляемых символов. Это наблюдение важно для алгоритма сравнения: последовательный симметричный просмотр двух массивов не всегда использует характерное различие их мощностей.
|
||||
|
||||
\section{Устройство существующей \texttt{set:}-строки}
|
||||
\label{FORMAT}
|
||||
|
||||
Построение \texttt{set:}-строки выполняется как последовательность преобразований
|
||||
\[
|
||||
\begin{aligned}
|
||||
\text{имена символов}
|
||||
&\longrightarrow \text{усечённые хеши}
|
||||
\longrightarrow \text{сортировка},\\
|
||||
&\longrightarrow \text{удаление повторов и вычисление дельт},\\
|
||||
&\longrightarrow \text{код Голомба--Райса}
|
||||
\longrightarrow \text{Base62-представление}.
|
||||
\end{aligned}
|
||||
\]
|
||||
Итоговая версия имеет вид
|
||||
\[
|
||||
\texttt{set:}\langle b\rangle\langle m\rangle\langle payload\rangle.
|
||||
\]
|
||||
Префикс \texttt{set:} распознаётся RPM как признак специальной версии. Следующие два символа кодируют параметры $b=\texttt{bpp}$ и $m=\texttt{Mshift}$ по правилу $c=v-7+\texttt{'a'}$. Допустимы $10\leq b\leq32$, $7\leq m\leq31$ и $m<b$. Оставшаяся часть строки содержит закодированный в \texttt{Base62} битовый поток.
|
||||
|
||||
\subsection{Хеширование и вероятность коллизий}
|
||||
|
||||
Для каждого имени вычисляется 32-битный Jenkins one-at-a-time [\Ref{JENKINS}], после чего сохраняются только $b$ младших бит. Пусть $n$ различных имён независимо и равномерно отображаются в пространство из $N=2^b$ значений. Тогда математическое ожидание числа столкнувшихся пар равно
|
||||
|
||||
\[
|
||||
\mathbb{E}C=\binom{n}{2}\frac{1}{2^b}
|
||||
=\frac{n(n-1)}{2^{b+1}},
|
||||
\]
|
||||
а вероятность хотя бы одной коллизии имеет вид
|
||||
\[
|
||||
\P(C>0)=1-\prod_{i=0}^{n-1}\left(1-\frac{i}{2^b}\right)
|
||||
\approx 1-\exp\left(-\frac{n(n-1)}{2^{b+1}}\right).
|
||||
\]
|
||||
Эти выражения являются модельными: Jenkins OAAT не является случайным оракулом, поэтому окончательная оценка должна дополняться измерением коллизий на реальном корпусе символов.
|
||||
|
||||
Эвристическую верхнюю оценку ложного принятия при $k=|R\setminus P|$ отсутствующих символов можно записать как
|
||||
\[
|
||||
\Pr\bigl(H_b(R)\subseteq H_b(P)\mid R\nsubseteq P\bigr)
|
||||
\lesssim
|
||||
\left(\frac{|H_b(P)|}{2^b}\right)^k.
|
||||
\]
|
||||
Увеличение $b$ снижает вероятность ошибки, но увеличивает кодируемые значения и длину строки. Поэтому выбор \texttt{bpp} представляет собой компромисс между компактностью метаданных и риском коллизий; при формировании \texttt{set:}-строки для \texttt{Requires} набора используется точность, определённая по числу символов соответствующего \texttt{Provides}, а не по обычно намного меньшему числу требований.
|
||||
|
||||
\subsection{Кодирование Голомба--Райса}
|
||||
|
||||
После сортировки уникальных значений
|
||||
\[
|
||||
0\leq x_1<x_2<\dots<x_n<2^b
|
||||
\]
|
||||
они заменяются дельтами
|
||||
\[
|
||||
\delta_1=x_1,
|
||||
\qquad
|
||||
\delta_i=x_i-x_{i-1},\quad i=2,\dots,n.
|
||||
\]
|
||||
Для равномерных хешей средний промежуток имеет порядок $2^b/n$, поэтому дельты значительно меньше абсолютных значений и хорошо подходят для кодирования Голомба--Райса [\Ref{GOLOMB-RICE}].
|
||||
|
||||
В реализации модуль $M$ равен степени двойки $M=2^m$. Для каждой дельты вычисляются
|
||||
\[
|
||||
q_i=\left\lfloor\frac{\delta_i}{M}\right\rfloor,
|
||||
\qquad
|
||||
r_i=\delta_i\bmod M.
|
||||
\]
|
||||
Частное $q_i$ записывается унарно как $q_i$ нулей и завершающая единица, после которой следуют $m$ младших бит остатка $r_i$. Длина кода одного значения равна
|
||||
\[
|
||||
\ell_i=q_i+1+m.
|
||||
\]
|
||||
Параметр выбирается приближённо как
|
||||
\[
|
||||
m=b-\lfloor\log_2 n\rfloor-1
|
||||
\]
|
||||
и ограничивается диапазоном формата $7\leq m\leq31$. При принятой модели суммарная длина битового потока оценивается как
|
||||
\[
|
||||
B=\sum_{i=1}^{n}\ell_i
|
||||
=O\!\left(n\left(1+\log_2\frac{2^b}{n}\right)\right).
|
||||
\]
|
||||
|
||||
\subsection{Base62-представление}
|
||||
|
||||
Битовый поток нельзя непосредственно поместить в поле версии RPM: необходима строка из допустимых символов. Исходная реализация использует алфавит \texttt{0--9}, \texttt{a--z}, \texttt{A--Z}. Значения от 0 до 60 записываются обычным символом, а \texttt{Z} служит escape-символом и позволяет представить также шестибитные значения 61, 62 и 63. Их различают два старших бита следующего символа: \texttt{00}, \texttt{01} или \texttt{10}. Комбинация \texttt{11} не используется, поэтому escape-последовательности не могут образовать неоднозначную цепочку. Вследствие этого один символ несёт от пяти до шести бит, и длина текстовой части приближённо пропорциональна $B/6$.
|
||||
|
||||
Рассмотрим небольшой пример с $b=10$. Для пяти имён Jenkins OAAT после усечения даёт значения, приведённые в табл.~\Ref{ENCODING_EXAMPLE}.
|
||||
|
||||
\begin{table}[H]
|
||||
\begin{center}
|
||||
\caption{\label{ENCODING_EXAMPLE}Пример хеширования символов при $b=10$}
|
||||
\small
|
||||
\begin{tabular}{|l|r|r|}
|
||||
\hline
|
||||
Символ & 32-битный хеш & $h_{10}$ \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{fclose} & \texttt{0x6743def6} & 758 \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{fopen} & \texttt{0x0e984918} & 280 \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{free} & \texttt{0xa5bbbac7} & 711 \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{malloc} & \texttt{0x07c1b8ff} & 255 \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{printf} & \texttt{0xfd1ad5cc} & 460 \\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\end{center}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
После сортировки получается массив $(255,280,460,711,758)$, а после вычисления разностей --- $(255,25,180,251,47)$. Для $n=5$ формула даёт $m=7$; полученный 43-битный поток преобразуется в payload \texttt{ZvpACXZy}. Параметрам $b=10$ и $m=7$ соответствуют заголовочные символы \texttt{d} и \texttt{a}, поэтому итоговая строка равна \texttt{set:daZvpACXZy}.
|
||||
|
||||
\section{Построение \texttt{set:}-строк в \texttt{set.c}}
|
||||
\label{CONSTRUCTION}
|
||||
|
||||
Благодаря сценариям автозависимостей \texttt{rpm-build} утилита \texttt{mkset} получает символы из ELF-файлов и далее использует \texttt{lib/set.c}, вызывая интерфейс построения множества:
|
||||
\[
|
||||
\texttt{set\_new()}\ \longrightarrow\
|
||||
\texttt{set\_add()}\ \longrightarrow\
|
||||
\texttt{set\_fini()}.
|
||||
\]
|
||||
|
||||
Функция \texttt{set\_new()} создаёт пустую структуру \texttt{struct set}. В исходной реализации она представляет собой растущий массив пар «указатель на строку --- хеш». Функция \texttt{set\_add()} увеличивает ёмкость массива блоками по 1024 элемента и копирует каждое имя отдельным вызовом \texttt{xstrdup()}. На этом этапе хеши ещё не вычисляются, поэтому один объект можно финализировать с заданным значением \texttt{bpp}.
|
||||
|
||||
Основную работу выполняет \texttt{set\_fini()}. Её действия следуют в фиксированном порядке:
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item проверяется непустота множества и условие $10\leq b\leq32$;
|
||||
\item для каждого имени вычисляется Jenkins OAAT и применяется маска из $b$ младших бит;
|
||||
\item массив пар сортируется стандартной функцией \texttt{qsort()} по хеш-значению;
|
||||
\item для равных хешей различных имён выводится предупреждение о коллизии;
|
||||
\item хеши копируются в числовой массив, а повторяющиеся значения удаляются;
|
||||
\item массив кодируется последовательно как дельты, код Голомба--Райса и Base62;
|
||||
\item сформированная строка копируется в динамическую память и возвращается вызывающей стороне.
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
Удаление повторов необходимо в двух случаях. Во-первых, одно имя может несколько раз попасть во входной поток. Во-вторых, различные имена могут совпасть после усечения хеша. Для семантики $H_b(S)$ оба случая означают один элемент множества. При этом предупреждение о коллизии формируется до удаления повторов, пока реализации ещё доступны исходные строки и можно различить совпадение имён от совпадения их хешей.
|
||||
|
||||
Оценим вычислительную сложность. Пусть $L$ --- суммарная длина всех входных имён, $n$ --- их количество, а $B$ --- длина потока Голомба--Райса в битах. Хеширование требует $O(L)$ операций, сортировка --- $O(n\log n)$ сравнений, линейные проходы сортированного массива --- $O(n)$, кодирование --- $O(B)$. Поэтому для исходного варианта
|
||||
\[
|
||||
T_{\mathrm{build}}=O(L)+O(n\log n)+O(B).
|
||||
\]
|
||||
Хранимые копии строк, массив пар, массив уникальных хешей, битовый буфер и результирующая строка дают дополнительную память порядка
|
||||
\[
|
||||
M_{\mathrm{build}}=O(L+n+B).
|
||||
\]
|
||||
Главным асимптотическим слагаемым для больших наборов остаётся \texttt{qsort()}, тогда как большое число отдельных копирований строк и наличие промежуточного битового массива влияют на постоянные затраты. Это определяет два независимых направления дальнейшего улучшения: замена сортировки для крупных множеств и потоковое кодирование без промежуточных представлений. При этом любые изменения должны сохранять байтовую совместимость формата.
|
||||
|
||||
\section{Сравнение \texttt{set:}-строк}
|
||||
\label{COMPARISON}
|
||||
|
||||
Функция \texttt{rpmsetcmp()} получает две строки и определяет отношение включения между закодированными множествами. В штатном пути RPM первым операндом передаётся \texttt{Provides}, а вторым --- \texttt{Requires}. Возвращаемые значения различают четыре результата: 1, если первое множество строго содержит второе; 0 при равенстве; $-1$, если первое множество строго содержится во втором; $-2$, если множества несравнимы по включению. Ошибки декодирования первого и второго операндов отображаются соответственно в коды $-3$ и $-4$.
|
||||
|
||||
\subsection{Обратное декодирование и нормализация точности}
|
||||
|
||||
После удаления необязательного префикса \texttt{set:} проверяются параметры $b$ и $m$, а затем выполняется обратная цепочка преобразований
|
||||
\[
|
||||
\begin{aligned}
|
||||
\text{Base62-строка}
|
||||
&\longrightarrow \text{битовый поток}
|
||||
\longrightarrow \text{дельты Голомба--Райса},\\
|
||||
&\longrightarrow \text{возрастающий массив хешей}.
|
||||
\end{aligned}
|
||||
\]
|
||||
Логически это преобразование обратно рассмотренному в разд.~\Ref{FORMAT}. Однако исходный \texttt{lib/set.c} не создаёт отдельный битовый массив: функция \texttt{decode\_base62\_golomb()} объединяет первые две стадии. Она считывает обычные символы попарно, преобразует их предварительно вычисленной таблицей и обрабатывает блоки до 24 бит. Частное и остаток кода Голомба--Райса восстанавливаются непосредственно из этих блоков. После этого единственный линейный проход суммирует дельты и получает исходные усечённые хеши.
|
||||
|
||||
Две строки могут иметь разные значения \texttt{bpp}. Сравнение выполняется при общей точности
|
||||
\[
|
||||
b_* = \min(b_P,b_R).
|
||||
\]
|
||||
Для этого более точный массив последовательно проецируется на один бит вниз. На одном шаге применяется отображение
|
||||
\[
|
||||
\pi_t(x)=x\bmod 2^t.
|
||||
\]
|
||||
После удаления старшего бита исходный возрастающий массив распадается на две возрастающие части. Обе части сливаются с сохранением возрастания элементов, а появившиеся совпадения удаляются. Поэтому после понижения точности сохраняются одновременно сортировка и представление множества без повторов. При разности точностей $d=|b_P-b_R|$ слияние повторяется $d$ раз.
|
||||
|
||||
В результате сравниваются два возрастающих массива
|
||||
\[
|
||||
\widehat P=H_{b_*}(P),\qquad
|
||||
\widehat R=H_{b_*}(R).
|
||||
\]
|
||||
|
||||
Понижение \texttt{bpp} необходимо, так как сравнение множеств хэшей отличающейся точности невозможно.
|
||||
|
||||
\subsection{Кэш декодированных множеств}
|
||||
|
||||
Декодирование длинной строки существенно дороже проверки нескольких уже готовых целых значений. Кроме того, один поставщик обычно сопоставляется с требованиями нескольких пакетов. Поэтому исходная реализация кэширует декодированный первый операнд, то есть в обычном вызове множество \texttt{Provides}.
|
||||
|
||||
Кэш состоит из двух массивов по 256 элементов: коротких отпечатков и указателей на записи. Отпечаток формируется из трёх байтов строки и служит только предварительным фильтром. Корректность попадания подтверждается полным сравнением исходной строки. Запись одним выделением памяти хранит декодированный массив, его длину и копию строки.
|
||||
|
||||
Поиск выполняется линейно. При попадании запись перемещается в начало двумя вызовами \texttt{memmove()}. Если кэш заполнен, последняя запись освобождается, а новый элемент вставляется на позицию 243 (\texttt{PIVOT\_SIZE}), после чего хвост обоих массивов также сдвигается. Такая схема приближает LRU-политику, но не является строгим LRU: новая, ещё не подтвердившая полезность запись помещается около конца кэша, тогда как повторно использованная попадает в начало.
|
||||
|
||||
Второй операнд исходная реализация каждый раз декодирует во временный массив на стеке. Кроме того, кэш хранит результат при исходном \texttt{bpp}; если для конкретного сравнения его требуется понизить, проекция вычисляется заново. Следовательно, кэш особенно полезен для потока сравнений одного \texttt{Provides} с разными \texttt{Requires} одинаковой точности, но не устраняет стоимость декодирования требований и нормализации.
|
||||
|
||||
\subsection{Проверка включения возрастающих массивов}
|
||||
|
||||
Наивная проверка $\widehat R\subseteq\widehat P$ последовательно продвигает указатель по $\widehat P$ до очередного требуемого значения. Исходная реализация одновременно вычисляет оба отношения включения с помощью флагов \texttt{ge} и \texttt{le}. Это позволяет одним проходом получить все четыре значения публичного API, а не только ответ на типичный для RPM вопрос $\widehat R\subseteq\widehat P$.
|
||||
|
||||
Для ускорения поиска используются макросы \texttt{IFLT4} и \texttt{IFLT8}. Первый перемещает указатель по массиву первого операнда блоками по четыре элемента, после превышения искомого значения возвращается на два элемента и уточняет позицию единичными шагами. Второй выполняет ту же схему с начальным шагом восемь и уточнениями 4, 2 и 1. В конец массива добавляются восемь значений-сентинелов $\mathtt{UINT\_MAX}$, благодаря чему пробный прыжок за последний настоящий элемент остаётся допустимым обращением к памяти. Макрос \texttt{IFLT8} выбирается при $p\geq16r$, в остальных случаях используется \texttt{IFLT4}.
|
||||
|
||||
Такой выбор учитывает разреженность требований, установленную в разд.~\Ref{PROBLEM}, но лишь двумя фиксированными режимами. При медианном $p/r=28{,}1$ шаг восемь уже применим, тогда как при $p/r=257$ он всё ещё остаётся равным восьми и не отражает фактическое среднее расстояние между требуемыми значениями.
|
||||
|
||||
Пусть $s_P$ и $s_R$ --- длины payload двух строк, а $d=|b_P-b_R|$. Холодное сравнение имеет оценку
|
||||
\[
|
||||
T_{\mathrm{cold}}=
|
||||
O(s_P+s_R)+O\bigl(d\max(p,r)\bigr)+O(p+r).
|
||||
\]
|
||||
Поскольку формат ограничивает $10\leq b\leq32$, величина $d$ ограничена константой, и итоговая асимптотика линейна по размеру входных строк и декодированных множеств. При попадании первого операнда в кэш исчезает его декодирование, но остаются линейный поиск по кэшу, проверка строки, декодирование второго операнда, возможная нормализация и проход по массивам:
|
||||
\[
|
||||
T_{\mathrm{hit}}=
|
||||
O(C+s_P+s_R)+O\bigl(d\max(p,r)\bigr)+O(p+r),
|
||||
\qquad C=256.
|
||||
\]
|
||||
Здесь член $s_P$ отражает окончательную проверку ключа; на практике она выполняется только для записей с совпавшим коротким отпечатком. Дополнительная память одного холодного вызова составляет $O(p+r)$, не считая сохраняемого в процессе кэша первого операнда.
|
||||
|
||||
\section{Оптимизации с сохранением текущего формата}
|
||||
\label{COMPATIBLE_OPTIMIZATIONS}
|
||||
|
||||
Для проверки направлений оптимизации была создана экспериментальная реализация \texttt{set9.c} [\Ref{SET9}]. Она сохраняет Jenkins OAAT, формат заголовка, Golomb--Rice/Base62-представление и пять функций публичного API. Поэтому сформированные ею строки побайтово совместимы с исходной реализацией, а изменения относятся только к внутренним структурам и алгоритмам.
|
||||
|
||||
Помимо оптимизации сравнения, построение множества было переведено с отдельных \texttt{xstrdup()} для каждого имени на общую растущую строковую арену. В массиве элементов хранятся смещения, которые остаются корректными после \texttt{xrealloc()} арены. Кодирование и декодирование выполняются потоково: дельты, состояния Голомба--Райса и Base62 обрабатываются через 64-битный аккумулятор без отдельных массивов битов и дельт.
|
||||
|
||||
\subsection{Два bucketed LRU-кэша}
|
||||
|
||||
Вместо одного линейного кэша используются два независимых кэша --- для первого и второго операндов. Каждый содержит до 512 записей и таблицу из 1024 бакетов. Разделение предотвращает взаимное вытеснение часто повторяющихся \texttt{Provides} и \texttt{Requires}, а бакеты ограничивают область поиска записи.
