]> granicus.if.org Git - postgresql/blob - src/backend/access/hash/hashpage.c
Improve handling of dead tuples in hash indexes.
[postgresql] / src / backend / access / hash / hashpage.c
1 /*-------------------------------------------------------------------------
2  *
3  * hashpage.c
4  *        Hash table page management code for the Postgres hash access method
5  *
6  * Portions Copyright (c) 1996-2016, PostgreSQL Global Development Group
7  * Portions Copyright (c) 1994, Regents of the University of California
8  *
9  *
10  * IDENTIFICATION
11  *        src/backend/access/hash/hashpage.c
12  *
13  * NOTES
14  *        Postgres hash pages look like ordinary relation pages.  The opaque
15  *        data at high addresses includes information about the page including
16  *        whether a page is an overflow page or a true bucket, the bucket
17  *        number, and the block numbers of the preceding and following pages
18  *        in the same bucket.
19  *
20  *        The first page in a hash relation, page zero, is special -- it stores
21  *        information describing the hash table; it is referred to as the
22  *        "meta page." Pages one and higher store the actual data.
23  *
24  *        There are also bitmap pages, which are not manipulated here;
25  *        see hashovfl.c.
26  *
27  *-------------------------------------------------------------------------
28  */
29 #include "postgres.h"
30
31 #include "access/hash.h"
32 #include "miscadmin.h"
33 #include "storage/lmgr.h"
34 #include "storage/smgr.h"
35
36
37 static bool _hash_alloc_buckets(Relation rel, BlockNumber firstblock,
38                                         uint32 nblocks);
39 static void _hash_splitbucket(Relation rel, Buffer metabuf,
40                                   Bucket obucket, Bucket nbucket,
41                                   BlockNumber start_oblkno,
42                                   Buffer nbuf,
43                                   uint32 maxbucket,
44                                   uint32 highmask, uint32 lowmask);
45
46
47 /*
48  * We use high-concurrency locking on hash indexes (see README for an overview
49  * of the locking rules).  However, we can skip taking lmgr locks when the
50  * index is local to the current backend (ie, either temp or new in the
51  * current transaction).  No one else can see it, so there's no reason to
52  * take locks.  We still take buffer-level locks, but not lmgr locks.
53  */
54 #define USELOCKING(rel)         (!RELATION_IS_LOCAL(rel))
55
56
57 /*
58  * _hash_getlock() -- Acquire an lmgr lock.
59  *
60  * 'whichlock' should the block number of a bucket's primary bucket page to
61  * acquire the per-bucket lock.  (See README for details of the use of these
62  * locks.)
63  *
64  * 'access' must be HASH_SHARE or HASH_EXCLUSIVE.
65  */
66 void
67 _hash_getlock(Relation rel, BlockNumber whichlock, int access)
68 {
69         if (USELOCKING(rel))
70                 LockPage(rel, whichlock, access);
71 }
72
73 /*
74  * _hash_try_getlock() -- Acquire an lmgr lock, but only if it's free.
75  *
76  * Same as above except we return FALSE without blocking if lock isn't free.
77  */
78 bool
79 _hash_try_getlock(Relation rel, BlockNumber whichlock, int access)
80 {
81         if (USELOCKING(rel))
82                 return ConditionalLockPage(rel, whichlock, access);
83         else
84                 return true;
85 }
86
87 /*
88  * _hash_droplock() -- Release an lmgr lock.
89  */
90 void
91 _hash_droplock(Relation rel, BlockNumber whichlock, int access)
92 {
93         if (USELOCKING(rel))
94                 UnlockPage(rel, whichlock, access);
95 }
96
97 /*
98  *      _hash_getbuf() -- Get a buffer by block number for read or write.
99  *
100  *              'access' must be HASH_READ, HASH_WRITE, or HASH_NOLOCK.
101  *              'flags' is a bitwise OR of the allowed page types.
102  *
103  *              This must be used only to fetch pages that are expected to be valid
104  *              already.  _hash_checkpage() is applied using the given flags.
105  *
106  *              When this routine returns, the appropriate lock is set on the
107  *              requested buffer and its reference count has been incremented
108  *              (ie, the buffer is "locked and pinned").
109  *
110  *              P_NEW is disallowed because this routine can only be used
111  *              to access pages that are known to be before the filesystem EOF.