|
||||
|
||||
Ключ включает короткий отпечаток исходной строки и целевую точность $b_*$. Совпадение, как и в исходном варианте, обязательно подтверждается полным \texttt{strcmp()}, поэтому ускоряющая структура не меняет семантику. Значение $b_*$ принципиально важно: одна строка может сравниваться с операндами разной точности и давать разные нормализованные массивы.
|
||||
|
||||
При промахе строка декодируется, сразу приводится к $b_*$ и в таком виде сохраняется. Повторное сравнение той же строки при той же точности не требует ни декодирования, ни цикла \texttt{downsample\_set()}. Порядок вытеснения поддерживается двусвязным списком: попадание переносит запись в начало за $O(1)$, а при заполнении удаляется самый старый элемент. В отличие от массивного кэша, полный сдвиг записей не требуется. При равномерном распределении отпечатков ожидаемая стоимость поиска близка к $O(1)$ плюс стоимость окончательной проверки строки.
|
||||
|
||||
\subsection{Radix sort для больших множеств}
|
||||
|
||||
При построении строки исходный \texttt{qsort()} требует $O(n\log n)$ вызовов функции сравнения. Для 32-битных целых ключей число разрядов заранее ограничено, поэтому в \texttt{set9.c} при $n\geq128$ применяется стабильная LSD radix sort по байтам хеша. Для меньших наборов сохраняется \texttt{qsort()}, поскольку подготовка таблиц и временного массива не окупается.
|
||||
|
||||
Число проходов определяется фактически используемой точностью:
|
||||
\[
|
||||
k=\left\lceil\frac b8\right\rceil,
|
||||
\qquad
|
||||
T_{\mathrm{radix}}=O(kn).
|
||||
\]
|
||||
На каждом проходе сначала подсчитываются 256 значений текущего байта, затем префиксные суммы преобразуют счётчики в позиции, после чего элементы стабильно распределяются во временный массив. Источник и приёмник меняются местами между проходами. Дополнительная память равна
|
||||
\[
|
||||
M_{\mathrm{radix}}=O(n+256).
|
||||
\]
|
||||
Так как $b\leq32$, выполняется не более четырёх линейных проходов.
|
||||
|
||||
\subsection{Адаптивная проверка включения}
|
||||
|
||||
Мощности массивов после нормализации позволяют заранее исключить часть отношений. Если $p=r$, строгого включения быть не может: равенство проверяется одним \texttt{memcmp()}, а несовпадение означает несравнимость. Если $p>r$, проверяется только $\widehat R\subseteq\widehat P$; обратное строгое включение невозможно. Случай $p<r$ обрабатывается симметрично. Тем самым устраняется одновременное ведение двух флагов и выбирается единственная содержательная проверка.
|
||||
|
||||
Функция \texttt{sorted\_subset()} использует отношение мощностей
|
||||
\[
|
||||
j=\left\lfloor\frac{n_{\mathrm{large}}}{n_{\mathrm{small}}}\right\rfloor.
|
||||
\]
|
||||
При $j<4$ выполняется обычное линейное слияние. Для разреженного случая поиск очередного элемента начинается от позиции предыдущего совпадения, делает шаг приблизительно $j$, а затем делит шаг пополам до нахождения нижней границы. Указатель по большому массиву движется только вперёд; при первом отсутствующем хеше функция немедленно возвращает отрицательный результат.
|
||||
|
||||
Для плотного случая сохраняется оценка $O(p+r)$. В разреженном потоке суммарное число крупных шагов имеет порядок $O(p/j)$, а уточнение границы требует до $O(\log j)$ проб на один элемент меньшего множества:
|
||||
\[
|
||||
T_{\mathrm{sparse}}=
|
||||
O\left(\frac pj+r\log j\right).
|
||||
\]
|
||||
При характерном $j\approx p/r$ первое слагаемое имеет порядок $r$. В отличие от фиксированного выбора между шагами 4 и 8, величина перехода адаптируется к наблюдаемому отношению мощностей.
|
||||
|
||||
\section{Результаты экспериментальной проверки}
|
||||
\label{RESULTS}
|
||||
|
||||
Проверка экспериментальной реализации проводилась в два этапа. Сначала проверялась корректность формата и операций над множествами, затем измерялась производительность в сценариях пакетного менеджера.
|
||||
|
||||
\subsection{Дифференциальное тестирование на синтетических множествах}
|
||||
|
||||
Для проверки совместимости был разработан дифференциальный тест, не использующий заранее подготовленные \texttt{set:}-строки. На каждой итерации он самостоятельно формировал исходное множество из случайных уникальных строк. Число символов выбиралось в диапазоне от 1 до 1000, длина каждого имени --- от 1 до 100 знаков, а параметр $bpp$ --- от 10 до 32. В алфавит входили латинские буквы, цифры и знаки, встречающиеся в именах экспортируемых символов: точка, знак \texttt{@} и подчёркивание.
|
||||
|
||||
Из исходного множества строилось второе множество с заранее известным отношением к первому. Тест охватывал четыре класса входов: равные множества, строгое включение, несравнимые множества и некорректные \texttt{set:}-строки. Для проверки строгого включения из первого множества удалялась случайная непустая часть элементов. В случае несравнимости после удаления добавлялись новые символы, отсутствующие в первом множестве. Некорректная строка генерировалась случайным набором символов, в таком случае был шанс получить корректную строку, но для нас остаётся важным одинаковый результат двух программ.
|
||||
|
||||
Один и тот же набор исходных символов независимо передавался построителю исходного \texttt{set.c} и построителю \texttt{set9.c}. Таким образом, каждая реализация сама выполняла хеширование, сортировку и кодирование, после чего её вариант \texttt{rpmsetcmp()} сравнивал полученную пару строк. Тест сопоставлял наблюдаемый результат публичного API: $1$ для строгого надмножества, $0$ для равенства, $-1$ для строгого подмножества, $-2$ для несравнимости и $-3$ или $-4$ для ошибки декодирования соответствующего операнда. Для случая включения операнды дополнительно менялись местами, что позволяло одновременно проверить результаты $1$ и $-1$.
|
||||
|
||||
Генерация и сравнение выполнялись циклически до ручной остановки теста. Такой подход проверял эквивалентность реализаций на широком диапазоне мощностей и точностей.
|
||||
|
||||
\subsection{Производительность в сценариях APT}
|
||||
|
||||
Для измерения времени использовались две локальные сборки \texttt{librpm}: с исходным \texttt{set.c} и с \texttt{set9.c}. На каждой сборке трижды выполнялись одинаковые успешно завершившиеся симуляции APT. В табл.~\Ref{APT_RESULTS} приведены средние значения процессорного времени пользователя и ядра. Время ожидания и ввода-вывода в эти величины не входит.
|
||||
|
||||
Коэффициент вычислялся по суммарному процессорному времени:
|
||||
\[
|
||||
K_{\mathrm{CPU}}=
|
||||
\frac{U_{\mathrm{original}}+S_{\mathrm{original}}}
|
||||
{U_{\mathrm{set9}}+S_{\mathrm{set9}}}.
|
||||
\]
|
||||
Значение $K_{\mathrm{CPU}}>1$ означает ускорение, а $K_{\mathrm{CPU}}<1$ --- замедление экспериментальной реализации.
|
||||
|
||||
\begin{table}[H]
|
||||
\begin{center}
|
||||
\caption{\label{APT_RESULTS}Сравнение исходного \texttt{set.c} и \texttt{set9.c} в симуляциях APT}
|
||||
\scriptsize
|
||||
\begin{tabular}{|l|r|r|r|r|r|}
|
||||
\hline
|
||||
Сценарий & \multicolumn{2}{c|}{Исходный, с} & \multicolumn{2}{c|}{\texttt{set9.c}, с} & $K_{\mathrm{CPU}}$ \\
|
||||
\cline{2-5}
|
||||
& user & system & user & system & \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{-s check} & 0,453 & 0,033 & 0,503 & 0,040 & 0,896 \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{-s autoremove} & 0,763 & 0,040 & 0,810 & 0,040 & 0,945 \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{-s install rpm-build} & 1,210 & 0,050 & 1,283 & 0,050 & 0,945 \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{-s install openuds-server} & 3,747 & 0,080 & 3,897 & 0,083 & 0,961 \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{-s install password-store} & 1,233 & 0,050 & 1,310 & 0,050 & 0,944 \\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\end{center}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
Во всех пяти измеренных сценариях \texttt{set9.c} не превзошёл исходный вариант: суммарное процессорное время увеличилось примерно на 4,0--11,6\%. Это отрицательный результат, вызванный более простым потоковым декодером, который не превзошёл специализированного табличного декодера исходной реализации даже при условии остальных оптимизаций.
|
||||
|
||||
Для проверки этого объяснения исходный слитый декодер отдельно сравнивался с вариантом, в котором Base62, код Голомба--Райса и восстановление дельт выполнялись последовательными стадиями. В зависимости от сценария слитый путь сокращал суммарное процессорное время в 1,47--2,82 раза. Следовательно, благодаря табличной обработке Base62/Golomb получается измеримый выигрыш. Практическое направление дальнейшей работы может состоять в разработке нового формата хранения и обработки \texttt{set:}-строк.
|
||||
|
||||
\section{Варианты со сменой формата или API}
|
||||
\label{ALTERNATIVE_FORMATS}
|
||||
|
||||
Оптимизации разд.~\Ref{COMPATIBLE_OPTIMIZATIONS} ограничены требованием побайтовой совместимости. Параллельно исследовались представления, снимающие это ограничение. Их результаты нельзя напрямую переносить на существующие RPM-метаданные: новый формат требует повторного формирования зависимостей репозитория.
|
||||
|
||||
\subsection{Roaring Bitmap: отрицательный результат}
|
||||
|
||||
Roaring Bitmap [\Ref{ROARING}] предназначен прежде всего для множеств, содержащих плотные участки целочисленного пространства. Усечённые хеши, напротив, распределены по диапазону приблизительно равномерно. Поэтому контейнеры bitmap не получают длинных серий соседних значений, но сохраняют собственные заголовки и индексы.
|
||||
|
||||
В микротесте использовались 1000 предоставляемых и 500 требуемых символов при $b=32$. Результаты приведены в табл.~\Ref{ROARING_RESULTS}. Коэффициенты времени вычислены относительно \texttt{set9.c}; значение больше единицы означает замедление.
|
||||
|
||||
\begin{table}[H]
|
||||
\begin{center}
|
||||
\caption{\label{ROARING_RESULTS}Сравнение Golomb/Base62 и Roaring Bitmap}
|
||||
\small
|
||||
\begin{tabular}{|l|r|r|r|}
|
||||
\hline
|
||||
Представление & Длина строки & Cold compare & Warm compare \\
|
||||
\hline
|
||||
Golomb/Base62 \texttt{set9} & 3\,994 & 1,00 & 1,00 \\
|
||||
\hline
|
||||
Roaring/hex & 19\,924 & 4,50 & 76,14 \\
|
||||
\hline
|
||||
Roaring+zstd & 14\,126 & 4,96 & 101,86 \\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\end{center}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
Без дополнительного сжатия строка оказалась длиннее в 4,99 раза. Холодное сравнение заняло 1321,17 мкс вместо 293,87 мкс, а прогретое --- 399,20 мкс вместо 5,24 мкс. При этом построение bitmap занимало лишь $0,76$ времени \texttt{set\_fini()} варианта \texttt{set9}; ускорение генерации не компенсировало стоимость хранения и сравнения.
|
||||
|
||||
Сжатие zstd [\Ref{ZSTD}] уменьшило строку до 14\,126 символов, то есть до 3,54 длины \texttt{set9}, но добавило декомпрессию в горячий путь. В отдельном прогоне холодное и прогретое сравнения были медленнее соответственно в 4,96 и 101,86 раза. Таким образом, Roaring Bitmap для равномерных хешей является подтверждённым отрицательным вариантом: структура данных не соответствует распределению кодируемых значений.
|
||||
|
||||
\subsection{Прямые хеши в Base64}
|
||||
|
||||
Другой вариант, обозначенный как D1, исключает дельты и код Голомба--Райса. $n$ отсортированных уникальных хешей записываются подряд по $b$ бит, после чего битовый массив преобразуется в Base64-строку [\Ref{BASE64}]. Если
|
||||
\[
|
||||
Q=\left\lceil\frac{nb}{8}\right\rceil
|
||||
\]
|
||||
--- число байтов упакованного массива, то доминирующая часть длины payload равна
|
||||
\[
|
||||
L_{\mathrm{payload}}=
|
||||
\left\lceil\frac{4Q}{3}\right\rceil,
|
||||
\]
|
||||
а заголовок формата добавляет постоянное число символов. В отличие от Golomb--Rice, эта оценка почти не зависит от расстояний между соседними хешами: цена быстрого произвольного доступа --- увеличение метаданных.
|
||||
|
||||
Для тех же 1000/500 символов при $b=32$ длина строки выросла с 3994 до 5340 символов, то есть на 33,7\%. Результаты теста показаны в табл.~\Ref{DIRECT_RESULTS}; отношение меньше единицы означает, что D1 затратил меньшую долю времени \texttt{set9.c}.
|
||||
|
||||
\begin{table}[H]
|
||||
\begin{center}
|
||||
\caption{\label{DIRECT_RESULTS}Тест прямого представления D1}
|
||||
\small
|
||||
\begin{tabular}{|l|r|r|r|}
|
||||
\hline
|
||||
Операция & \texttt{set9}, мкс & D1, мкс & D1/\texttt{set9} \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{set\_fini()} & 147,45 & 105,09 & 0,71 \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{rpmsetcmp()}, cold & 129,67 & 113,04 & 0,87 \\
|
||||
\hline
|
||||
\texttt{rpmsetcmp()}, warm & 2,99 & 1,04 & 0,35 \\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\end{center}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
Для крупного требования прямое представление ускорило все три измеряемые операции, особенно попадание в кэш. Однако при одном требуемом символе холодное сравнение занимало 83,22 мкс ($0,88$ времени \texttt{set9}), а прогретое --- 0,86 мкс ($1,02$), то есть преимущество исчезало. Это подчёркивает зависимость результата от формы нагрузки: выигрыш одного сравнения не доказывает ускорение полного потока зависимостей APT. D1 представляет интерес как компромисс между размером и стоимостью декодирования, но требует отдельной сквозной проверки на преобразованных метаданных репозитория.
|
||||
|
||||
\subsection{Альтернативные хеш-функции}
|
||||
|
||||
Отдельно сравнивались Jenkins OAAT, xxHash32 [\Ref{XXHASH}] и CityHash32 [\Ref{CITYHASH}]. Сравнение было необходимо, так как xxHash и CityHash --- хеш-функции, разработанные значительно позже последнего обновления \texttt{set.c}. В каждом замере использовались три запуска; в табл.~\Ref{HASH_SPEED} приведены медианы. Для коротких строк указано время одного хеширования, для длинных --- пропускная способность.
|
||||
|
||||
\begin{table}[H]
|
||||
\begin{center}
|
||||
\caption{\label{HASH_SPEED}Скорость 32-битных хеш-функций}
|
||||
\small
|
||||
\begin{tabular}{|l|r|r|}
|
||||
\hline
|
||||
Функция & 32 байта, нс/хеш & 1024 байта, ГиБ/с \\
|
||||
\hline
|
||||
Jenkins OAAT & 50,98 & 0,53 \\
|
||||
\hline
|
||||
xxHash32 & 11,56 & 5,18 \\
|
||||
\hline
|
||||
CityHash32 & 16,70 & 4,10 \\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\end{center}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
На строках длиной 32 байта xxHash32 был быстрее Jenkins примерно в 4,4 раза, CityHash32 --- в 3,1 раза. При 1024 байтах различие по пропускной способности достигало соответственно 9,8 и 7,7 раза. Следовательно, Jenkins OAAT не является оптимальным по скорости, особенно на длинных входах.
|
||||
|
||||
Для оценки качества использовался другой тест, в нём сравнивались Jenkins OAAT, 64-битный xxHash и \texttt{t1ha2\_atonce} [\Ref{T1HA}]. Поскольку формат \texttt{set:version} сохраняет не более 32 бит хеша, при сопоставлении учитывались младшие 32 выходных бита всех трёх функций.
|
||||
|
||||
Тест измерял лавинный эффект на реальном корпусе экспортируемых C++-символов ALT Linux p11. Утилита \texttt{provided\_symbols} извлекла из 259 ELF-файлов пяти пакетов 577\,509 уникальных имён. Пакеты выбирались среди имеющих наиболее длинные \texttt{Provides set:}-строки. Корпус специально является сложным для хеширования похожих строк: 99,60\% символов имеют с другим символом общий префикс длиной не менее 12 знаков, 95,05\% --- не менее 24 знаков, а медиана максимального общего префикса равна 61 знаку.
|
||||
|
||||
Для каждого бита вычислялась доля $q_i$ корпусных хешей, в которых этот бит равен единице. Идеальному распределению соответствует $q_i=0{,}5$. Результаты обоих тестов представлены в табл.~\Ref{HASH_QUALITY_EXOTIC}. Значения приведены в процентах от полной шкалы вероятности; последний столбец содержит максимальное среднее абсолютное отклонение младших 32 бит от $0{,}5$.
|
||||
|
||||
Среднее абсолютное отклонение по младшим 32 битам вычислялось как:
|
||||
\[
|
||||
\overline{\Delta}=\frac{1}{32}\sum_{i=0}^{31}|p_i-0{,}5|.
|
||||
\]
|
||||
Меньшее значение $\overline{\Delta}$ соответствует более равномерному лавинному эффекту.
|
||||
|
||||
\begin{table}[H]
|
||||
\begin{center}
|
||||
\caption{\label{HASH_QUALITY_EXOTIC}Качество перемешивания младших 32 бит хеш-функций}
|
||||
\scriptsize
|
||||
\begin{tabular}{|l|r|r|r|r|}
|
||||
\hline
|
||||
Функция & \makecell{Корпус\\$\overline{\Delta}$, \%} & \makecell{Корпус\\$\Delta_{\max}$, \%} \\
|
||||
\hline
|
||||
Jenkins OAAT & 0,0475 & 0,167 \\
|
||||
\hline
|
||||
xxHash64 & 0,0431 & 0,122 \\
|
||||
\hline
|
||||
t1ha2 & 0,0615 & 0,188 \\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\end{center}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
Все три функции продемонстрировали близкое к равномерному распределение. На реальном корпусе лучший результат получен для xxHash64, однако разность между функциями составляла сотые доли процента, а максимальное отклонение отдельного бита не превысило 0,188\%.
|
||||
|
||||
Таким образом, тестирование на похожих C++-символах не выявило недостаточного перемешивания Jenkins OAAT. xxHash64 и t1ha2 остаются кандидатами для отдельной оценки производительности, но качество распределения само по себе не обосновывает замену Jenkins.
|
||||
|
||||
\References
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item
|
||||
\Label{SETC}
|
||||
Tourbin A.
|
||||
\emph{set.c --- base62, Golomb and set-string routines}.
|
||||
ALT RPM source code, 2010--2012.
|
||||
[Электронный ресурс] URL: \url{https://git.altlinux.org/gears/r/rpm.git?a=blob;f=lib/set.c}.
|
||||
|
||||
\item
|
||||
\Label{JENKINS}
|
||||
Jenkins B.
|
||||
\emph{A Hash Function for Hash Table Lookup}.
|
||||
1997, обновлено в 2013 г.
|
||||
[Электронный ресурс] URL: \url{https://burtleburtle.net/bob/hash/doobs.html}.
|
||||
|
||||
\item
|
||||
\Label{GOLOMB-RICE}
|
||||
Wikipedia contributors.
|
||||
\emph{Golomb coding: описание кодов Голомба и Райса}.
|
||||
[Электронный ресурс] URL: \url{https://en.wikipedia.org/wiki/Golomb_coding}.
|
||||
|
||||
\item
|
||||
\Label{SET9}
|
||||
Гудов Д.О.
|
||||
\emph{set9.c --- экспериментальная реализация алгоритмов set:version}.
|
||||
Исходный код на GitHub.
|
||||
[Электронный ресурс] URL: \url{https://github.com/kr0sh512/alt-rpm-set-version/blob/main/reimplement/set9.c}.
|
||||
|
||||
\item
|
||||
\Label{ROARING}
|
||||
RoaringBitmap.org.
|
||||
\emph{Roaring Bitmaps --- A better compressed bitset}.
|
||||
[Электронный ресурс] URL: \url{https://roaringbitmap.org/}.
|
||||
|
||||
\item
|
||||
\Label{BASE64}
|
||||
Josefsson S.
|
||||
\emph{The Base16, Base32, and Base64 Data Encodings}. RFC~4648, 2006.
|
||||
[Электронный ресурс] URL: \url{https://www.rfc-editor.org/info/rfc4648}.
|
||||
|
||||
\item
|
||||
\Label{ZSTD}
|
||||
Collet Y., Kucherawy M.
|
||||
\emph{Zstandard Compression and the application/zstd Media Type}. RFC~8878, 2021.
|
||||
[Электронный ресурс] URL: \url{https://www.rfc-editor.org/info/rfc8878}.
|
||||
|
||||
\item
|
||||
\Label{XXHASH}
|
||||
Collet Y.
|
||||
\emph{xxHash --- extremely fast non-cryptographic hash algorithm}.
|
||||
Исходный код и документация.
|
||||
[Электронный ресурс] URL: \url{https://github.com/Cyan4973/xxHash}.
|
||||
|
||||
\item
|
||||
\Label{CITYHASH}
|
||||
Google.
|
||||
\emph{CityHash --- a family of hash functions for strings}.
|
||||
Исходный код и документация.
|
||||
[Электронный ресурс] URL: \url{https://github.com/google/cityhash}.
|
||||
|
||||
\item
|
||||
\Label{T1HA}
|
||||
Erthink.
|
||||
\emph{t1ha --- Fast Positive Hash}.
|
||||
Исходный код и документация.
|
||||
[Электронный ресурс] URL: \url{https://gitflic.ru/project/erthink/t1ha}.
|
||||
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
@@ -0,0 +1,141 @@
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\documentclass[openany, twoside, a4paper, 10pt]{extbook}
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\usepackage[utf8]{inputenc}
|
||||
\usepackage[english, russian]{babel}
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\usepackage{indentfirst}
|
||||
\frenchspacing
|
||||
\raggedbottom
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\usepackage{url}
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\usepackage{ifpdf}
|
||||
\ifpdf
|
||||
\usepackage[pdftex]{graphicx}
|
||||
\usepackage{cmap}
|
||||
\pdfcompresslevel=9
|
||||
\DeclareGraphicsExtensions{.pdf,.png,.jpg}
|
||||
\else
|
||||
\usepackage[dvips]{graphicx}
|
||||
\DeclareGraphicsExtensions{.eps}
|
||||
\fi
|
||||
\graphicspath{ {./images/} }
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\usepackage{float}
|
||||
\restylefloat{table}
|
||||
\usepackage{multirow}
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\usepackage{amsmath}
|
||||
\usepackage{amssymb}
|
||||
\usepackage{amscd}
|
||||
\usepackage{bm}
|
||||
\usepackage{caption}
|
||||
\usepackage{makecell}
|
||||
\usepackage{nameref}
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\usepackage{titlesec}
|
||||
\titleformat{\section}[block]{\rmfamily\Large\bfseries\filcenter}{\thesection.}{1em}{}
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\sloppy
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
% a5paper: 148 x 210
|
||||
% print area: 110 x 180
|
||||
% top = bottom = (210 - 180) / 2 = 15
|
||||
% left = right = (148 - 110) / 2 = 19
|
||||
\usepackage[%
|
||||
left=5cm,%
|
||||
top=5.85cm,%
|
||||
right=5cm,%
|
||||
bottom=5.85cm,%
|
||||
headsep=0.2cm,%
|
||||
footskip=0.5cm,%
|
||||
]{geometry}
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\usepackage{titlesec}
|
||||
\newpagestyle{lvkpagestyle}{
|
||||
\sethead{}{}{}
|
||||
\setfoot{}{\usepage}{}
|
||||
}
|
||||
\pagestyle{lvkpagestyle}
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\makeatletter
|
||||
\newcommand\Title[2]{%
|
||||
%\par
|
||||
\begin{centering}
|
||||
\medskip
|
||||
{
|
||||
\textbf{#1} \\
|
||||
}
|
||||
{
|
||||
\Large
|
||||
\textbf{\textsc{#2}} \\
|
||||
}
|
||||
\bigskip
|
||||
\end{centering}
|
||||
\@afterheading
|
||||
}
|
||||
\makeatother
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\makeatletter
|
||||
\newcommand{\References}{
|
||||
\medskip
|
||||
\section*{Литература}
|
||||
\nopagebreak
|
||||
\medskip
|
||||
\@afterheading
|
||||
}
|
||||
\makeatother
|
||||
|
||||
\makeatletter
|
||||
\newcommand{\ReferencesEng}{
|
||||
\medskip
|
||||
\section*{References}
|
||||
\nopagebreak
|
||||
\medskip
|
||||
\@afterheading
|
||||
}
|
||||
\makeatother
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\makeatletter
|
||||
\newcommand{\unchapter}[1]{%
|
||||
\begingroup
|
||||
\let\@makechapterhead\@gobble % make \@makechapterhead do nothing
|
||||
\chapter{#1}
|
||||
\endgroup
|
||||
}
|
||||
\makeatother
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\makeatletter
|
||||
\newcommand{\startgroup}[1]{\addtocontents{toc}{\contentsline{chapter}{#1}{}}}
|
||||
\makeatother
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\renewcommand*\thesection{\arabic{section}}
|
||||
\newcommand{\AddRefPrefix}[1]{
|
||||
\renewcommand{\Pageref}[1]{\pageref{#1##1}}
|
||||
\renewcommand{\Ref}[1]{\ref{#1##1}}
|
||||
\renewcommand{\Label}[1]{\label{#1##1}}
|
||||
}
|
||||
%%\newcommand{\Ref}[1]{\ref{#1}}
|
||||
\newcommand{\Pageref}[1]{\pageref{#1}}
|
||||
\newcommand{\Label}[1]{\label{#1}}
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\renewcommand{\thetable}{\arabic{table}}
|
||||
\renewcommand{\thefigure}{\arabic{figure}}
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\usepackage{pdfpages}
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\begin{document}
|
||||
%% \setcounter{page}{3}
|
||||
\setcounter{tocdepth}{0}
|
||||
%% \tableofcontents
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
|
||||
% \startgroup{Секция 1. Разные вещи}
|
||||
% \unchapter{\textnormal{\textit{Иванов И.И.}} Первая статья в сборнике}
|
||||
% \AddRefPrefix{th1}
|
||||
\input{article_hbd}
|
||||
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
\end{document}
|
||||
%% ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
@@ -0,0 +1,241 @@
|
||||
# Исследование алгоритма разрешения зависимостей в ALT RPM
|
||||
|
||||
## Замысел и структура статьи
|
||||
|
||||
Статья будет как решение одной формальной задачи. В ALT RPM пакет-потребитель задаёт множество
|
||||
требуемых символов $R$ (`Requires`), а пакет-поставщик - множество предоставляемых
|
||||
символов $P$ (`Provides`). Зависимость выполнима тогда и только тогда, когда
|
||||
|
||||
$$
|
||||
R \subseteq P.
|
||||
$$
|
||||
|
||||
Явное перечисление тысяч ELF-, Python- и файловых символов раздувает RPM-метаданные,
|
||||
поэтому множества представлены компактными set-строками.
|
||||
|
||||
## 1. Постановка задачи и данные ALT Linux
|
||||
|
||||
Ввести обозначения для bpp(b), множеств, хэш функций(H), длин строк и т.д.
|
||||
|
||||
Проверяемое программой условие имеет вид
|
||||
|
||||
$$
|
||||
H_b(R)\subseteq H_b(P).
|
||||
$$
|
||||
|
||||
Отмечаем вероятностную природу: из $R\subseteq P$ следует
|
||||
$H_b(R)\subseteq H_b(P)$, поэтому коллизия не создаёт ложного отказа. Обратное
|
||||
неверно: отсутствующий символ может совпасть по хешу с символом из $P$ и дать
|
||||
ложное принятие зависимости.
|
||||
|
||||
(Представить данные ниже табличкой)
|
||||
Привести срез Sisyphus `x86_64 + noarch`: 47 367 пакетов, 14 761 `Provides`-отношение и 68 857
|
||||
`Requires`-отношений. Для 68 198 реально сопоставимых пар медианы равны
|
||||
$p=480$, $r=13$, $p/r=28.1$; p75 - 1886, 37 и 80; p90 - 6219, 104 и 257.
|
||||
В 92.4% пар выполняется $p/r\ge 4$. Это к теме, почему рассматриваем разреженные множества.
|
||||
|
||||
## 2. Устройство существующей `set:`-строки
|
||||
|
||||
Даём схему формата:
|
||||
|
||||
```
|
||||
массив строк
|
||||
| (Jenkins OAAT)
|
||||
v
|
||||
массив хэшей
|
||||
| (qsort)
|
||||
v
|
||||
отсортированный массив хэшей
|
||||
| (вычисление разницы между элементами)
|
||||
v
|
||||
массив delta
|
||||
| (Rice-Golomb преобразование)
|
||||
v
|
||||
битовый массив
|
||||
| (base62 преобразование)
|
||||
v
|
||||
set-строка
|
||||
```
|
||||
|
||||
Нужно отдельно разобрать заголовок, диапазоны `bpp` и `Mshift`, внешний префикс
|
||||
`set:` и роль Base62: строка должна оставаться допустимым токеном версии RPM.
|
||||
Полезна небольшая иллюстрация на 5-8 символах: исходные имена, хеши,
|
||||
отсортированный массив, дельты, биты кода и итоговая строка.
|
||||
Но. Это много альт-специфики, может настолько глубоко не стоит (хотя и не очень глубоко)
|
||||
|
||||
### 2.1. Хеширование и вероятность коллизий
|
||||
|
||||
! Всё ещё нет нормального анализа коллизий
|
||||
|
||||
Текущий код использует 32-битный Jenkins OAAT и оставляет $b$ бит. Для модели
|
||||
равномерного независимого хеширования ожидаемое число столкнувшихся пар среди
|
||||
$n$ различных символов равно
|
||||
|
||||
(будет мудрёная формула, теория)
|
||||
|
||||
В статье формулы дополняем разными табличками по реальным данным из Sisyphus: распределения $p,r,b$, ожидаемые коллизии, реальные.
|
||||
|
||||
(Другие хэши идут далее)
|
||||
|
||||
### 2.2. Кодирование Golomb-Rice
|
||||
|
||||
Для отсортированных значений $0\le x_1<\dots<x_n<N$ определить
|
||||
$\delta_1=x_1$, $\delta_i=x_i-x_{i-1}$.
|
||||
|
||||
Занимаеи столько и столько бит. В реализации параметр выбирается из
|
||||
$b$ и $n$ приблизительно как
|
||||
|
||||
$$
|
||||
m=b-\lfloor\log_2 n\rfloor-1
|
||||
$$
|
||||
|
||||
с ограничением допустимым диапазоном формата. При средней дельте
|
||||
$\mathbb E\delta\approx 2^b/n$ это даёт ожидаемую длину порядка
|
||||
|
||||
...
|
||||
|
||||
### 2.3. Base62
|
||||
|
||||
Пояснить экзотичность Base62, его алфавит, принцип кодирования, Z-escape,
|
||||
|
||||
## 3. Построение `set:`-строк в `set.c`
|
||||
|
||||
(фактически его можно в 2 упихать)
|
||||
|
||||
Рассказать путь `set_new()` - `set_add()` - `set_fini()` и отдельно объяснить
|
||||
сложные участки:
|
||||
|
||||
(а тут и нет сложного, всё в cmp запихали)
|
||||
Можно рассказать о слитом энкодере, но это есть в переписанной части
|
||||
|
||||
В оригинальном варианте используется `qsort()`
|
||||
|
||||
Записать итоговую сложность построения:
|
||||
|
||||
...
|
||||
|
||||
И доп памяти:
|
||||
|
||||
...
|
||||
|
||||
## 4. Сравнение `set:`-строк
|
||||
|
||||
### 4.1. Обратное декодирование
|
||||
|
||||
Кратко пройти обратную цепочку:
|
||||
|
||||
```
|
||||
set-строка
|
||||
| (обратное base62 преобразование)
|
||||
v
|
||||
битовый массив
|
||||
| (обратное Rice-Golomb преобразование)
|
||||
v
|
||||
массив delta
|
||||
| (вычисление изначальных значений)
|
||||
v
|
||||
массив хэшей
|
||||
```
|
||||
|
||||
Если `bpp` различается, более точное множество проецируется на меньшее число бит,
|
||||
после чего снова удаляются дубликаты. (btw, тут есть сортировка слиянием, интересный момент)
|
||||
|
||||
### 4.2. Кэш декодированных множеств
|
||||
|
||||
В исходном `set.c` кэш содержит 256 записей (`CACHE_SIZE=256`), при вытеснении
|
||||
использует позицию 243 (`PIVOT_SIZE=243`), `free()` и два `memmove()`. Ключ включает
|
||||
короткий fingerprint, а окончательная проверка требует сравнения строки.
|
||||
|
||||
- что именно кэшируется;
|
||||
- стоимость линейного поиска, `strcmp`, перемещений и аллокаций;
|
||||
- слабое повторное использование при потоке десятков тысяч различных пар;
|
||||
|
||||
(всё надо сильно короче расписывать)
|
||||
|
||||
### 4.3. Проверка включения и «прыжок» по массивам
|
||||
|
||||
После декодирования задача сводится к двум возрастающим массивам. Базовый вариант
|
||||
|
||||
рассказ про IFLT4 и IFLT8
|
||||
|
||||
Худшая асимптотика остаётся
|
||||
|
||||
$$
|
||||
T_{\subseteq}(p,r)=O(p+r),
|
||||
$$
|
||||
|
||||
Полная сложность алгоритма холодного сравнения:
|
||||
|
||||
...
|
||||
|
||||
При попадании в кэш:
|
||||
|
||||
...
|
||||
|
||||
## 5. Оптимизации с сохранением текущего формата
|
||||
|
||||
### 5.1. Новый кэш
|
||||
|
||||
Заменить небольшой кэш на два раздельных bucketed LRU для `Provides` и `Requires`, увеличить вместимость. Хранить длину и более сильный fingerprint, избегать лишних
|
||||
`strlen`/`strcmp`, `free` и полных `memmove`. Отдельно убрать повторные `realloc` при построении входных наборов.
|
||||
Проверить cold, warm, поток меняющихся `Requires` к одному `Provides` и поток
|
||||
полностью уникальных пар.
|
||||
|
||||
### 5.2. Radix sort
|
||||
|
||||
Для больших наборов заменить $O(n\log n)$ `qsort()` стабильной LSD radix sort по
|
||||
байтам хеша. Число проходов
|
||||
|
||||
$$
|
||||
k=\left\lceil\frac b8\right\rceil,
|
||||
\qquad T_{\mathrm{radix}}=O(kn),
|
||||
$$
|
||||
|
||||
дополнительная память $O(n+256)$. Для малых $n$ оставить `qsort()`; в `set9.c`
|
||||
порог равен 128.
|
||||
|
||||
### 5.3. Оптимальный проход по массивам
|
||||
|
||||
Сделать адаптивный алгоритм:
|
||||
|
||||
- равные мощности - `memcmp` и быстрый вывод «равны/несравнимы»;
|
||||
- близкие мощности - обычное линейное слияние;
|
||||
- $p/r$ велико - galloping/jump search с монотонной нижней границей;
|
||||
- немедленный выход при первом отсутствующем хеше.
|
||||
|
||||
## 6. Варианты со сменой формата или API
|
||||
|
||||
### 6.1. Roaring Bitmap - отрицательный результат
|
||||
|
||||
Равномерно распределённые хеши не образуют плотных диапазонов, ради которых создан
|
||||
Roaring. Для 1000 символов при `bpp=32` получено:
|
||||
|
||||
| Представление | Длина строки | Cold compare | Warm compare |
|
||||
| -------------------- | -----------: | -----------: | -----------: |
|
||||
| Golomb/Base62 `set9` | 3994 | 293.87 мкс | 5.24 мкс |
|
||||
| raw Roaring/hex | 19 924 | 1321.17 мкс | 399.20 мкс |
|
||||
|
||||
То есть строка длиннее в 4.99 раза, cold-сравнение медленнее в 4.50 раза, warm -
|
||||
в 76.14 раза. Zstd уменьшал строку до 14 126 символов, но оставлял её в 3.54 раза
|
||||
длиннее `set9`; в соответствующем прогоне cold- и warm-сравнение проиграли в 4.96
|
||||
и 101.86 раза. Этот вариант нужен в статье как важный отрицательный эксперимент.
|
||||
|
||||
### 6.2. Прямые хеши и Base64
|
||||
|
||||
В формате D1 отсортированные усечённые хеши хранятся фиксированной шириной без
|
||||
дельт и Golomb-кода, затем упаковываются в Base64. Теоретическая длина payload:
|
||||
|
||||
...
|
||||
|
||||
Для 1000 символов и `bpp=32` строка выросла с 3994 до 5340
|
||||
символов (+33.7%). Приложить разные результаты тестов. (тесты бы прогнать снова)
|
||||
|
||||
Отдельно про увеличение размера и влияние на apt команды от этого
|
||||
|
||||
выводы насчёт формата
|
||||
|
||||
### 6.3. Альтернативные хэш функции
|
||||
|
||||
тут про разные хэши, их быстрдействие и тесты коллизий
|
||||
|
||||
## 8. Вывод
|
||||
Submodule
+1
Submodule hash_testing/old_testing/src/cityhash added at f5dc54147f
Submodule
+1
Submodule hash_testing/old_testing/src/xxHash added at e573d4d2aa
@@ -0,0 +1,31 @@
|
||||
В этой реализации хэши хранятся напрямую, без Golomb-Rice-кодирования.
|
||||
|
||||
Set-строка целиком декодируется и проверяется при первом обращении. Как и в
|
||||
`set9.c`, полностью декодированные массивы хэшей сохраняются в двух LRU-кэшах
|
||||
по 512 записей — отдельно для первого и второго операнда.