112  *              Extending the index should be done with _hash_getnewbuf.
113  */
114 Buffer
115 _hash_getbuf(Relation rel, BlockNumber blkno, int access, int flags)
116 {
117         Buffer          buf;
118
119         if (blkno == P_NEW)
120                 elog(ERROR, "hash AM does not use P_NEW");
121
122         buf = ReadBuffer(rel, blkno);
123
124         if (access != HASH_NOLOCK)
125                 LockBuffer(buf, access);
126
127         /* ref count and lock type are correct */
128
129         _hash_checkpage(rel, buf, flags);
130
131         return buf;
132 }
133
134 /*
135  *      _hash_getinitbuf() -- Get and initialize a buffer by block number.
136  *
137  *              This must be used only to fetch pages that are known to be before
138  *              the index's filesystem EOF, but are to be filled from scratch.
139  *              _hash_pageinit() is applied automatically.  Otherwise it has
140  *              effects similar to _hash_getbuf() with access = HASH_WRITE.
141  *
142  *              When this routine returns, a write lock is set on the
143  *              requested buffer and its reference count has been incremented
144  *              (ie, the buffer is "locked and pinned").
145  *
146  *              P_NEW is disallowed because this routine can only be used
147  *              to access pages that are known to be before the filesystem EOF.
148  *              Extending the index should be done with _hash_getnewbuf.
149  */
150 Buffer
151 _hash_getinitbuf(Relation rel, BlockNumber blkno)
152 {
153         Buffer          buf;
154
155         if (blkno == P_NEW)
156                 elog(ERROR, "hash AM does not use P_NEW");
157
158         buf = ReadBufferExtended(rel, MAIN_FORKNUM, blkno, RBM_ZERO_AND_LOCK,
159                                                          NULL);
160
161         /* ref count and lock type are correct */
162
163         /* initialize the page */
164         _hash_pageinit(BufferGetPage(buf), BufferGetPageSize(buf));
165
166         return buf;
167 }
168
169 /*
170  *      _hash_getnewbuf() -- Get a new page at the end of the index.
171  *
172  *              This has the same API as _hash_getinitbuf, except that we are adding
173  *              a page to the index, and hence expect the page to be past the
174  *              logical EOF.  (However, we have to support the case where it isn't,
175  *              since a prior try might have crashed after extending the filesystem
176  *              EOF but before updating the metapage to reflect the added page.)
177  *
178  *              It is caller's responsibility to ensure that only one process can
179  *              extend the index at a time.  In practice, this function is called
180  *              only while holding write lock on the metapage, because adding a page
181  *              is always associated with an update of metapage data.
182  */
183 Buffer
184 _hash_getnewbuf(Relation rel, BlockNumber blkno, ForkNumber forkNum)
185 {
186         BlockNumber nblocks = RelationGetNumberOfBlocksInFork(rel, forkNum);
187         Buffer          buf;
188
189         if (blkno == P_NEW)
190                 elog(ERROR, "hash AM does not use P_NEW");
191         if (blkno > nblocks)
192                 elog(ERROR, "access to noncontiguous page in hash index \"%s\"",
193                          RelationGetRelationName(rel));
194
195         /* smgr insists we use P_NEW to extend the relation */
196         if (blkno == nblocks)
197         {
198                 buf = ReadBufferExtended(rel, forkNum, P_NEW, RBM_NORMAL, NULL);
199                 if (BufferGetBlockNumber(buf) != blkno)
200                         elog(ERROR, "unexpected hash relation size: %u, should be %u",
201                                  BufferGetBlockNumber(buf), blkno);
202                 LockBuffer(buf, HASH_WRITE);
203         }
204         else
205         {
206                 buf = ReadBufferExtended(rel, forkNum, blkno, RBM_ZERO_AND_LOCK,
207                                                                  NULL);
208         }
209
210         /* ref count and lock type are correct */
211
212         /* initialize the page */
213         _hash_pageinit(BufferGetPage(buf), BufferGetPageSize(buf));
214
215         return buf;
216 }
217
218 /*
219  *      _hash_getbuf_with_strategy() -- Get a buffer with nondefault strategy.
220  *
221  *              This is identical to _hash_getbuf() but also allows a buffer access
222  *              strategy to be specified.  We use this for VACUUM operations.