|
||||
|
||||
Для 32-битного формата Base64
|
||||
декодируется сразу в три `unsigned` за блок с одновременной проверкой порядка.
|
||||
Большое понижение BPP выполняется radix-сортировкой, а не отдельным проходом на
|
||||
каждый бит.
|
||||
|
||||
Последний запуск `taskset -c 2 python3 benchmark.py`:
|
||||
|
||||
```text
|
||||
symbols=1000 required=500 bpp=32
|
||||
implementation set_chars format
|
||||
set9 3994 golomb/base62
|
||||
direct 5340 D1/base64
|
||||
|
||||
operation set9 direct direct/set9
|
||||
set_fini only 147.45 us 105.09 us 0.71x
|
||||
new+add (ctypes) 611.28 us 608.24 us 1.00x
|
||||
new+add+fini (ctypes) 769.66 us 693.60 us 0.90x
|
||||
rpmsetcmp cold 129.67 us 113.04 us 0.87x
|
||||
rpmsetcmp warm 2.99 us 1.04 us 0.35x
|
||||
```
|
||||
|
||||
Для разреженного сравнения
|
||||
(`taskset -c 2 python3 benchmark.py --required 1`) получено
|
||||
`83.22 us` на холодном кэше и `0.86 us` на прогретом: соответственно `0.88x`
|
||||
и `1.02x` от времени `set9`.
|
||||
Executable
+304
@@ -0,0 +1,304 @@
|
||||
#!/usr/bin/env python3
|
||||
import argparse
|
||||
import ctypes
|
||||
import gc
|
||||
import os
|
||||
import shutil
|
||||
import statistics
|
||||
import subprocess
|
||||
import sys
|
||||
import tempfile
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
|
||||
HERE = Path(__file__).resolve().parent
|
||||
BUILD = HERE / "build"
|
||||
LIBC = ctypes.CDLL(None)
|
||||
LIBC.free.argtypes = [ctypes.c_void_p]
|
||||
TIME_COMMAND = os.environ.get("TIME_COMMAND") or shutil.which("time") or "/usr/bin/time"
|
||||
TIME_FORMAT = "%U\t%S"
|
||||
|
||||
|
||||
class SetAPI:
|
||||
def __init__(self, path: Path):
|
||||
self.lib = ctypes.CDLL(str(path))
|
||||
self.lib.set_new.restype = ctypes.c_void_p
|
||||
self.lib.set_add.argtypes = [ctypes.c_void_p, ctypes.c_char_p]
|
||||
self.lib.set_fini.argtypes = [ctypes.c_void_p, ctypes.c_int]
|
||||
self.lib.set_fini.restype = ctypes.c_void_p
|
||||
self.lib.set_free.argtypes = [ctypes.c_void_p]
|
||||
self.lib.set_free.restype = ctypes.c_void_p
|
||||
self.lib.rpmsetcmp.argtypes = [ctypes.c_char_p, ctypes.c_char_p]
|
||||
self.lib.rpmsetcmp.restype = ctypes.c_int
|
||||
|
||||
def new_with_symbols(self, symbols):
|
||||
value = self.lib.set_new()
|
||||
if not value:
|
||||
raise RuntimeError("set_new returned NULL")
|
||||
for symbol in symbols:
|
||||
self.lib.set_add(value, symbol)
|
||||
return value
|
||||
|
||||
def release(self, value, result):
|
||||
if result:
|
||||
LIBC.free(result)
|
||||
self.lib.set_free(value)
|
||||
|
||||
def encode(self, symbols, bpp):
|
||||
value = self.new_with_symbols(symbols)
|
||||
result = self.lib.set_fini(value, bpp)
|
||||
if not result:
|
||||
raise RuntimeError("set_fini returned NULL")
|
||||
encoded = ctypes.string_at(result)
|
||||
self.release(value, result)
|
||||
return encoded
|
||||
|
||||
|
||||
def make_symbols(args):
|
||||
symbols = tuple(
|
||||
f"symbol_{i:08d}_version_ALT_{i % 97}".encode() for i in range(args.symbols)
|
||||
)
|
||||
required = (
|
||||
symbols[::2]
|
||||
if args.required is None
|
||||
else tuple(symbols[i * args.symbols // args.required] for i in range(args.required))
|
||||
)
|
||||
return symbols, required
|
||||
|
||||
|
||||
def api_for(name):
|
||||
if name == "set9":
|
||||
return SetAPI(BUILD / "libset9.so")
|
||||
if name == "direct":
|
||||
return SetAPI(BUILD / "libdirect-hash.so")
|
||||
raise ValueError(f"unknown implementation: {name}")
|
||||
|
||||
|
||||
def child_main(args):
|
||||
symbols, required = make_symbols(args)
|
||||
api = api_for(args.time_child_impl)
|
||||
checksum = 0
|
||||
|
||||
if args.time_child_operation == "fini":
|
||||
# Measured by /usr/bin/time around this child process. The repeated work
|
||||
# is set construction plus set_fini; keeping construction in the same
|
||||
# child avoids Python-side subsection timers while still reporting CPU
|
||||
# user/system time from the external time utility.
|
||||
for _ in range(args.fini_calls):
|
||||
value = api.new_with_symbols(symbols)
|
||||
result = api.lib.set_fini(value, args.bpp)
|
||||
if not result:
|
||||
raise RuntimeError("set_fini returned NULL")
|
||||
checksum ^= len(ctypes.string_at(result))
|
||||
api.release(value, result)
|
||||
elif args.time_child_operation == "add":
|
||||
for _ in range(args.fini_calls):
|
||||
value = api.new_with_symbols(symbols)
|
||||
checksum ^= int(value)
|
||||
api.lib.set_free(value)
|
||||
elif args.time_child_operation == "build":
|
||||
for _ in range(args.fini_calls):
|
||||
value = api.new_with_symbols(symbols)
|
||||
result = api.lib.set_fini(value, args.bpp)
|
||||
if not result:
|
||||
raise RuntimeError("set_fini returned NULL")
|
||||
checksum ^= len(ctypes.string_at(result))
|
||||
api.release(value, result)
|
||||
elif args.time_child_operation == "cmp-cold":
|
||||
provider = api.encode(symbols, args.bpp)
|
||||
requirement = api.encode(required, args.bpp)
|
||||
for _ in range(args.cold_calls):
|
||||
pid = os.fork()
|
||||
if pid == 0:
|
||||
result = api.lib.rpmsetcmp(provider, requirement)
|
||||
os._exit(0 if result == 1 else 1)
|
||||
_, status = os.waitpid(pid, 0)
|
||||
if status != 0:
|
||||
raise RuntimeError(f"cold rpmsetcmp child failed: status={status}")
|
||||
checksum += 1
|
||||
elif args.time_child_operation == "cmp-warm":
|
||||
provider = api.encode(symbols, args.bpp)
|
||||
requirement = api.encode(required, args.bpp)
|
||||
expected = api.lib.rpmsetcmp(provider, requirement)
|
||||
if expected != 1 or api.lib.rpmsetcmp(provider, provider) != 0:
|
||||
raise RuntimeError(f"unexpected rpmsetcmp result: {expected}")
|
||||
for _ in range(100):
|
||||
api.lib.rpmsetcmp(provider, requirement)
|
||||
for _ in range(args.cmp_calls):
|
||||
checksum += api.lib.rpmsetcmp(provider, requirement)
|
||||
if checksum != args.cmp_calls:
|
||||
raise RuntimeError("rpmsetcmp result changed during benchmark")
|
||||
else:
|
||||
raise RuntimeError(f"unknown timed operation: {args.time_child_operation}")
|
||||
|
||||
# Keep a small observable side effect so timed loops are not optimized away
|
||||
# inside the C library or by future wrappers.
|
||||
print(checksum, file=sys.stderr)
|
||||
|
||||
|
||||
def measure_with_time(args, implementation, operation, calls):
|
||||
samples = []
|
||||
for _ in range(args.rounds):
|
||||
with tempfile.NamedTemporaryFile(prefix="arsv-time-", delete=False) as handle:
|
||||
time_path = Path(handle.name)
|
||||
command = [
|
||||
TIME_COMMAND,
|
||||
"-f",
|
||||
TIME_FORMAT,
|
||||
"-o",
|
||||
str(time_path),
|
||||
"--",
|
||||
sys.executable,
|
||||
str(Path(__file__).resolve()),
|
||||
"--skip-build",
|
||||
"--time-child",
|
||||
"--time-child-impl",
|
||||
implementation,
|
||||
"--time-child-operation",
|
||||
operation,
|
||||
"--symbols",
|
||||
str(args.symbols),
|
||||
"--bpp",
|
||||
str(args.bpp),
|
||||
"--rounds",
|
||||
"1",
|
||||
"--fini-calls",
|
||||
str(args.fini_calls),
|
||||
"--cmp-calls",
|
||||
str(args.cmp_calls),
|
||||
"--cold-calls",
|
||||
str(args.cold_calls),
|
||||
]
|
||||
if args.required is not None:
|
||||
command.extend(["--required", str(args.required)])
|
||||
try:
|
||||
subprocess.run(command, check=True, stdout=subprocess.DEVNULL, stderr=subprocess.DEVNULL)
|
||||
user_text, system_text = time_path.read_text().split()
|
||||
finally:
|
||||
time_path.unlink(missing_ok=True)
|
||||
samples.append((float(user_text) / calls, float(system_text) / calls))
|
||||
users = [sample[0] for sample in samples]
|
||||
systems = [sample[1] for sample in samples]
|
||||
return statistics.median(users), statistics.median(systems)
|
||||
|
||||
|
||||
def verify_complete_decoding(api, provider, requirement):
|
||||
if api.lib.rpmsetcmp(provider, requirement) != 1:
|
||||
raise RuntimeError("provider must contain requirement")
|
||||
if api.lib.rpmsetcmp(requirement, provider) != -1:
|
||||
raise RuntimeError("requirement must be contained by provider")
|
||||
|
||||
payload_position = 4 + (len(provider) - 5) * 3 // 4
|
||||
corrupted = provider[:payload_position] + b"!" + provider[payload_position + 1 :]
|
||||
if api.lib.rpmsetcmp(corrupted, requirement) != -3:
|
||||
raise RuntimeError("first operand was not decoded and validated completely")
|
||||
if api.lib.rpmsetcmp(requirement, corrupted) != -4:
|
||||
raise RuntimeError("second operand was not decoded and validated completely")
|
||||
|
||||
|
||||
def format_cpu_time(seconds):
|
||||
return f"{seconds * 1_000_000:.2f} us"
|
||||
|
||||
|
||||
def format_ratio(new, old):
|
||||
if old == 0:
|
||||
return "n/a"
|
||||
return f"{new / old:.2f}x"
|
||||
|
||||
|
||||
def build_parser():
|
||||
parser = argparse.ArgumentParser(description="Compare set9 and direct-hash set APIs")
|
||||
parser.add_argument("--symbols", type=int, default=1000)
|
||||
parser.add_argument(
|
||||
"--required",
|
||||
type=int,
|
||||
help="number of evenly distributed required symbols (default: every second symbol)",
|
||||
)
|
||||
parser.add_argument("--bpp", type=int, default=32)
|
||||
parser.add_argument("--rounds", type=int, default=7)
|
||||
parser.add_argument("--fini-calls", type=int, default=5)
|
||||
parser.add_argument("--cmp-calls", type=int, default=2000)
|
||||
parser.add_argument("--cold-calls", type=int, default=20)
|
||||
parser.add_argument("--skip-build", action="store_true")
|
||||
parser.add_argument("--time-child", action="store_true", help=argparse.SUPPRESS)
|
||||
parser.add_argument("--time-child-impl", choices=("set9", "direct"), help=argparse.SUPPRESS)
|
||||
parser.add_argument(
|
||||
"--time-child-operation",
|
||||
choices=("fini", "add", "build", "cmp-cold", "cmp-warm"),
|
||||
help=argparse.SUPPRESS,
|
||||
)
|
||||
return parser
|
||||
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
parser = build_parser()
|
||||
args = parser.parse_args()
|
||||
if args.symbols < 2 or not 10 <= args.bpp <= 32:
|
||||
parser.error("symbols must be >= 2 and bpp must be in 10..32")
|
||||
if args.required is not None and not 1 <= args.required < args.symbols:
|
||||
parser.error("required must be in 1..symbols-1")
|
||||
if min(args.rounds, args.fini_calls, args.cmp_calls, args.cold_calls) < 1:
|
||||
parser.error("rounds and call counts must be positive")
|
||||
if args.time_child and not (args.time_child_impl and args.time_child_operation):
|
||||
parser.error("--time-child requires --time-child-impl and --time-child-operation")
|
||||
|
||||
if not args.skip_build:
|
||||
subprocess.run([str(HERE / "build.sh")], check=True)
|
||||
|
||||
if args.time_child:
|
||||
child_main(args)
|
||||
return
|
||||
|
||||
if not Path(TIME_COMMAND).is_file():
|
||||
raise RuntimeError(f"time executable not found: {TIME_COMMAND}")
|
||||
|
||||
symbols, required = make_symbols(args)
|
||||
apis = {
|
||||
"set9": api_for("set9"),
|
||||
"direct": api_for("direct"),
|
||||
}
|
||||
|
||||
gc.disable()
|
||||
try:
|
||||
lengths = {}
|
||||
encoded = {}
|
||||
for name, api in apis.items():
|
||||
provider = api.encode(symbols, args.bpp)
|
||||
requirement = api.encode(required, args.bpp)
|
||||
encoded[name] = (provider, requirement)
|
||||
wire_format = "D1/base64" if provider.startswith(b"D1") else "golomb/base62"
|
||||
lengths[name] = (len(provider), wire_format)
|
||||
|
||||
for name, api in apis.items():
|
||||
verify_complete_decoding(api, *encoded[name])
|
||||
|
||||
operations = (
|
||||
("set_fini child", "fini", args.fini_calls),
|
||||
("new+add child", "add", args.fini_calls),
|
||||
("new+add+fini child", "build", args.fini_calls),
|
||||
("rpmsetcmp cold", "cmp-cold", args.cold_calls),
|
||||
("rpmsetcmp warm", "cmp-warm", args.cmp_calls),
|
||||
)
|
||||
timings = {name: [] for name in apis}
|
||||
for label, operation, calls in operations:
|
||||
for name in apis:
|
||||
timings[name].append(measure_with_time(args, name, operation, calls))
|
||||
finally:
|
||||
gc.enable()
|
||||
|
||||
print(f"symbols={args.symbols} required={len(required)} bpp={args.bpp}")
|
||||
print("implementation set_chars format")
|
||||
for name in apis:
|
||||
print(f"{name:<14} {lengths[name][0]:>9} {lengths[name][1]}")
|
||||
print("\noperation set9_user set9_sys direct_user direct_sys user_ratio sys_ratio")
|
||||
for index, (label, _operation, _calls) in enumerate(operations):
|
||||
old_user, old_sys = timings["set9"][index]
|
||||
new_user, new_sys = timings["direct"][index]
|
||||
print(
|
||||
f"{label:<22} {format_cpu_time(old_user):>10} {format_cpu_time(old_sys):>9} "
|
||||
f"{format_cpu_time(new_user):>11} {format_cpu_time(new_sys):>10} "
|
||||
f"{format_ratio(new_user, old_user):>10} {format_ratio(new_sys, old_sys):>9}"
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
Executable
+28
@@ -0,0 +1,28 @@
|
||||
#!/usr/bin/env bash
|
||||
set -euo pipefail
|
||||
|
||||
HERE=$(cd "$(dirname "$0")" && pwd)
|
||||
ROOT=$(cd "$HERE/../.." && pwd)
|
||||
BUILD="$HERE/build"
|
||||
mkdir -p "$BUILD"
|
||||
touch "$BUILD/rpmlib.h" "$BUILD/system.h"
|
||||
cp "$HERE/../roaring_bitmap/set.h" "$BUILD/set.h"
|
||||
|
||||
CFLAGS=(-O2 -std=gnu11 -D_GNU_SOURCE -Wall -Wextra -Werror -I"$BUILD")
|
||||
COMPAT=(-include "$ROOT/scripts/rpmsetcmp/newset_compat.h")
|
||||
|
||||
for tool in mkset setcmp; do
|
||||
cc "${CFLAGS[@]}" "${COMPAT[@]}" \
|
||||
"$ROOT/reimplement/set9.c" "$ROOT/scripts/rpmsetcmp/$tool.c" \
|
||||
-o "$BUILD/$tool-set9"
|
||||
cc "${CFLAGS[@]}" "${COMPAT[@]}" \
|
||||
"$HERE/hash_set.c" "$ROOT/scripts/rpmsetcmp/$tool.c" \
|
||||
-o "$BUILD/$tool-direct"
|
||||
done
|
||||
|
||||
cc "${CFLAGS[@]}" -fPIC -shared "${COMPAT[@]}" \
|
||||
"$ROOT/reimplement/set9.c" -o "$BUILD/libset9.so"
|
||||
cc "${CFLAGS[@]}" -fPIC -shared "${COMPAT[@]}" \
|
||||
"$HERE/hash_set.c" -o "$BUILD/libdirect-hash.so"
|
||||
|
||||
printf 'Built tools and benchmark libraries in %s\n' "$BUILD"
|
||||
@@ -0,0 +1,968 @@
|
||||
#include <assert.h>
|
||||
#include <limits.h>
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <stdlib.h>
|
||||
#include <string.h>
|
||||
#include <sys/types.h>
|
||||
|
||||
#include "rpmlib.h"
|
||||
#include "set.h"
|
||||
#include "system.h"
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* This is intentionally a new set-string format. It is not compatible with
|
||||
* the Golomb-Rice/base62 strings produced by the original lib/set.c.
|
||||
*
|
||||
* D1<two decimal bpp digits><unpadded RFC 4648 base64 of packed hashes>
|
||||
*
|
||||
* Sorted unique hashes are packed least-significant bit first, using exactly
|
||||
* bpp bits per hash. Base64 is only a textual representation of those bytes;
|
||||
* there is no delta or Golomb-Rice coding.
|
||||
*/
|
||||
#define FORMAT_PREFIX "D1"
|
||||
#define FORMAT_HEADER_LEN 4
|
||||
|
||||
_Static_assert(CHAR_BIT == 8, "direct-hash format requires 8-bit bytes");
|
||||
|
||||
struct set {
|
||||
size_t cnt;
|
||||
size_t symbols_cap;
|
||||
size_t strings_len;
|
||||
size_t strings_cap;
|
||||
char* strings;
|
||||
struct symbols {
|
||||
size_t offset;
|
||||
unsigned full_hash;
|
||||
unsigned hash;
|
||||
}* symbols_v;
|
||||
};
|
||||
|
||||
struct decoded_set {
|
||||
unsigned* hashes;
|
||||
size_t count;
|
||||
unsigned bpp;
|
||||
};
|
||||
|
||||
enum {
|
||||
DECODED_CACHE_SIZE = 512,
|
||||
DECODED_CACHE_BUCKETS = 1024,
|
||||
PAIR_CACHE_SIZE = 16,
|
||||
};
|
||||
|
||||
struct pair_cache_entry {
|
||||
uint64_t other_identity;
|
||||
int result;
|
||||
};
|
||||
|
||||
struct decoded_cache_entry {
|
||||
struct decoded_cache_entry* bucket_next;
|
||||
struct decoded_cache_entry* newer;
|
||||
struct decoded_cache_entry* older;
|
||||
char* str;
|
||||
unsigned* hashes;
|
||||
size_t len;
|
||||
size_t count;
|
||||
uint64_t identity;
|
||||
uint32_t fingerprint;
|
||||
unsigned bucket;
|
||||
unsigned target_bpp;
|
||||
unsigned pair_next;
|
||||
struct pair_cache_entry pairs[PAIR_CACHE_SIZE];
|
||||
};
|
||||
|
||||
struct set_meta {
|
||||
const char* str;
|
||||
size_t len;
|
||||
unsigned bpp;
|
||||
};
|
||||
|
||||
static unsigned decoded_cache_count[2];
|
||||
static struct decoded_cache_entry* decoded_cache_buckets[2][DECODED_CACHE_BUCKETS];
|
||||
static struct decoded_cache_entry* decoded_cache_newest[2];
|
||||
static struct decoded_cache_entry* decoded_cache_oldest[2];
|
||||
static uint64_t decoded_cache_next_identity = 1;
|
||||
|
||||
static unsigned hash(const char* str);
|
||||
|
||||
struct set* set_new(void) {
|
||||
struct set* set = xmalloc(sizeof(*set));
|
||||
set->cnt = 0;
|
||||
set->symbols_cap = 0;
|
||||
set->strings_len = 0;
|
||||
set->strings_cap = 0;
|
||||
set->strings = NULL;
|
||||
set->symbols_v = NULL;
|
||||
|
||||
return set;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void set_add(struct set* set, const char* sym) {
|
||||
if (set->cnt == set->symbols_cap) {
|
||||
set->symbols_cap += 1024;
|
||||
set->symbols_v = xrealloc(set->symbols_v, sizeof(*set->symbols_v) * set->symbols_cap);
|
||||
}
|
||||
|
||||
size_t length = strlen(sym) + 1;
|
||||
size_t required = set->strings_len + length;
|
||||
if (required > set->strings_cap) {
|
||||
size_t capacity = set->strings_cap ? set->strings_cap : 4096;
|
||||
while (capacity < required) capacity *= 2;
|
||||
set->strings = xrealloc(set->strings, capacity);
|
||||
set->strings_cap = capacity;
|
||||
}
|
||||
|
||||
set->symbols_v[set->cnt].offset = set->strings_len;
|
||||
set->symbols_v[set->cnt].full_hash = hash(sym);
|
||||
set->symbols_v[set->cnt].hash = set->symbols_v[set->cnt].full_hash;
|
||||
memcpy(set->strings + set->strings_len, sym, length);
|
||||
set->strings_len = required;
|
||||
++set->cnt;
|
||||
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
struct set* set_free(struct set* set) {
|
||||
if (set) {
|
||||
_free(set->strings);
|
||||
_free(set->symbols_v);
|
||||
set = _free(set);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static unsigned hash(const char* str) {
|
||||
unsigned hash = UINT32_C(0x9e3779b9);
|
||||
const unsigned char* p = (const unsigned char*)str;
|
||||
|
||||
while (*p) {
|
||||
hash += *p++;
|
||||
hash += hash << 10;
|
||||
hash ^= hash >> 6;
|
||||
}
|
||||
|
||||
hash += hash << 3;
|
||||
hash ^= hash >> 11;
|
||||
hash += hash << 15;
|
||||
|
||||
return hash;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int compare_symbols(const void* arg1, const void* arg2) {
|
||||
const struct symbols* s1 = arg1;
|
||||
const struct symbols* s2 = arg2;
|
||||
|
||||
if (s1->hash > s2->hash) return 1;
|
||||
if (s1->hash < s2->hash) return -1;
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void sort_symbols(struct symbols* values, size_t count, unsigned bpp) {
|
||||
if (count < 128) {
|
||||
qsort(values, count, sizeof(*values), compare_symbols);
|
||||
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
struct symbols* temporary = xmalloc(count * sizeof(*temporary));
|
||||
struct symbols* source = values;
|
||||
struct symbols* destination = temporary;
|
||||
unsigned passes = (bpp + 7) / 8;
|
||||
|
||||
for (unsigned pass = 0; pass < passes; ++pass) {
|
||||
size_t offsets[256] = {0};
|
||||
unsigned shift = pass * 8;
|
||||
for (size_t i = 0; i < count; ++i) ++offsets[(source[i].hash >> shift) & 0xffu];
|
||||
|
||||
size_t position = 0;
|
||||
for (size_t i = 0; i < 256; ++i) {
|
||||
size_t bucket_count = offsets[i];
|
||||
offsets[i] = position;
|
||||
position += bucket_count;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
|
||||
unsigned bucket = (source[i].hash >> shift) & 0xffu;
|
||||
destination[offsets[bucket]++] = source[i];
|
||||
}
|
||||
|
||||
struct symbols* swap = source;
|
||||
source = destination;
|
||||
destination = swap;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (source != values) memcpy(values, source, count * sizeof(*values));
|
||||
_free(temporary);
|
||||
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static const char base64_alphabet[] =
|
||||
"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
|
||||
|
||||
static size_t base64_encoded_size(size_t byte_count) {
|
||||
if (byte_count > SIZE_MAX - 2) abort();
|
||||
size_t groups = (byte_count + 2) / 3;
|
||||
if (groups > (SIZE_MAX - FORMAT_HEADER_LEN - 1) / 4) abort();
|
||||
|
||||
size_t size = groups * 4;
|
||||
size_t remainder = byte_count % 3;
|
||||
if (remainder != 0) size -= 3 - remainder;
|
||||
return size;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void base64_encode(const unsigned char* input, size_t input_len, char* output) {
|
||||
while (input_len >= 3) {
|
||||
uint32_t value = ((uint32_t)input[0] << 16) | ((uint32_t)input[1] << 8) | input[2];
|
||||
output[0] = base64_alphabet[(value >> 18) & 0x3f];
|
||||
output[1] = base64_alphabet[(value >> 12) & 0x3f];
|
||||
output[2] = base64_alphabet[(value >> 6) & 0x3f];
|
||||
output[3] = base64_alphabet[value & 0x3f];
|
||||
input += 3;
|
||||
input_len -= 3;
|
||||
output += 4;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (input_len == 1) {
|
||||
uint32_t value = (uint32_t)input[0] << 16;
|
||||
output[0] = base64_alphabet[(value >> 18) & 0x3f];
|
||||
output[1] = base64_alphabet[(value >> 12) & 0x3f];
|
||||
} else if (input_len == 2) {
|
||||
uint32_t value = ((uint32_t)input[0] << 16) | ((uint32_t)input[1] << 8);
|
||||
output[0] = base64_alphabet[(value >> 18) & 0x3f];
|
||||
output[1] = base64_alphabet[(value >> 12) & 0x3f];
|
||||
output[2] = base64_alphabet[(value >> 6) & 0x3f];
|
||||
}
|
||||
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static size_t compact_unique_hashes(struct symbols* symbols, size_t count) {
|
||||
size_t unique_count = 0;
|
||||
for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
|
||||
while (i + 1 < count && symbols[i].hash == symbols[i + 1].hash) ++i;
|
||||
symbols[unique_count++].hash = symbols[i].hash;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return unique_count;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static unsigned char* pack_symbol_hashes(const struct symbols* symbols, size_t count,
|
||||
unsigned bpp, size_t* byte_count) {
|
||||
if (count > (SIZE_MAX - 7) / bpp) abort();
|
||||
size_t bit_count = count * bpp;
|
||||
*byte_count = (bit_count + 7) / 8;
|
||||
unsigned char* bytes = xmalloc(*byte_count);
|
||||
unsigned char* output = bytes;
|
||||
|
||||
#if UINT_MAX == UINT32_MAX && defined(__BYTE_ORDER__) && defined(__ORDER_LITTLE_ENDIAN__) && \
|
||||
__BYTE_ORDER__ == __ORDER_LITTLE_ENDIAN__
|
||||
if (bpp == 32 && sizeof(unsigned) == 4) {
|
||||
for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
|
||||
unsigned hash = symbols[i].hash;
|
||||
memcpy(output, &hash, sizeof(hash));
|
||||
output += sizeof(hash);
|
||||
}
|
||||
assert((size_t)(output - bytes) == *byte_count);
|
||||
return bytes;
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
uint64_t bits = 0;
|
||||
unsigned filled = 0;
|
||||
|
||||
for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
|
||||
bits |= (uint64_t)symbols[i].hash << filled;
|
||||
filled += bpp;
|
||||
|
||||
while (filled >= 8) {
|
||||
*output++ = (unsigned char)bits;
|
||||
bits >>= 8;
|
||||
filled -= 8;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (filled) *output++ = (unsigned char)bits;
|
||||
assert((size_t)(output - bytes) == *byte_count);
|
||||
|
||||
return bytes;
|
||||
}
|
||||
|
||||
const char* set_fini(struct set* set, int bpp) {
|
||||
assert(set != NULL);
|
||||
assert(set->cnt > 0);
|
||||
assert(bpp >= 10 && bpp <= 32);
|
||||
|
||||
unsigned mask = bpp < 32 ? (UINT32_C(1) << bpp) - 1 : UINT32_MAX;
|
||||
for (size_t i = 0; i < set->cnt; ++i) {
|
||||
set->symbols_v[i].hash = set->symbols_v[i].full_hash & mask;
|
||||
}
|
||||
sort_symbols(set->symbols_v, set->cnt, (unsigned)bpp);
|
||||
|
||||
for (size_t i = 0; i + 1 < set->cnt; ++i) {
|
||||
if (set->symbols_v[i].hash != set->symbols_v[i + 1].hash) continue;
|
||||
const char* left = set->strings + set->symbols_v[i].offset;
|
||||
const char* right = set->strings + set->symbols_v[i + 1].offset;
|
||||
if (strcmp(left, right) != 0) fprintf(stderr, "warning: hash collision: %s %s\n", left, right);
|
||||
}
|
||||
|
||||
size_t byte_count;
|
||||
size_t unique_count = compact_unique_hashes(set->symbols_v, set->cnt);
|
||||
unsigned char* bytes = pack_symbol_hashes(set->symbols_v, unique_count, (unsigned)bpp, &byte_count);
|
||||
size_t payload_len = base64_encoded_size(byte_count);
|
||||
char* output = xmalloc(FORMAT_HEADER_LEN + payload_len + 1);
|
||||
memcpy(output, FORMAT_PREFIX, sizeof(FORMAT_PREFIX) - 1);
|
||||
output[2] = (char)('0' + bpp / 10);
|
||||
output[3] = (char)('0' + bpp % 10);
|
||||
base64_encode(bytes, byte_count, output + FORMAT_HEADER_LEN);
|
||||
output[FORMAT_HEADER_LEN + payload_len] = '\0';
|
||||
|
||||
_free(bytes);
|
||||
|
||||
return output;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static const unsigned char base64_values[256] = {
|
||||
['A'] = 1, ['B'] = 2, ['C'] = 3, ['D'] = 4, ['E'] = 5, ['F'] = 6, ['G'] = 7, ['H'] = 8,
|
||||
['I'] = 9, ['J'] = 10, ['K'] = 11, ['L'] = 12, ['M'] = 13, ['N'] = 14, ['O'] = 15, ['P'] = 16,
|
||||
['Q'] = 17, ['R'] = 18, ['S'] = 19, ['T'] = 20, ['U'] = 21, ['V'] = 22, ['W'] = 23, ['X'] = 24,
|
||||
['Y'] = 25, ['Z'] = 26, ['a'] = 27, ['b'] = 28, ['c'] = 29, ['d'] = 30, ['e'] = 31, ['f'] = 32,
|
||||
['g'] = 33, ['h'] = 34, ['i'] = 35, ['j'] = 36, ['k'] = 37, ['l'] = 38, ['m'] = 39, ['n'] = 40,
|
||||
['o'] = 41, ['p'] = 42, ['q'] = 43, ['r'] = 44, ['s'] = 45, ['t'] = 46, ['u'] = 47, ['v'] = 48,
|
||||
['w'] = 49, ['x'] = 50, ['y'] = 51, ['z'] = 52, ['0'] = 53, ['1'] = 54, ['2'] = 55, ['3'] = 56,
|
||||
['4'] = 57, ['5'] = 58, ['6'] = 59, ['7'] = 60, ['8'] = 61, ['9'] = 62, ['+'] = 63, ['/'] = 64,
|
||||
};
|
||||
|
||||
static inline int base64_value(unsigned char c) { return (int)base64_values[c] - 1; }
|
||||
|
||||
static int base64_decoded_size(size_t input_len, size_t* byte_count) {
|
||||
size_t remainder = input_len % 4;
|
||||
if (input_len == 0 || remainder == 1) return -1;
|
||||
|
||||
size_t groups = input_len / 4;
|
||||
if (groups > SIZE_MAX / 3) return -1;
|
||||
size_t size = groups * 3;
|
||||
size_t tail_size = remainder == 0 ? 0 : remainder - 1;
|
||||
if (size > SIZE_MAX - tail_size) return -1;
|
||||
|
||||
*byte_count = size + tail_size;
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static inline int has_set_prefix(const char* str) {
|
||||
return str[0] == 's' && str[1] == 'e' && str[2] == 't' && str[3] == ':';
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int set_meta_init(const char* source, struct set_meta* meta) {
|
||||
const char* str = source;
|
||||
if (has_set_prefix(str)) str += 4;
|
||||
if (has_set_prefix(str)) return -1;
|
||||
|
||||
/* With bpp >= 10, a valid direct set has at least three Base64 characters. */
|
||||
if (str[0] != FORMAT_PREFIX[0] || str[1] != FORMAT_PREFIX[1]) return -1;
|
||||
if (str[2] < '0' || str[2] > '9' || str[3] < '0' || str[3] > '9') return -1;
|
||||
if (str[4] == '\0' || str[5] == '\0' || str[6] == '\0') return -1;
|
||||
|
||||
unsigned bpp = (unsigned)(str[2] - '0') * 10 + (unsigned)(str[3] - '0');
|
||||
if (bpp < 10 || bpp > 32) return -1;
|
||||
|
||||
meta->str = str;
|
||||
meta->len = strlen(str);
|
||||
meta->bpp = bpp;
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
struct decode_writer {
|
||||
unsigned* hashes;
|
||||
size_t capacity;
|
||||
size_t written;
|
||||
uint64_t bits;
|
||||
uint64_t mask;
|
||||
unsigned previous;
|
||||
unsigned filled;
|
||||
unsigned bpp;
|
||||
int has_previous;
|
||||
};
|
||||
|
||||
static inline int decode_writer_put(struct decode_writer* writer, uint32_t bytes,
|
||||
unsigned byte_count) {
|
||||
writer->bits |= (uint64_t)bytes << writer->filled;
|
||||
writer->filled += byte_count * 8;
|
||||
|
||||
while (writer->filled >= writer->bpp) {
|
||||
if (writer->written == writer->capacity) return -1;
|
||||
|
||||
unsigned current = (unsigned)(writer->bits & writer->mask);
|
||||
writer->bits >>= writer->bpp;
|
||||
writer->filled -= writer->bpp;
|
||||
|
||||
if (writer->has_previous && writer->previous >= current) return -1;
|
||||
if (writer->hashes) writer->hashes[writer->written] = current;
|
||||
writer->previous = current;
|
||||
writer->has_previous = 1;
|
||||
++writer->written;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int decode_base64_bytes(const char* input, size_t input_len, unsigned char* output,
|
||||
size_t output_len) {
|
||||
unsigned char* const output_end = output + output_len;
|
||||
size_t offset = 0;
|
||||
while (input_len - offset >= 4) {
|
||||
int v0 = base64_value((unsigned char)input[offset]);
|
||||
int v1 = base64_value((unsigned char)input[offset + 1]);
|
||||
int v2 = base64_value((unsigned char)input[offset + 2]);
|
||||
int v3 = base64_value((unsigned char)input[offset + 3]);
|
||||
if ((v0 | v1 | v2 | v3) < 0 || output_end - output < 3) return -1;
|
||||
output[0] = (unsigned char)((v0 << 2) | (v1 >> 4));
|
||||
output[1] = (unsigned char)(((v1 & 0x0f) << 4) | (v2 >> 2));
|
||||
output[2] = (unsigned char)(((v2 & 0x03) << 6) | v3);
|
||||
output += 3;
|
||||
offset += 4;
|
||||
}
|
||||
|
||||
size_t remainder = input_len - offset;
|
||||
if (remainder == 0) return output == output_end ? 0 : -1;
|
||||
if (remainder == 1) return -1;
|
||||
|
||||
int v0 = base64_value((unsigned char)input[offset]);
|
||||
int v1 = base64_value((unsigned char)input[offset + 1]);
|
||||
if ((v0 | v1) < 0 || output == output_end) return -1;
|
||||
*output++ = (unsigned char)((v0 << 2) | (v1 >> 4));
|
||||
|
||||
if (remainder == 2) return (v1 & 0x0f) == 0 && output == output_end ? 0 : -1;
|
||||
|
||||
int v2 = base64_value((unsigned char)input[offset + 2]);
|
||||
if (v2 < 0 || output == output_end) return -1;
|
||||
*output++ = (unsigned char)(((v1 & 0x0f) << 4) | (v2 >> 2));
|
||||
return (v2 & 0x03) == 0 && output == output_end ? 0 : -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static inline int decode_base64_triplet(const char* input, uint32_t* triplet) {
|
||||
int v0 = base64_value((unsigned char)input[0]);
|
||||
int v1 = base64_value((unsigned char)input[1]);
|
||||
int v2 = base64_value((unsigned char)input[2]);
|
||||
int v3 = base64_value((unsigned char)input[3]);
|
||||
if ((v0 | v1 | v2 | v3) < 0) return -1;
|
||||
|
||||
*triplet = (uint32_t)((v0 << 2) | (v1 >> 4)) |
|
||||
(uint32_t)(((v1 & 0x0f) << 4) | (v2 >> 2)) << 8 |
|
||||
(uint32_t)(((v2 & 0x03) << 6) | v3) << 16;
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int decode_base64_u32(const char* input, size_t input_len, unsigned* hashes,
|
||||
size_t count) {
|
||||
size_t blocks = count / 3;
|
||||
size_t written = 0;
|
||||
unsigned previous = 0;
|
||||
int has_previous = 0;
|
||||
|
||||
for (size_t block = 0; block < blocks; ++block) {
|
||||
uint32_t t0, t1, t2, t3;
|
||||
if (decode_base64_triplet(input, &t0) < 0 ||
|
||||
decode_base64_triplet(input + 4, &t1) < 0 ||
|
||||
decode_base64_triplet(input + 8, &t2) < 0 ||
|
||||
decode_base64_triplet(input + 12, &t3) < 0)
|
||||
return -1;
|
||||
|
||||
unsigned value0 = (unsigned)(t0 | ((t1 & UINT32_C(0xff)) << 24));
|
||||
unsigned value1 = (unsigned)((t1 >> 8) | ((t2 & UINT32_C(0xffff)) << 16));
|
||||
unsigned value2 = (unsigned)((t2 >> 16) | (t3 << 8));
|
||||
if ((has_previous && previous >= value0) || value0 >= value1 || value1 >= value2) return -1;
|
||||
|
||||
hashes[written++] = value0;
|
||||
hashes[written++] = value1;
|
||||
hashes[written++] = value2;
|
||||
previous = value2;
|
||||
has_previous = 1;
|
||||
input += 16;
|
||||
input_len -= 16;
|
||||
}
|
||||
|
||||
size_t remaining = count - written;
|
||||
if (remaining != 0) {
|
||||
size_t byte_count = remaining * sizeof(*hashes);
|
||||
unsigned char tail[2 * sizeof(*hashes)];
|
||||
if (decode_base64_bytes(input, input_len, tail, byte_count) < 0) return -1;
|
||||
for (size_t i = 0; i < remaining; ++i, ++written) {
|
||||
const unsigned char* bytes = tail + i * 4;
|
||||
unsigned current = (unsigned)bytes[0] | ((unsigned)bytes[1] << 8) |
|
||||
((unsigned)bytes[2] << 16) | ((unsigned)bytes[3] << 24);
|
||||
if (has_previous && previous >= current) return -1;
|
||||
hashes[written] = current;
|
||||
previous = current;
|
||||
has_previous = 1;
|
||||
}
|
||||
} else if (input_len != 0) {
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int decode_set_sized(const char* str, size_t str_len, struct decoded_set* decoded) {
|
||||
if (str_len == 0) str_len = strlen(str);
|
||||
if (str_len <= FORMAT_HEADER_LEN) return -1;