223  */
224 Buffer
225 _hash_getbuf_with_strategy(Relation rel, BlockNumber blkno,
226                                                    int access, int flags,
227                                                    BufferAccessStrategy bstrategy)
228 {
229         Buffer          buf;
230
231         if (blkno == P_NEW)
232                 elog(ERROR, "hash AM does not use P_NEW");
233
234         buf = ReadBufferExtended(rel, MAIN_FORKNUM, blkno, RBM_NORMAL, bstrategy);
235
236         if (access != HASH_NOLOCK)
237                 LockBuffer(buf, access);
238
239         /* ref count and lock type are correct */
240
241         _hash_checkpage(rel, buf, flags);
242
243         return buf;
244 }
245
246 /*
247  *      _hash_relbuf() -- release a locked buffer.
248  *
249  * Lock and pin (refcount) are both dropped.
250  */
251 void
252 _hash_relbuf(Relation rel, Buffer buf)
253 {
254         UnlockReleaseBuffer(buf);
255 }
256
257 /*
258  *      _hash_dropbuf() -- release an unlocked buffer.
259  *
260  * This is used to unpin a buffer on which we hold no lock.
261  */
262 void
263 _hash_dropbuf(Relation rel, Buffer buf)
264 {
265         ReleaseBuffer(buf);
266 }
267
268 /*
269  *      _hash_wrtbuf() -- write a hash page to disk.
270  *
271  *              This routine releases the lock held on the buffer and our refcount
272  *              for it.  It is an error to call _hash_wrtbuf() without a write lock
273  *              and a pin on the buffer.
274  *
275  * NOTE: this routine should go away when/if hash indexes are WAL-ified.
276  * The correct sequence of operations is to mark the buffer dirty, then
277  * write the WAL record, then release the lock and pin; so marking dirty
278  * can't be combined with releasing.
279  */
280 void
281 _hash_wrtbuf(Relation rel, Buffer buf)
282 {
283         MarkBufferDirty(buf);
284         UnlockReleaseBuffer(buf);
285 }
286
287 /*
288  * _hash_chgbufaccess() -- Change the lock type on a buffer, without
289  *                      dropping our pin on it.
290  *
291  * from_access and to_access may be HASH_READ, HASH_WRITE, or HASH_NOLOCK,
292  * the last indicating that no buffer-level lock is held or wanted.
293  *
294  * When from_access == HASH_WRITE, we assume the buffer is dirty and tell
295  * bufmgr it must be written out.  If the caller wants to release a write
296  * lock on a page that's not been modified, it's okay to pass from_access
297  * as HASH_READ (a bit ugly, but handy in some places).
298  */
299 void
300 _hash_chgbufaccess(Relation rel,
301                                    Buffer buf,
302                                    int from_access,
303                                    int to_access)
304 {
305         if (from_access == HASH_WRITE)
306                 MarkBufferDirty(buf);
307         if (from_access != HASH_NOLOCK)
308                 LockBuffer(buf, BUFFER_LOCK_UNLOCK);
309         if (to_access != HASH_NOLOCK)
310                 LockBuffer(buf, to_access);
311 }
312
313
314 /*
315  *      _hash_metapinit() -- Initialize the metadata page of a hash index,
316  *                              the initial buckets, and the initial bitmap page.
317  *
318  * The initial number of buckets is dependent on num_tuples, an estimate
319  * of the number of tuples to be loaded into the index initially.  The
320  * chosen number of buckets is returned.
321  *
322  * We are fairly cavalier about locking here, since we know that no one else
323  * could be accessing this index.  In particular the rule about not holding
324  * multiple buffer locks is ignored.
325  */
326 uint32
327 _hash_metapinit(Relation rel, double num_tuples, ForkNumber forkNum)
328 {
329         HashMetaPage metap;
330         HashPageOpaque pageopaque;
331         Buffer          metabuf;
332         Buffer          buf;
333         Page            pg;
334         int32           data_width;
335         int32           item_width;
336         int32           ffactor;
337         double          dnumbuckets;
338         uint32          num_buckets;
339         uint32          log2_num_buckets;
340         uint32          i;
341
342         /* safety check */
343         if (RelationGetNumberOfBlocksInFork(rel, forkNum) != 0)
344                 elog(ERROR, "cannot initialize non-empty hash index \"%s\"",
345                          RelationGetRelationName(rel));
346
347         /*
348          * Determine the target fill factor (in tuples per bucket) for this index.