|
||||
if (strncmp(str, FORMAT_PREFIX, sizeof(FORMAT_PREFIX) - 1) != 0) return -1;
|
||||
if (str[2] < '0' || str[2] > '9' || str[3] < '0' || str[3] > '9') return -1;
|
||||
|
||||
unsigned bpp = (unsigned)(str[2] - '0') * 10 + (unsigned)(str[3] - '0');
|
||||
if (bpp < 10 || bpp > 32) return -1;
|
||||
|
||||
const char* input = str + FORMAT_HEADER_LEN;
|
||||
size_t input_len = str_len - FORMAT_HEADER_LEN;
|
||||
size_t byte_count;
|
||||
if (base64_decoded_size(input_len, &byte_count) < 0) return -1;
|
||||
if (byte_count > SIZE_MAX / 8) return -1;
|
||||
|
||||
size_t count = byte_count * 8 / bpp;
|
||||
if (count == 0 || count > (SIZE_MAX - 7) / bpp || count > SIZE_MAX / sizeof(unsigned) ||
|
||||
(count * bpp + 7) / 8 != byte_count) {
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
unsigned* hashes = xmalloc(count * sizeof(*hashes));
|
||||
#if UINT_MAX == UINT32_MAX
|
||||
if (bpp == 32 && sizeof(unsigned) == 4) {
|
||||
if (decode_base64_u32(input, input_len, hashes, count) < 0) goto invalid;
|
||||
if (decoded) {
|
||||
decoded->hashes = hashes;
|
||||
decoded->count = count;
|
||||
decoded->bpp = bpp;
|
||||
}
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Byte-aligned widths can bypass the generic bit reservoir. Decode the
|
||||
* Base64 payload into the front of the final allocation, then expand 16-
|
||||
* and 24-bit values backwards so unread packed bytes are never overwritten. */
|
||||
if ((bpp == 16 || bpp == 24) && sizeof(unsigned) == 4) {
|
||||
if (decode_base64_bytes(input, input_len, (unsigned char*)hashes, byte_count) < 0) goto invalid;
|
||||
if (bpp == 16) {
|
||||
for (size_t i = count; i > 0; --i) {
|
||||
const unsigned char* bytes = (const unsigned char*)hashes + (i - 1) * 2;
|
||||
hashes[i - 1] = (unsigned)bytes[0] | ((unsigned)bytes[1] << 8);
|
||||
}
|
||||
} else if (bpp == 24) {
|
||||
for (size_t i = count; i > 0; --i) {
|
||||
const unsigned char* bytes = (const unsigned char*)hashes + (i - 1) * 3;
|
||||
hashes[i - 1] = (unsigned)bytes[0] | ((unsigned)bytes[1] << 8) |
|
||||
((unsigned)bytes[2] << 16);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
for (size_t i = 1; i < count; ++i) {
|
||||
if (hashes[i - 1] >= hashes[i]) goto invalid;
|
||||
}
|
||||
if (decoded) {
|
||||
decoded->hashes = hashes;
|
||||
decoded->count = count;
|
||||
decoded->bpp = bpp;
|
||||
}
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
struct decode_writer writer = {
|
||||
.hashes = hashes,
|
||||
.capacity = count,
|
||||
.mask = bpp < 32 ? (UINT64_C(1) << bpp) - 1 : UINT32_MAX,
|
||||
.bpp = bpp,
|
||||
};
|
||||
|
||||
size_t full_len = input_len - input_len % 4;
|
||||
for (size_t offset = 0; offset < full_len; offset += 4) {
|
||||
int v0 = base64_value((unsigned char)input[offset]);
|
||||
int v1 = base64_value((unsigned char)input[offset + 1]);
|
||||
int v2 = base64_value((unsigned char)input[offset + 2]);
|
||||
int v3 = base64_value((unsigned char)input[offset + 3]);
|
||||
if ((v0 | v1 | v2 | v3) < 0) goto invalid;
|
||||
|
||||
uint32_t bytes = (uint32_t)((v0 << 2) | (v1 >> 4)) |
|
||||
(uint32_t)(((v1 & 0x0f) << 4) | (v2 >> 2)) << 8 |
|
||||
(uint32_t)(((v2 & 0x03) << 6) | v3) << 16;
|
||||
if (decode_writer_put(&writer, bytes, 3) < 0) goto invalid;
|
||||
}
|
||||
|
||||
size_t remainder = input_len - full_len;
|
||||
if (remainder != 0) {
|
||||
int v0 = base64_value((unsigned char)input[full_len]);
|
||||
int v1 = base64_value((unsigned char)input[full_len + 1]);
|
||||
if ((v0 | v1) < 0) goto invalid;
|
||||
|
||||
uint32_t bytes = (uint32_t)((v0 << 2) | (v1 >> 4));
|
||||
if (remainder == 2) {
|
||||
if ((v1 & 0x0f) != 0 || decode_writer_put(&writer, bytes, 1) < 0) goto invalid;
|
||||
} else {
|
||||
int v2 = base64_value((unsigned char)input[full_len + 2]);
|
||||
if (v2 < 0 || (v2 & 0x03) != 0) goto invalid;
|
||||
bytes |= (uint32_t)(((v1 & 0x0f) << 4) | (v2 >> 2)) << 8;
|
||||
if (decode_writer_put(&writer, bytes, 2) < 0) goto invalid;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (writer.written != count || writer.bits != 0) goto invalid;
|
||||
|
||||
if (decoded) {
|
||||
decoded->hashes = hashes;
|
||||
decoded->count = count;
|
||||
decoded->bpp = bpp;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
|
||||
invalid:
|
||||
_free(hashes);
|
||||
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Reduce a sorted set of (bpp + 1)-bit values to a sorted set of bpp-bit values. */
|
||||
static size_t downsample_set(size_t count, const unsigned* hashes, unsigned* result, unsigned bpp) {
|
||||
unsigned mask = (UINT32_C(1) << bpp) - 1;
|
||||
size_t lower = 0;
|
||||
size_t upper = count;
|
||||
|
||||
while (lower < upper) {
|
||||
size_t middle = lower + (upper - lower) / 2;
|
||||
if (hashes[middle] <= mask)
|
||||
lower = middle + 1;
|
||||
else
|
||||
upper = middle;
|
||||
}
|
||||
|
||||
unsigned* output = result;
|
||||
const unsigned* low = hashes;
|
||||
const unsigned* low_end = hashes + lower;
|
||||
const unsigned* high = hashes + lower;
|
||||
const unsigned* high_end = hashes + count;
|
||||
|
||||
while (low < low_end && high < high_end) {
|
||||
unsigned low_value = *low;
|
||||
unsigned high_value = *high & mask;
|
||||
if (low_value < high_value) {
|
||||
*output++ = low_value;
|
||||
++low;
|
||||
} else if (high_value < low_value) {
|
||||
*output++ = high_value;
|
||||
++high;
|
||||
} else {
|
||||
*output++ = low_value;
|
||||
++low;
|
||||
++high;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
while (low < low_end) *output++ = *low++;
|
||||
while (high < high_end) *output++ = *high++ & mask;
|
||||
|
||||
return (size_t)(output - result);
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void downsample_radix_to(struct decoded_set* set, unsigned target_bpp) {
|
||||
unsigned* original = set->hashes;
|
||||
unsigned* scratch = xmalloc(set->count * sizeof(*scratch));
|
||||
unsigned mask = (UINT32_C(1) << target_bpp) - 1;
|
||||
for (size_t i = 0; i < set->count; ++i) original[i] &= mask;
|
||||
|
||||
unsigned* source = original;
|
||||
unsigned* destination = scratch;
|
||||
unsigned passes = (target_bpp + 7) / 8;
|
||||
for (unsigned pass = 0; pass < passes; ++pass) {
|
||||
size_t offsets[256] = {0};
|
||||
unsigned shift = pass * 8;
|
||||
for (size_t i = 0; i < set->count; ++i) ++offsets[(source[i] >> shift) & 0xffu];
|
||||
|
||||
size_t position = 0;
|
||||
for (size_t i = 0; i < 256; ++i) {
|
||||
size_t bucket_count = offsets[i];
|
||||
offsets[i] = position;
|
||||
position += bucket_count;
|
||||
}
|
||||
for (size_t i = 0; i < set->count; ++i) {
|
||||
unsigned value = source[i];
|
||||
destination[offsets[(value >> shift) & 0xffu]++] = value;
|
||||
}
|
||||
|
||||
unsigned* swap = source;
|
||||
source = destination;
|
||||
destination = swap;
|
||||
}
|
||||
|
||||
size_t unique_count = 1;
|
||||
for (size_t i = 1; i < set->count; ++i) {
|
||||
if (source[i] != source[unique_count - 1]) source[unique_count++] = source[i];
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (source == original) {
|
||||
_free(scratch);
|
||||
} else {
|
||||
_free(original);
|
||||
set->hashes = scratch;
|
||||
}
|
||||
set->count = unique_count;
|
||||
set->bpp = target_bpp;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void downsample_to(struct decoded_set* set, unsigned target_bpp) {
|
||||
if (set->bpp == target_bpp) return;
|
||||
|
||||
unsigned passes = (target_bpp + 7) / 8;
|
||||
if (set->bpp - target_bpp > passes) {
|
||||
downsample_radix_to(set, target_bpp);
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
unsigned* original = set->hashes;
|
||||
unsigned* scratch = xmalloc(set->count * sizeof(*scratch));
|
||||
unsigned* source = original;
|
||||
unsigned* destination = scratch;
|
||||
|
||||
while (set->bpp > target_bpp) {
|
||||
--set->bpp;
|
||||
set->count = downsample_set(set->count, source, destination, set->bpp);
|
||||
unsigned* swap = source;
|
||||
source = destination;
|
||||
destination = swap;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (source == original) {
|
||||
_free(scratch);
|
||||
} else {
|
||||
_free(original);
|
||||
set->hashes = scratch;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static uint32_t decoded_cache_fingerprint(const struct set_meta* meta, unsigned target_bpp) {
|
||||
const unsigned char* str = (const unsigned char*)meta->str;
|
||||
uint32_t fingerprint = UINT32_C(2166136261);
|
||||
fingerprint = (fingerprint ^ (uint32_t)meta->len) * UINT32_C(16777619);
|
||||
fingerprint = (fingerprint ^ (meta->bpp * UINT32_C(0x27d4eb2d))) * UINT32_C(16777619);
|
||||
fingerprint = (fingerprint ^ (target_bpp * UINT32_C(0x85ebca6b))) * UINT32_C(16777619);
|
||||
|
||||
size_t prefix_len = meta->len < 8 ? meta->len : 8;
|
||||
for (size_t i = 0; i < prefix_len; ++i) {
|
||||
fingerprint = (fingerprint ^ str[i]) * UINT32_C(16777619);
|
||||
}
|
||||
size_t suffix_start = meta->len > 8 ? meta->len - 8 : prefix_len;
|
||||
for (size_t i = suffix_start; i < meta->len; ++i) {
|
||||
fingerprint = (fingerprint ^ str[i]) * UINT32_C(16777619);
|
||||
}
|
||||
|
||||
fingerprint ^= fingerprint >> 16;
|
||||
fingerprint *= UINT32_C(0x7feb352d);
|
||||
fingerprint ^= fingerprint >> 15;
|
||||
fingerprint *= UINT32_C(0x846ca68b);
|
||||
fingerprint ^= fingerprint >> 16;
|
||||
return fingerprint;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void decoded_cache_touch(struct decoded_cache_entry* entry, unsigned cache_id) {
|
||||
if (entry == decoded_cache_newest[cache_id]) return;
|
||||
|
||||
if (entry->newer) entry->newer->older = entry->older;
|
||||
if (entry->older) entry->older->newer = entry->newer;
|
||||
if (entry == decoded_cache_oldest[cache_id]) decoded_cache_oldest[cache_id] = entry->newer;
|
||||
|
||||
entry->newer = NULL;
|
||||
entry->older = decoded_cache_newest[cache_id];
|
||||
decoded_cache_newest[cache_id]->newer = entry;
|
||||
decoded_cache_newest[cache_id] = entry;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void decoded_cache_remove(struct decoded_cache_entry* victim, unsigned cache_id) {
|
||||
if (victim->newer)
|
||||
victim->newer->older = victim->older;
|
||||
else
|
||||
decoded_cache_newest[cache_id] = victim->older;
|
||||
if (victim->older)
|
||||
victim->older->newer = victim->newer;
|
||||
else
|
||||
decoded_cache_oldest[cache_id] = victim->newer;
|
||||
|
||||
struct decoded_cache_entry** link = &decoded_cache_buckets[cache_id][victim->bucket];
|
||||
while (*link && *link != victim) link = &(*link)->bucket_next;
|
||||
assert(*link == victim);
|
||||
*link = victim->bucket_next;
|
||||
assert(decoded_cache_count[cache_id] > 0);
|
||||
--decoded_cache_count[cache_id];
|
||||
|
||||
_free(victim->hashes);
|
||||
_free(victim);
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int pair_cache_lookup(const struct decoded_cache_entry* first,
|
||||
const struct decoded_cache_entry* second, int* result) {
|
||||
for (unsigned i = 0; i < PAIR_CACHE_SIZE; ++i) {
|
||||
if (first->pairs[i].other_identity == second->identity) {
|
||||
*result = first->pairs[i].result;
|
||||
return 1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void pair_cache_store(struct decoded_cache_entry* first,
|
||||
const struct decoded_cache_entry* second, int result) {
|
||||
unsigned slot = first->pair_next++ & (PAIR_CACHE_SIZE - 1);
|
||||
first->pairs[slot].other_identity = second->identity;
|
||||
first->pairs[slot].result = result;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int cache_decode_set(const struct set_meta* meta, unsigned target_bpp, unsigned cache_id,
|
||||
const unsigned** hashes, size_t* count,
|
||||
struct decoded_cache_entry** cache_entry) {
|
||||
assert(cache_id < 2);
|
||||
assert(target_bpp <= meta->bpp);
|
||||
|
||||
uint32_t fingerprint = decoded_cache_fingerprint(meta, target_bpp);
|
||||
unsigned bucket = fingerprint & (DECODED_CACHE_BUCKETS - 1);
|
||||
for (struct decoded_cache_entry* entry = decoded_cache_buckets[cache_id][bucket]; entry;
|
||||
entry = entry->bucket_next) {
|
||||
if (entry->fingerprint != fingerprint || entry->target_bpp != target_bpp ||
|
||||
entry->len != meta->len || memcmp(entry->str, meta->str, meta->len + 1) != 0)
|
||||
continue;
|
||||
|
||||
decoded_cache_touch(entry, cache_id);
|
||||
*hashes = entry->hashes;
|
||||
*count = entry->count;
|
||||
*cache_entry = entry;
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
struct decoded_set decoded;
|
||||
if (decode_set_sized(meta->str, meta->len, &decoded) < 0) return -1;
|
||||
if (decoded.bpp != meta->bpp) {
|
||||
_free(decoded.hashes);
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
downsample_to(&decoded, target_bpp);
|
||||
|
||||
if (meta->len > SIZE_MAX - sizeof(struct decoded_cache_entry) - 1) {
|
||||
_free(decoded.hashes);
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
struct decoded_cache_entry* entry = xmalloc(sizeof(*entry) + meta->len + 1);
|
||||
memset(entry, 0, sizeof(*entry));
|
||||
entry->str = (char*)(entry + 1);
|
||||
memcpy(entry->str, meta->str, meta->len + 1);
|
||||
entry->hashes = decoded.hashes;
|
||||
entry->len = meta->len;
|
||||
entry->count = decoded.count;
|
||||
entry->identity = decoded_cache_next_identity++;
|
||||
if (entry->identity == 0) entry->identity = decoded_cache_next_identity++;
|
||||
entry->fingerprint = fingerprint;
|
||||
entry->bucket = bucket;
|
||||
entry->target_bpp = target_bpp;
|
||||
|
||||
if (decoded_cache_count[cache_id] == DECODED_CACHE_SIZE) {
|
||||
decoded_cache_remove(decoded_cache_oldest[cache_id], cache_id);
|
||||
}
|
||||
|
||||
entry->bucket_next = decoded_cache_buckets[cache_id][bucket];
|
||||
decoded_cache_buckets[cache_id][bucket] = entry;
|
||||
entry->older = decoded_cache_newest[cache_id];
|
||||
if (decoded_cache_newest[cache_id]) {
|
||||
decoded_cache_newest[cache_id]->newer = entry;
|
||||
} else {
|
||||
decoded_cache_oldest[cache_id] = entry;
|
||||
}
|
||||
decoded_cache_newest[cache_id] = entry;
|
||||
++decoded_cache_count[cache_id];
|
||||
|
||||
*hashes = entry->hashes;
|
||||
*count = entry->count;
|
||||
*cache_entry = entry;
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static const unsigned* step_lower_bound(const unsigned* first, const unsigned* last, unsigned value,
|
||||
size_t jump) {
|
||||
size_t count = (size_t)(last - first);
|
||||
if (count == 0 || first[0] >= value) return first;
|
||||
if (jump == 0) jump = 1;
|
||||
|
||||
size_t position = 0;
|
||||
size_t step = jump;
|
||||
while (step != 0) {
|
||||
if (step > count - position - 1) {
|
||||
step /= 2;
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
size_t next = position + step;
|
||||
if (first[next] < value)
|
||||
position = next;
|
||||
else
|
||||
step /= 2;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return first + position + 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int sorted_subset(const unsigned* small, size_t small_count, const unsigned* large,
|
||||
size_t large_count) {
|
||||
const unsigned* small_end = small + small_count;
|
||||
const unsigned* large_end = large + large_count;
|
||||
size_t jump = large_count / small_count;
|
||||
|
||||
if (jump < 4) {
|
||||
while (small < small_end) {
|
||||
unsigned value = *small++;
|
||||
while (large < large_end && *large < value) ++large;
|
||||
if (large == large_end || *large != value) return 0;
|
||||
++large;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
while (small < small_end) {
|
||||
unsigned value = *small++;
|
||||
large = step_lower_bound(large, large_end, value, jump);
|
||||
if (large == large_end || *large != value) return 0;
|
||||
++large;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
int rpmsetcmp(const char* str1, const char* str2) {
|
||||
struct set_meta meta1;
|
||||
if (set_meta_init(str1, &meta1) < 0) return -3;
|
||||
|
||||
struct set_meta meta2;
|
||||
if (set_meta_init(str2, &meta2) < 0) return -4;
|
||||
unsigned target_bpp = meta2.bpp < meta1.bpp ? meta2.bpp : meta1.bpp;
|
||||
|
||||
const unsigned* hashes1;
|
||||
size_t count1;
|
||||
struct decoded_cache_entry* entry1;
|
||||
if (cache_decode_set(&meta1, target_bpp, 0, &hashes1, &count1, &entry1) < 0) return -3;
|
||||
|
||||
if (meta1.len == meta2.len && memcmp(meta1.str, meta2.str, meta1.len + 1) == 0) return 0;
|
||||
|
||||
const unsigned* hashes2;
|
||||
size_t count2;
|
||||
struct decoded_cache_entry* entry2;
|
||||
if (cache_decode_set(&meta2, target_bpp, 1, &hashes2, &count2, &entry2) < 0) return -4;
|
||||
|
||||
int result;
|
||||
if (pair_cache_lookup(entry1, entry2, &result)) return result;
|
||||
|
||||
if (count1 == count2)
|
||||
result = memcmp(hashes1, hashes2, count1 * sizeof(*hashes1)) == 0 ? 0 : -2;
|
||||
else if (count1 > count2)
|
||||
result = sorted_subset(hashes2, count2, hashes1, count1) ? 1 : -2;
|
||||
else
|
||||
result = sorted_subset(hashes1, count1, hashes2, count2) ? -1 : -2;
|
||||
|
||||
pair_cache_store(entry1, entry2, result);
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,40 @@
|
||||
# Другой дизайн
|
||||
|
||||
## Roaring map
|
||||
|
||||
- описание [здесь](new_version/roaring_bitmap/about.md)
|
||||
|
||||
## хранить сразу расшифрованный set
|
||||
|
||||
- WIP [здесь](new_version/direct_hash/about.md)
|
||||
- огромная часть ресурсов уходит не на просмотр включения множеств, а на декодирование set-строк
|
||||
- при возможности хранить больше данных за более дешёвое сравнение - прекрасно
|
||||
- тупо условный формат:
|
||||
- `<bpp> <последовательно упакованные bpp-битные хеши>`
|
||||
- Shannon–Fano–Elias coding как одна из идей, но надо глубже копать
|
||||
|
||||
## Группировать, а не хэшировать
|
||||
|
||||
- если была бы возможность точно делать соответствия между label и id, то provides стал бы в большинстве последовательным, а required было бы легко искать в P.
|
||||
|
||||
# Доработки на текущий дизайн
|
||||
|
||||
## битовый prefilter
|
||||
|
||||
- Позволяет отбросить заведомо ложные варианты
|
||||
- но так ли часто это будет срабатывать, но вызывает доп расходы при высчитывании
|
||||
- фильтр Блума как пример
|
||||
- В теории хэш можно заменить на него
|
||||
- необходимо знать, насколько больше будет ложноположительных срабатываний
|
||||
|
||||
## улучшить проход по массивам
|
||||
|
||||
- Можно provides хранить не в виде массива, а сразу как хэш-структурку
|
||||
- если provides строка кэшируется не так часто, смысла не будет
|
||||
|
||||
# Прочие улучшения
|
||||
|
||||
## улучшение работы с хэшем
|
||||
|
||||
- если условно "отсортировать" массив provides/requires, можно получить лучшую работу с кэшом
|
||||
- (надеюсь, что под капотом оно уже и так это делает, но проверить стоит)
|
||||
@@ -0,0 +1,39 @@
|
||||
попытка воссоздания алгоритма с roaring bitmap
|
||||
|
||||
Даже эффективней в создании, но проигрывает в дешифровке (сравнении) и занимаемому месту
|
||||
|
||||
Кратно выше становится сама длина строки
|
||||
|
||||
```text
|
||||
symbols=1000 required=500 bpp=32
|
||||
implementation set_chars format
|
||||
set9 3994 golomb
|
||||
bitmap 19924 R1
|
||||
```
|
||||
|
||||
```text
|
||||
operation set9 bitmap bitmap/set9
|
||||
set_fini only 266.24 us 202.89 us 0.76x
|
||||
new+add+fini 1696.05 us 1600.44 us 0.94x
|
||||
rpmsetcmp cold 293.87 us 1321.17 us 4.50x
|
||||
rpmsetcmp warm 5.24 us 399.20 us 76.14x
|
||||
```
|
||||
|
||||
### Использование zstd
|
||||
|
||||
```text
|
||||
symbols=1000 required=500 bpp=32
|
||||
implementation set_chars format
|
||||
set9 3994 golomb
|
||||
bitmap 14126 R2
|
||||
```
|
||||
|
||||
без zstd строка становится ~40% длинее
|
||||
|
||||
```text
|
||||
operation set9 bitmap bitmap/set9
|
||||
set_fini only 171.84 us 314.20 us 1.83x
|
||||
new+add+fini 1185.33 us 1726.32 us 1.46x
|
||||
rpmsetcmp cold 285.04 us 1412.84 us 4.96x
|
||||
rpmsetcmp warm 4.82 us 490.94 us 101.86x
|
||||
```
|
||||
Executable
+206
@@ -0,0 +1,206 @@
|
||||
#!/usr/bin/env python3
|
||||
import argparse
|
||||
import ctypes
|
||||
import gc
|
||||
import os
|
||||
import statistics
|
||||
import subprocess
|
||||
import time
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
|
||||
HERE = Path(__file__).resolve().parent
|
||||
BUILD = HERE / "build"
|
||||
LIBC = ctypes.CDLL(None)
|
||||
LIBC.free.argtypes = [ctypes.c_void_p]
|
||||
|
||||
|
||||
class SetAPI:
|
||||
def __init__(self, path: Path, result_needs_free: bool):
|
||||
self.lib = ctypes.CDLL(str(path))
|
||||
self.result_needs_free = result_needs_free
|
||||
self.lib.set_new.restype = ctypes.c_void_p
|
||||
self.lib.set_add.argtypes = [ctypes.c_void_p, ctypes.c_char_p]
|
||||
self.lib.set_fini.argtypes = [ctypes.c_void_p, ctypes.c_int]
|
||||
self.lib.set_fini.restype = ctypes.c_void_p
|
||||
self.lib.set_free.argtypes = [ctypes.c_void_p]
|
||||
self.lib.set_free.restype = ctypes.c_void_p
|
||||
self.lib.rpmsetcmp.argtypes = [ctypes.c_char_p, ctypes.c_char_p]
|
||||
self.lib.rpmsetcmp.restype = ctypes.c_int
|
||||
|
||||
def new_with_symbols(self, symbols):
|
||||
value = self.lib.set_new()
|
||||
if not value:
|
||||
raise RuntimeError("set_new returned NULL")
|
||||
for symbol in symbols:
|
||||
self.lib.set_add(value, symbol)
|
||||
return value
|
||||
|
||||
def release(self, value, result):
|
||||
if self.result_needs_free and result:
|
||||
LIBC.free(result)
|
||||
self.lib.set_free(value)
|
||||
|
||||
def encode(self, symbols, bpp):
|
||||
value = self.new_with_symbols(symbols)
|
||||
result = self.lib.set_fini(value, bpp)
|
||||
if not result:
|
||||
raise RuntimeError("set_fini returned NULL")
|
||||
encoded = ctypes.string_at(result)
|
||||
self.release(value, result)
|
||||
return encoded
|
||||
|
||||
|
||||
def median_fini(api, symbols, bpp, calls, rounds):
|
||||
samples = []
|
||||
for _ in range(rounds):
|
||||
sets = [api.new_with_symbols(symbols) for _ in range(calls)]
|
||||
results = []
|
||||
start = time.perf_counter_ns()
|
||||
for value in sets:
|
||||
results.append(api.lib.set_fini(value, bpp))
|
||||
samples.append((time.perf_counter_ns() - start) / calls)
|
||||
if not all(results):
|
||||
raise RuntimeError("set_fini returned NULL")
|
||||
encoded = [ctypes.string_at(result) for result in results]
|
||||
if len(set(encoded)) != 1:
|
||||
raise RuntimeError("set_fini is not deterministic")
|
||||
for value, result in zip(sets, results):
|
||||
api.release(value, result)
|
||||
return statistics.median(samples)
|
||||
|
||||
|
||||
def median_build(api, symbols, bpp, calls, rounds):
|
||||
samples = []
|
||||
for _ in range(rounds):
|
||||
sets = []
|
||||
results = []
|
||||
start = time.perf_counter_ns()
|
||||
for _ in range(calls):
|
||||
value = api.new_with_symbols(symbols)
|
||||
result = api.lib.set_fini(value, bpp)
|
||||
sets.append(value)
|
||||
results.append(result)
|
||||
samples.append((time.perf_counter_ns() - start) / calls)
|
||||
if not all(results):
|
||||
raise RuntimeError("set_fini returned NULL")
|
||||
for value, result in zip(sets, results):
|
||||
api.release(value, result)
|
||||
return statistics.median(samples)
|
||||
|
||||
|
||||
def median_cmp(api, provider, requirement, calls, rounds):
|
||||
expected = api.lib.rpmsetcmp(provider, requirement)
|
||||
if expected != 1 or api.lib.rpmsetcmp(provider, provider) != 0:
|
||||
raise RuntimeError(f"unexpected rpmsetcmp result: {expected}")
|
||||
for _ in range(100):
|
||||
api.lib.rpmsetcmp(provider, requirement)
|
||||
|
||||
samples = []
|
||||
for _ in range(rounds):
|
||||
checksum = 0
|
||||
start = time.perf_counter_ns()
|
||||
for _ in range(calls):
|
||||
checksum += api.lib.rpmsetcmp(provider, requirement)
|
||||
samples.append((time.perf_counter_ns() - start) / calls)
|
||||
if checksum != calls:
|
||||
raise RuntimeError("rpmsetcmp result changed during benchmark")
|
||||
return statistics.median(samples)
|
||||
|
||||
|
||||
def cold_cmp_once(api, provider, requirement):
|
||||
read_fd, write_fd = os.pipe()
|
||||
pid = os.fork()
|
||||
if pid == 0:
|
||||
os.close(read_fd)
|
||||
start = time.perf_counter_ns()
|
||||
result = api.lib.rpmsetcmp(provider, requirement)
|
||||
elapsed = time.perf_counter_ns() - start
|
||||
os.write(write_fd, f"{elapsed} {result}".encode())
|
||||
os.close(write_fd)
|
||||
os._exit(0)
|
||||
|
||||
os.close(write_fd)
|
||||
payload = b""
|
||||
while chunk := os.read(read_fd, 128):
|
||||
payload += chunk
|
||||
os.close(read_fd)
|
||||
_, status = os.waitpid(pid, 0)
|
||||
if status != 0:
|
||||
raise RuntimeError(f"cold rpmsetcmp child failed: status={status}")
|
||||
elapsed, result = map(int, payload.split())
|
||||
if result != 1:
|
||||
raise RuntimeError(f"unexpected cold rpmsetcmp result: {result}")
|
||||
return elapsed
|
||||
|
||||
|
||||
def median_cmp_cold(api, provider, requirement, calls, rounds):
|
||||
samples = []
|
||||
for _ in range(rounds):
|
||||
total = sum(cold_cmp_once(api, provider, requirement) for _ in range(calls))
|
||||
samples.append(total / calls)
|
||||
return statistics.median(samples)
|
||||
|
||||
|
||||
def format_time(ns):
|
||||
return f"{ns / 1000:.2f} us"
|
||||
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
parser = argparse.ArgumentParser(description="Compare set9 and CRoaring set APIs")
|
||||
parser.add_argument("--symbols", type=int, default=1000)
|
||||
parser.add_argument("--bpp", type=int, default=32)
|
||||
parser.add_argument("--rounds", type=int, default=7)
|
||||
parser.add_argument("--fini-calls", type=int, default=5)
|
||||
parser.add_argument("--cmp-calls", type=int, default=2000)
|
||||
parser.add_argument("--cold-calls", type=int, default=20)
|
||||
parser.add_argument("--skip-build", action="store_true")
|
||||
args = parser.parse_args()
|
||||
if args.symbols < 2 or not 10 <= args.bpp <= 32:
|
||||
parser.error("symbols must be >= 2 and bpp must be in 10..32")
|
||||
if min(args.rounds, args.fini_calls, args.cmp_calls, args.cold_calls) < 1:
|
||||
parser.error("rounds and call counts must be positive")
|
||||
|
||||
if not args.skip_build:
|
||||
subprocess.run([str(HERE / "build.sh")], check=True)
|
||||
|
||||
symbols = tuple(
|
||||
f"symbol_{i:08d}_version_ALT_{i % 97}".encode() for i in range(args.symbols)
|
||||
)
|
||||
required = symbols[::2]
|
||||
apis = {
|
||||
"set9": SetAPI(BUILD / "libset9.so", result_needs_free=True),
|
||||
"bitmap": SetAPI(BUILD / "libbitmap-set.so", result_needs_free=False),
|
||||
}
|
||||
|
||||
gc.disable()
|
||||
try:
|
||||
timings = {}
|
||||
lengths = {}
|
||||
for name, api in apis.items():
|
||||
provider = api.encode(symbols, args.bpp)
|
||||
requirement = api.encode(required, args.bpp)
|
||||
wire_format = provider[:2].decode() if provider.startswith(b"R1") else "golomb"
|
||||
lengths[name] = (len(provider), wire_format)
|
||||
timings[name] = (
|
||||
median_fini(api, symbols, args.bpp, args.fini_calls, args.rounds),
|
||||
median_build(api, symbols, args.bpp, args.fini_calls, args.rounds),
|
||||
median_cmp_cold(api, provider, requirement, args.cold_calls, args.rounds),
|
||||
median_cmp(api, provider, requirement, args.cmp_calls, args.rounds),
|
||||
)
|
||||
finally:
|
||||
gc.enable()
|
||||
|
||||
print(f"symbols={args.symbols} required={len(required)} bpp={args.bpp}")
|
||||
print("implementation set_chars format")
|
||||
for name in apis:
|
||||
print(f"{name:<14} {lengths[name][0]:>9} {lengths[name][1]}")
|
||||
print("\noperation set9 bitmap bitmap/set9")
|
||||
labels = ("set_fini only", "new+add+fini", "rpmsetcmp cold", "rpmsetcmp warm")
|
||||
for index, label in enumerate(labels):
|
||||
old = timings["set9"][index]
|
||||
new = timings["bitmap"][index]
|
||||
print(f"{label:<22} {format_time(old):>10} {format_time(new):>10} {new / old:>12.2f}x")
|
||||
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
@@ -0,0 +1,290 @@
|
||||
#include <roaring/roaring.h>
|
||||
#include <stdbool.h>
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <stdlib.h>
|
||||
#include <string.h>
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* This is intentionally a new set-string format. It is not compatible with
|
||||
* the Rice-Golomb/base62 strings produced by the original lib/set.c.