349          * The idea is to make the fill factor correspond to pages about as full
350          * as the user-settable fillfactor parameter says.  We can compute it
351          * exactly since the index datatype (i.e. uint32 hash key) is fixed-width.
352          */
353         data_width = sizeof(uint32);
354         item_width = MAXALIGN(sizeof(IndexTupleData)) + MAXALIGN(data_width) +
355                 sizeof(ItemIdData);             /* include the line pointer */
356         ffactor = RelationGetTargetPageUsage(rel, HASH_DEFAULT_FILLFACTOR) / item_width;
357         /* keep to a sane range */
358         if (ffactor < 10)
359                 ffactor = 10;
360
361         /*
362          * Choose the number of initial bucket pages to match the fill factor
363          * given the estimated number of tuples.  We round up the result to the
364          * next power of 2, however, and always force at least 2 bucket pages. The
365          * upper limit is determined by considerations explained in
366          * _hash_expandtable().
367          */
368         dnumbuckets = num_tuples / ffactor;
369         if (dnumbuckets <= 2.0)
370                 num_buckets = 2;
371         else if (dnumbuckets >= (double) 0x40000000)
372                 num_buckets = 0x40000000;
373         else
374                 num_buckets = ((uint32) 1) << _hash_log2((uint32) dnumbuckets);
375
376         log2_num_buckets = _hash_log2(num_buckets);
377         Assert(num_buckets == (((uint32) 1) << log2_num_buckets));
378         Assert(log2_num_buckets < HASH_MAX_SPLITPOINTS);
379
380         /*
381          * We initialize the metapage, the first N bucket pages, and the first
382          * bitmap page in sequence, using _hash_getnewbuf to cause smgrextend()
383          * calls to occur.  This ensures that the smgr level has the right idea of
384          * the physical index length.
385          */
386         metabuf = _hash_getnewbuf(rel, HASH_METAPAGE, forkNum);
387         pg = BufferGetPage(metabuf);
388
389         pageopaque = (HashPageOpaque) PageGetSpecialPointer(pg);
390         pageopaque->hasho_prevblkno = InvalidBlockNumber;
391         pageopaque->hasho_nextblkno = InvalidBlockNumber;
392         pageopaque->hasho_bucket = -1;
393         pageopaque->hasho_flag = LH_META_PAGE;
394         pageopaque->hasho_page_id = HASHO_PAGE_ID;
395
396         metap = HashPageGetMeta(pg);
397
398         metap->hashm_magic = HASH_MAGIC;
399         metap->hashm_version = HASH_VERSION;
400         metap->hashm_ntuples = 0;
401         metap->hashm_nmaps = 0;
402         metap->hashm_ffactor = ffactor;
403         metap->hashm_bsize = HashGetMaxBitmapSize(pg);
404         /* find largest bitmap array size that will fit in page size */
405         for (i = _hash_log2(metap->hashm_bsize); i > 0; --i)
406         {
407                 if ((1 << i) <= metap->hashm_bsize)
408                         break;
409         }
410         Assert(i > 0);
411         metap->hashm_bmsize = 1 << i;
412         metap->hashm_bmshift = i + BYTE_TO_BIT;
413         Assert((1 << BMPG_SHIFT(metap)) == (BMPG_MASK(metap) + 1));
414
415         /*
416          * Label the index with its primary hash support function's OID.  This is
417          * pretty useless for normal operation (in fact, hashm_procid is not used
418          * anywhere), but it might be handy for forensic purposes so we keep it.
419          */
420         metap->hashm_procid = index_getprocid(rel, 1, HASHPROC);
421
422         /*
423          * We initialize the index with N buckets, 0 .. N-1, occupying physical
424          * blocks 1 to N.  The first freespace bitmap page is in block N+1. Since
425          * N is a power of 2, we can set the masks this way:
426          */
427         metap->hashm_maxbucket = metap->hashm_lowmask = num_buckets - 1;
428         metap->hashm_highmask = (num_buckets << 1) - 1;
429
430         MemSet(metap->hashm_spares, 0, sizeof(metap->hashm_spares));
431         MemSet(metap->hashm_mapp, 0, sizeof(metap->hashm_mapp));
432
433         /* Set up mapping for one spare page after the initial splitpoints */
434         metap->hashm_spares[log2_num_buckets] = 1;
435         metap->hashm_ovflpoint = log2_num_buckets;
436         metap->hashm_firstfree = 0;
437
438         /*
439          * Release buffer lock on the metapage while we initialize buckets.
440          * Otherwise, we'll be in interrupt holdoff and the CHECK_FOR_INTERRUPTS
441          * won't accomplish anything.  It's a bad idea to hold buffer locks for
442          * long intervals in any case, since that can block the bgwriter.
443          */
444         _hash_chgbufaccess(rel, metabuf, HASH_WRITE, HASH_NOLOCK);
445
446         /*
447          * Initialize the first N buckets
448          */
449         for (i = 0; i < num_buckets; i++)
450         {
451                 /* Allow interrupts, in case N is huge */
452                 CHECK_FOR_INTERRUPTS();
453
454                 buf = _hash_getnewbuf(rel, BUCKET_TO_BLKNO(metap, i), forkNum);
455                 pg = BufferGetPage(buf);
456                 pageopaque = (HashPageOpaque) PageGetSpecialPointer(pg);
457                 pageopaque->hasho_prevblkno = InvalidBlockNumber;
458                 pageopaque->hasho_nextblkno = InvalidBlockNumber;
459                 pageopaque->hasho_bucket = i;
460                 pageopaque->hasho_flag = LH_BUCKET_PAGE;
461                 pageopaque->hasho_page_id = HASHO_PAGE_ID;
462                 _hash_wrtbuf(rel, buf);
463         }
464
465         /* Now reacquire buffer lock on metapage */
466         _hash_chgbufaccess(rel, metabuf, HASH_NOLOCK, HASH_WRITE);
467
468         /*
469          * Initialize first bitmap page
470          */
471         _hash_initbitmap(rel, metap, num_buckets + 1, forkNum);
472
473         /* all done */
474         _hash_wrtbuf(rel, metabuf);
475
476         return num_buckets;
477 }
478
479 /*
480  *      _hash_pageinit() -- Initialize a new hash index page.
481  */
482 void
483 _hash_pageinit(Page page, Size size)
484 {
485         Assert(PageIsNew(page));
486         PageInit(page, size, sizeof(HashPageOpaqueData));
487 }
488
489 /*
490  * Attempt to expand the hash table by creating one new bucket.
491  *
492  * This will silently do nothing if it cannot get the needed locks.
493  *
494  * The caller should hold no locks on the hash index.
495  *
496  * The caller must hold a pin, but no lock, on the metapage buffer.
497  * The buffer is returned in the same state.
498  */
499 void
500 _hash_expandtable(Relation rel, Buffer metabuf)
501 {
502         HashMetaPage metap;
503         Bucket          old_bucket;
504         Bucket          new_bucket;
505         uint32          spare_ndx;
506         BlockNumber start_oblkno;
507         BlockNumber start_nblkno;
508         Buffer          buf_nblkno;
509         uint32          maxbucket;
510         uint32          highmask;
511         uint32          lowmask;
512
513         /*
514          * Write-lock the meta page.  It used to be necessary to acquire a
515          * heavyweight lock to begin a split, but that is no longer required.
516          */
517         _hash_chgbufaccess(rel, metabuf, HASH_NOLOCK, HASH_WRITE);
518
519         _hash_checkpage(rel, metabuf, LH_META_PAGE);
520         metap = HashPageGetMeta(BufferGetPage(metabuf));
521
522         /*
523          * Check to see if split is still needed; someone else might have already
524          * done one while we waited for the lock.
525          *
526          * Make sure this stays in sync with _hash_doinsert()
527          */
528         if (metap->hashm_ntuples <=
529                 (double) metap->hashm_ffactor * (metap->hashm_maxbucket + 1))
530                 goto fail;
531
532         /*
533          * Can't split anymore if maxbucket has reached its maximum possible
534          * value.
535          *
536          * Ideally we'd allow bucket numbers up to UINT_MAX-1 (no higher because
537          * the calculation maxbucket+1 mustn't overflow).  Currently we restrict
538          * to half that because of overflow looping in _hash_log2() and
539          * insufficient space in hashm_spares[].  It's moot anyway because an
540          * index with 2^32 buckets would certainly overflow BlockNumber and hence
541          * _hash_alloc_buckets() would fail, but if we supported buckets smaller
542          * than a disk block then this would be an independent constraint.