|
||||
*
|
||||
* R1<two decimal bpp digits><hex CRoaring portable serialization>
|
||||
*/
|
||||
#define FORMAT_PREFIX "R1"
|
||||
#define FORMAT_HEADER_LEN 4
|
||||
#define MAX_SERIALIZED_SIZE (64u * 1024u * 1024u)
|
||||
|
||||
struct set {
|
||||
roaring_bitmap_t* hashes;
|
||||
size_t added;
|
||||
char* encoded;
|
||||
};
|
||||
|
||||
static void* xmalloc(size_t size) {
|
||||
void* ptr = malloc(size);
|
||||
if (!ptr) abort();
|
||||
return ptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static uint32_t hash_symbol(const char* str) {
|
||||
uint32_t hash = UINT32_C(0x9e3779b9);
|
||||
const unsigned char* p = (const unsigned char*)str;
|
||||
|
||||
while (*p) {
|
||||
hash += *p++;
|
||||
hash += hash << 10;
|
||||
hash ^= hash >> 6;
|
||||
}
|
||||
|
||||
hash += hash << 3;
|
||||
hash ^= hash >> 11;
|
||||
hash += hash << 15;
|
||||
return hash;
|
||||
}
|
||||
|
||||
struct set* set_new(void) {
|
||||
struct set* set = xmalloc(sizeof(*set));
|
||||
set->hashes = roaring_bitmap_create();
|
||||
if (!set->hashes) abort();
|
||||
set->added = 0;
|
||||
set->encoded = NULL;
|
||||
return set;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void set_add(struct set* set, const char* sym) {
|
||||
if (!set || !sym) return;
|
||||
roaring_bitmap_add(set->hashes, hash_symbol(sym));
|
||||
set->added++;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static roaring_bitmap_t* truncate_bitmap(const roaring_bitmap_t* source, unsigned bpp) {
|
||||
roaring_bitmap_t* result;
|
||||
roaring_uint32_iterator_t iterator;
|
||||
uint32_t mask;
|
||||
|
||||
if (bpp == 32) {
|
||||
result = roaring_bitmap_copy(source);
|
||||
if (!result) abort();
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
|
||||
mask = (UINT32_C(1) << bpp) - 1;
|
||||
result = roaring_bitmap_create();
|
||||
if (!result) abort();
|
||||
|
||||
roaring_iterator_init(source, &iterator);
|
||||
while (iterator.has_value) {
|
||||
roaring_bitmap_add(result, iterator.current_value & mask);
|
||||
roaring_uint32_iterator_advance(&iterator);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static char hex_digit(unsigned value) {
|
||||
return (char)(value < 10 ? '0' + value : 'a' + value - 10);
|
||||
}
|
||||
|
||||
const char* set_fini(struct set* set, int bpp) {
|
||||
roaring_bitmap_t* truncated;
|
||||
size_t portable_size;
|
||||
size_t written;
|
||||
unsigned char* portable;
|
||||
char* output;
|
||||
|
||||
if (!set || set->added == 0 || bpp < 10 || bpp > 32) return NULL;
|
||||
|
||||
truncated = truncate_bitmap(set->hashes, (unsigned)bpp);
|
||||
if (roaring_bitmap_get_cardinality(truncated) < set->added)
|
||||
fprintf(stderr, "warning: hash collision\n");
|
||||
|
||||
roaring_bitmap_run_optimize(truncated);
|
||||
portable_size = roaring_bitmap_portable_size_in_bytes(truncated);
|
||||
if (portable_size > MAX_SERIALIZED_SIZE) {
|
||||
roaring_bitmap_free(truncated);
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
portable = xmalloc(portable_size);
|
||||
written = roaring_bitmap_portable_serialize(truncated, (char*)portable);
|
||||
if (written != portable_size) abort();
|
||||
if (portable_size > (SIZE_MAX - FORMAT_HEADER_LEN - 1) / 2) abort();
|
||||
|
||||
output = xmalloc(FORMAT_HEADER_LEN + portable_size * 2 + 1);
|
||||
memcpy(output, FORMAT_PREFIX, sizeof(FORMAT_PREFIX) - 1);
|
||||
output[2] = (char)('0' + bpp / 10);
|
||||
output[3] = (char)('0' + bpp % 10);
|
||||
|
||||
for (size_t i = 0; i < portable_size; ++i) {
|
||||
output[FORMAT_HEADER_LEN + i * 2] = hex_digit(portable[i] >> 4);
|
||||
output[FORMAT_HEADER_LEN + i * 2 + 1] = hex_digit(portable[i] & 0x0f);
|
||||
}
|
||||
output[FORMAT_HEADER_LEN + portable_size * 2] = '\0';
|
||||
|
||||
free(portable);
|
||||
roaring_bitmap_free(truncated);
|
||||
free(set->encoded);
|
||||
set->encoded = output;
|
||||
return set->encoded;
|
||||
}
|
||||
|
||||
struct set* set_free(struct set* set) {
|
||||
if (set) {
|
||||
roaring_bitmap_free(set->hashes);
|
||||
free(set->encoded);
|
||||
free(set);
|
||||
}
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int hex_value(char c) {
|
||||
if (c >= '0' && c <= '9') return c - '0';
|
||||
if (c >= 'a' && c <= 'f') return c - 'a' + 10;
|
||||
if (c >= 'A' && c <= 'F') return c - 'A' + 10;
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static roaring_bitmap_t* decode_bitmap(const char* str, unsigned* bpp) {
|
||||
roaring_bitmap_t* bitmap;
|
||||
unsigned char* bytes;
|
||||
const char* hex;
|
||||
const char* reason = NULL;
|
||||
size_t hex_len;
|
||||
size_t str_len;
|
||||
size_t byte_count;
|
||||
size_t expected;
|
||||
|
||||
if (!str || !bpp) return NULL;
|
||||
if (strncmp(str, "set:", 4) == 0) str += 4;
|
||||
str_len = strlen(str);
|
||||
if (str_len < FORMAT_HEADER_LEN) return NULL;
|
||||
if (strncmp(str, FORMAT_PREFIX, sizeof(FORMAT_PREFIX) - 1) != 0) return NULL;
|
||||
if (str[2] < '0' || str[2] > '9' || str[3] < '0' || str[3] > '9') return NULL;
|
||||
|
||||
*bpp = (unsigned)(str[2] - '0') * 10u + (unsigned)(str[3] - '0');
|
||||
if (*bpp < 10 || *bpp > 32) return NULL;
|
||||
|
||||
hex = str + FORMAT_HEADER_LEN;
|
||||
hex_len = str_len - FORMAT_HEADER_LEN;
|
||||
if (hex_len == 0 || (hex_len & 1u) != 0) return NULL;
|
||||
byte_count = hex_len / 2;
|
||||
if (byte_count > MAX_SERIALIZED_SIZE) return NULL;
|
||||
bytes = xmalloc(byte_count);
|
||||
|
||||
for (size_t i = 0; i < byte_count; ++i) {
|
||||
int high = hex_value(hex[i * 2]);
|
||||
int low = hex_value(hex[i * 2 + 1]);
|
||||
if (high < 0 || low < 0) {
|
||||
free(bytes);
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
bytes[i] = (unsigned char)((high << 4) | low);
|
||||
}
|
||||
|
||||
expected = roaring_bitmap_portable_deserialize_size((const char*)bytes, byte_count);
|
||||
if (expected != byte_count) {
|
||||
free(bytes);
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
bitmap = roaring_bitmap_portable_deserialize_safe((const char*)bytes, byte_count);
|
||||
free(bytes);
|
||||
if (!bitmap) return NULL;
|
||||
if (!roaring_bitmap_internal_validate(bitmap, &reason) || roaring_bitmap_is_empty(bitmap)) {
|
||||
roaring_bitmap_free(bitmap);
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return bitmap;
|
||||
}
|
||||
|
||||
int rpmsetcmp(const char* set1, const char* set2) {
|
||||
roaring_bitmap_t* bitmap1;
|
||||
roaring_bitmap_t* bitmap2;
|
||||
unsigned bpp1;
|
||||
unsigned bpp2;
|
||||
unsigned common_bpp;
|
||||
bool one_in_two;
|
||||
bool two_in_one;
|
||||
|
||||
bitmap1 = decode_bitmap(set1, &bpp1);
|
||||
if (!bitmap1) return -3;
|
||||
bitmap2 = decode_bitmap(set2, &bpp2);
|
||||
if (!bitmap2) {
|
||||
roaring_bitmap_free(bitmap1);
|
||||
return -4;
|
||||
}
|
||||
|
||||
common_bpp = bpp1 < bpp2 ? bpp1 : bpp2;
|
||||
if (bpp1 != common_bpp) {
|
||||
roaring_bitmap_t* truncated = truncate_bitmap(bitmap1, common_bpp);
|
||||
roaring_bitmap_free(bitmap1);
|
||||
bitmap1 = truncated;
|
||||
}
|
||||
if (bpp2 != common_bpp) {
|
||||
roaring_bitmap_t* truncated = truncate_bitmap(bitmap2, common_bpp);
|
||||
roaring_bitmap_free(bitmap2);
|
||||
bitmap2 = truncated;
|
||||
}
|
||||
|
||||
one_in_two = roaring_bitmap_is_subset(bitmap1, bitmap2);
|
||||
two_in_one = roaring_bitmap_is_subset(bitmap2, bitmap1);
|
||||
roaring_bitmap_free(bitmap1);
|
||||
roaring_bitmap_free(bitmap2);
|
||||
|
||||
if (one_in_two && two_in_one) return 0;
|
||||
if (two_in_one) return 1;
|
||||
if (one_in_two) return -1;
|
||||
return -2;
|
||||
}
|
||||
|
||||
#ifdef SELF_TEST
|
||||
#include <assert.h>
|
||||
|
||||
static char* make_set(const char* const* symbols, size_t count, int bpp) {
|
||||
struct set* set = set_new();
|
||||
const char* encoded;
|
||||
char* copy;
|
||||
|
||||
for (size_t i = 0; i < count; ++i) set_add(set, symbols[i]);
|
||||
encoded = set_fini(set, bpp);
|
||||
assert(encoded);
|
||||
copy = xmalloc(strlen(encoded) + 1);
|
||||
strcpy(copy, encoded);
|
||||
set = set_free(set);
|
||||
assert(!set);
|
||||
return copy;
|
||||
}
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
static const char* const small[] = {"malloc", "printf"};
|
||||
static const char* const large[] = {"free", "malloc", "printf"};
|
||||
static const char* const other[] = {"calloc", "malloc"};
|
||||
char* small16 = make_set(small, 2, 16);
|
||||
char* small32 = make_set(small, 2, 32);
|
||||
char* large16 = make_set(large, 3, 16);
|
||||
char* other16 = make_set(other, 2, 16);
|
||||
char* prefixed = xmalloc(strlen(small16) + 5);
|
||||
|
||||
sprintf(prefixed, "set:%s", small16);
|
||||
assert(rpmsetcmp(small16, small16) == 0);
|
||||
assert(rpmsetcmp(prefixed, small16) == 0);
|
||||
assert(rpmsetcmp(small32, small16) == 0);
|
||||
assert(rpmsetcmp(large16, small16) == 1);
|
||||
assert(rpmsetcmp(small16, large16) == -1);
|
||||
assert(rpmsetcmp(small16, other16) == -2);
|
||||
assert(rpmsetcmp("bad", small16) == -3);
|
||||
assert(rpmsetcmp("R21600", small16) == -3);
|
||||
assert(rpmsetcmp(small16, "R116xyz") == -4);
|
||||
assert(rpmsetcmp("R", small16) == -3);
|
||||
|
||||
free(prefixed);
|
||||
free(other16);
|
||||
free(large16);
|
||||
free(small32);
|
||||
free(small16);
|
||||
puts("bitmap_set self-test: OK");
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
Executable
+49
@@ -0,0 +1,49 @@
|
||||
#!/usr/bin/env bash
|
||||
set -euo pipefail
|
||||
|
||||
HERE=$(cd "$(dirname "$0")" && pwd)
|
||||
ROOT=$(cd "$HERE/../.." && pwd)
|
||||
BUILD="$HERE/build"
|
||||
mkdir -p "$BUILD"
|
||||
touch "$BUILD/rpmlib.h" "$BUILD/system.h"
|
||||
|
||||
if [[ -z ${ROARING_CFLAGS+x} || -z ${ROARING_LIBS+x} ]]; then
|
||||
if pkg-config --exists roaring; then
|
||||
ROARING_CFLAGS=$(pkg-config --cflags roaring)
|
||||
ROARING_LIBS=$(pkg-config --libs roaring)
|
||||
else
|
||||
CROARING_SRC="$BUILD/CRoaring"
|
||||
CROARING_BUILD="$BUILD/CRoaring-pic-build"
|
||||
if [[ ! -d $CROARING_SRC/.git ]]; then
|
||||
rm -rf "$CROARING_SRC"
|
||||
git clone --depth 1 https://github.com/RoaringBitmap/CRoaring.git "$CROARING_SRC"
|
||||
fi
|
||||
if [[ ! -f $CROARING_BUILD/src/libroaring.a ]]; then
|
||||
cmake -S "$CROARING_SRC" -B "$CROARING_BUILD" \
|
||||
-DROARING_BUILD_STATIC=ON -DENABLE_ROARING_TESTS=OFF \
|
||||
-DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DCMAKE_POSITION_INDEPENDENT_CODE=ON
|
||||
cmake --build "$CROARING_BUILD" --parallel
|
||||
fi
|
||||
ROARING_CFLAGS="-I$CROARING_SRC/include"
|
||||
ROARING_LIBS="$CROARING_BUILD/src/libroaring.a"
|
||||
fi
|
||||
fi
|
||||
read -r -a ROARING_CFLAGS_A <<<"$ROARING_CFLAGS"
|
||||
read -r -a ROARING_LIBS_A <<<"$ROARING_LIBS"
|
||||
CFLAGS=(-O2 -std=gnu11 -D_GNU_SOURCE -Wall -Wextra -I"$HERE" -I"$BUILD")
|
||||
|
||||
for tool in mkset setcmp; do
|
||||
cc "${CFLAGS[@]}" -include "$ROOT/scripts/rpmsetcmp/newset_compat.h" \
|
||||
"$ROOT/reimplement/set9.c" "$ROOT/scripts/rpmsetcmp/$tool.c" \
|
||||
-o "$BUILD/$tool-set9"
|
||||
cc "${CFLAGS[@]}" "${ROARING_CFLAGS_A[@]}" \
|
||||
"$HERE/bitmap_set.c" "$ROOT/scripts/rpmsetcmp/$tool.c" \
|
||||
"${ROARING_LIBS_A[@]}" -o "$BUILD/$tool-bitmap"
|
||||
done
|
||||
|
||||
cc "${CFLAGS[@]}" -fPIC -shared -include "$ROOT/scripts/rpmsetcmp/newset_compat.h" \
|
||||
"$ROOT/reimplement/set9.c" -o "$BUILD/libset9.so"
|
||||
cc "${CFLAGS[@]}" -fPIC -shared "${ROARING_CFLAGS_A[@]}" \
|
||||
"$HERE/bitmap_set.c" "${ROARING_LIBS_A[@]}" -o "$BUILD/libbitmap-set.so"
|
||||
|
||||
printf 'Built tools and benchmark libraries in %s\n' "$BUILD"
|
||||
@@ -0,0 +1,12 @@
|
||||
#ifndef ARSV_SET_H
|
||||
#define ARSV_SET_H
|
||||
|
||||
struct set;
|
||||
|
||||
int rpmsetcmp(const char *set1, const char *set2);
|
||||
struct set *set_new(void);
|
||||
void set_add(struct set *set, const char *sym);
|
||||
const char *set_fini(struct set *set, int bpp);
|
||||
struct set *set_free(struct set *set);
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
+516
-219
File diff suppressed because it is too large
Load Diff
+25
-18
@@ -16,6 +16,7 @@ PERF_EVENTS='task-clock,context-switches,cpu-migrations,page-faults,minor-faults
|
||||
PACKAGER='krosh <gudovdo@my.msu.ru>'
|
||||
APT_SOURCE=/etc/apt/sources.list.d/alt.list
|
||||
APT_GET=/usr/lib/apt/apt-get
|
||||
TIME_COMMAND=/usr/bin/time
|
||||
RPM_BUILD_GIT=https://git.altlinux.org/gears/r/rpm-build.git
|
||||
RPM_GIT=https://git.altlinux.org/gears/r/rpm.git
|
||||
|
||||
@@ -93,7 +94,7 @@ operation_label()
|
||||
|
||||
run_once()
|
||||
{
|
||||
local operation=$1 variant=$2 run=$3 start end status perf_stat
|
||||
local operation=$1 variant=$2 run=$3 status perf_stat time_file
|
||||
local libdir="$variant/lib/usr/lib64"
|
||||
local root="$COMMON/root"
|
||||
local raw="$variant/raw"
|
||||
@@ -117,8 +118,9 @@ run_once()
|
||||
)
|
||||
fi
|
||||
|
||||
start=$(date +%s%N)
|
||||
if env LC_ALL=C APT_CONFIG="$COMMON/apt.conf" \
|
||||
time_file="$raw/$operation.$run.time.tsv"
|
||||
if "$TIME_COMMAND" -f $'%U\t%S' -o "$time_file" -- \
|
||||
env LC_ALL=C APT_CONFIG="$COMMON/apt.conf" \
|
||||
LD_LIBRARY_PATH="$libdir" \
|
||||
taskset -c "$CPU" "${command[@]}" \
|
||||
>"$raw/$operation.$run.stdout" \
|
||||
@@ -127,10 +129,7 @@ run_once()
|
||||
else
|
||||
status=$?
|
||||
fi
|
||||
end=$(date +%s%N)
|
||||
|
||||
RUN_TIME=$(awk -v start="$start" -v end="$end" \
|
||||
'BEGIN { printf "%.6f", (end - start) / 1000000000 }')
|
||||
read -r RUN_USER_TIME RUN_SYSTEM_TIME <"$time_file"
|
||||
RUN_STATUS=$status
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -228,8 +227,8 @@ benchmark_variant()
|
||||
{
|
||||
local variant=$1 result=$2 debug_file=$3 debuginfo_rpm=$4
|
||||
local runtime_file=$5 dso_name=$6
|
||||
local operation run average label status_text perf_result perf_dir
|
||||
local -a times statuses
|
||||
local operation run average_user average_system label status_text perf_result perf_dir
|
||||
local -a user_times system_times statuses
|
||||
local -a operations=(
|
||||
check
|
||||
autoremove
|
||||
@@ -241,7 +240,7 @@ benchmark_variant()
|
||||
)
|
||||
|
||||
mkdir -p "$variant/raw/perf-stat"
|
||||
printf 'command\taverage_seconds\trun1_seconds\trun2_seconds\trun3_seconds\texit_status\n' \
|
||||
printf 'command\taverage_user_seconds\taverage_system_seconds\trun1_user_seconds\trun1_system_seconds\trun2_user_seconds\trun2_system_seconds\trun3_user_seconds\trun3_system_seconds\texit_status\n' \
|
||||
>"$result"
|
||||
perf_result=${result%.tsv}.perf-stat.tsv
|
||||
perf_dir=${result%.tsv}.perf
|
||||
@@ -257,22 +256,27 @@ benchmark_variant()
|
||||
fi
|
||||
|
||||
for operation in "${operations[@]}"; do
|
||||
times=()
|
||||
user_times=()
|
||||
system_times=()
|
||||
statuses=()
|
||||
|
||||
for ((run = 1; run <= RUNS; ++run)); do
|
||||
run_once "$operation" "$variant" "$run"
|
||||
times+=("$RUN_TIME")
|
||||
user_times+=("$RUN_USER_TIME")
|
||||
system_times+=("$RUN_SYSTEM_TIME")
|
||||
statuses+=("$RUN_STATUS")
|
||||
if ((COLLECT_PERF)); then
|
||||
append_perf_stat "$operation" "$run" \
|
||||
"$variant/raw/perf-stat/$operation.$run.tsv" "$perf_result"
|
||||
fi
|
||||
printf '%s: run %d/%d: %ss, status=%s\n' \
|
||||
"$operation" "$run" "$RUNS" "$RUN_TIME" "$RUN_STATUS"
|
||||
printf '%s: run %d/%d: user=%ss system=%ss status=%s\n' \
|
||||
"$operation" "$run" "$RUNS" \
|
||||
"$RUN_USER_TIME" "$RUN_SYSTEM_TIME" "$RUN_STATUS"
|
||||
done
|
||||
|
||||
average=$(printf '%s\n' "${times[@]}" | \
|
||||
average_user=$(printf '%s\n' "${user_times[@]}" | \
|
||||
awk '{ total += $1 } END { printf "%.6f", total / NR }')
|
||||
average_system=$(printf '%s\n' "${system_times[@]}" | \
|
||||
awk '{ total += $1 } END { printf "%.6f", total / NR }')
|
||||
|
||||
status_text=${statuses[0]}
|
||||
@@ -284,9 +288,11 @@ benchmark_variant()
|
||||
done
|
||||
|
||||
label=$(operation_label "$operation")
|
||||
printf '%s\t%s\t%s\t%s\t%s\t%s\n' \
|
||||
"$label" "$average" \
|
||||
"${times[0]}" "${times[1]}" "${times[2]}" "$status_text" \
|
||||
printf '%s\t%s\t%s\t%s\t%s\t%s\t%s\t%s\t%s\t%s\n' \
|
||||
"$label" "$average_user" "$average_system" \
|
||||
"${user_times[0]}" "${system_times[0]}" \
|
||||
"${user_times[1]}" "${system_times[1]}" \
|
||||
"${user_times[2]}" "${system_times[2]}" "$status_text" \
|
||||
>>"$result"
|
||||
|
||||
if ((COLLECT_PERF && PERF_RECORD)); then
|
||||
@@ -300,6 +306,7 @@ for command in git gear-hsh hsh rpm rpmquery rpm2cpio cpio apt-get apt-cache \
|
||||
taskset awk sed date sha256sum ldd readelf readlink eu-unstrip; do
|
||||
command -v "$command" >/dev/null || fail "required command not found: $command"
|
||||
done
|
||||
[[ -x $TIME_COMMAND ]] || fail "time executable not found: $TIME_COMMAND"
|
||||
if ((COLLECT_PERF)); then
|
||||
command -v perf >/dev/null || \
|
||||
fail "perf is not installed; install the ALT package: apt-get install perf"
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user