543          *
544          * If you change this, see also the maximum initial number of buckets in
545          * _hash_metapinit().
546          */
547         if (metap->hashm_maxbucket >= (uint32) 0x7FFFFFFE)
548                 goto fail;
549
550         /*
551          * Determine which bucket is to be split, and attempt to lock the old
552          * bucket.  If we can't get the lock, give up.
553          *
554          * The lock protects us against other backends, but not against our own
555          * backend.  Must check for active scans separately.
556          */
557         new_bucket = metap->hashm_maxbucket + 1;
558
559         old_bucket = (new_bucket & metap->hashm_lowmask);
560
561         start_oblkno = BUCKET_TO_BLKNO(metap, old_bucket);
562
563         if (_hash_has_active_scan(rel, old_bucket))
564                 goto fail;
565
566         if (!_hash_try_getlock(rel, start_oblkno, HASH_EXCLUSIVE))
567                 goto fail;
568
569         /*
570          * Likewise lock the new bucket (should never fail).
571          *
572          * Note: it is safe to compute the new bucket's blkno here, even though we
573          * may still need to update the BUCKET_TO_BLKNO mapping.  This is because
574          * the current value of hashm_spares[hashm_ovflpoint] correctly shows
575          * where we are going to put a new splitpoint's worth of buckets.
576          */
577         start_nblkno = BUCKET_TO_BLKNO(metap, new_bucket);
578
579         if (_hash_has_active_scan(rel, new_bucket))
580                 elog(ERROR, "scan in progress on supposedly new bucket");
581
582         if (!_hash_try_getlock(rel, start_nblkno, HASH_EXCLUSIVE))
583                 elog(ERROR, "could not get lock on supposedly new bucket");
584
585         /*
586          * If the split point is increasing (hashm_maxbucket's log base 2
587          * increases), we need to allocate a new batch of bucket pages.
588          */
589         spare_ndx = _hash_log2(new_bucket + 1);
590         if (spare_ndx > metap->hashm_ovflpoint)
591         {
592                 Assert(spare_ndx == metap->hashm_ovflpoint + 1);
593
594                 /*
595                  * The number of buckets in the new splitpoint is equal to the total
596                  * number already in existence, i.e. new_bucket.  Currently this maps
597                  * one-to-one to blocks required, but someday we may need a more
598                  * complicated calculation here.
599                  */
600                 if (!_hash_alloc_buckets(rel, start_nblkno, new_bucket))
601                 {
602                         /* can't split due to BlockNumber overflow */
603                         _hash_droplock(rel, start_oblkno, HASH_EXCLUSIVE);
604                         _hash_droplock(rel, start_nblkno, HASH_EXCLUSIVE);
605                         goto fail;
606                 }
607         }
608
609         /*
610          * Physically allocate the new bucket's primary page.  We want to do this
611          * before changing the metapage's mapping info, in case we can't get the
612          * disk space.
613          */
614         buf_nblkno = _hash_getnewbuf(rel, start_nblkno, MAIN_FORKNUM);
615
616         /*
617          * Okay to proceed with split.  Update the metapage bucket mapping info.
618          *
619          * Since we are scribbling on the metapage data right in the shared
620          * buffer, any failure in this next little bit leaves us with a big
621          * problem: the metapage is effectively corrupt but could get written back
622          * to disk.  We don't really expect any failure, but just to be sure,
623          * establish a critical section.
624          */
625         START_CRIT_SECTION();
626
627         metap->hashm_maxbucket = new_bucket;
628
629         if (new_bucket > metap->hashm_highmask)
630         {
631                 /* Starting a new doubling */
632                 metap->hashm_lowmask = metap->hashm_highmask;
633                 metap->hashm_highmask = new_bucket | metap->hashm_lowmask;
634         }
635
636         /*
637          * If the split point is increasing (hashm_maxbucket's log base 2
638          * increases), we need to adjust the hashm_spares[] array and
639          * hashm_ovflpoint so that future overflow pages will be created beyond
640          * this new batch of bucket pages.
641          */
642         if (spare_ndx > metap->hashm_ovflpoint)
643         {
644                 metap->hashm_spares[spare_ndx] = metap->hashm_spares[metap->hashm_ovflpoint];
645                 metap->hashm_ovflpoint = spare_ndx;
646         }
647
648         /* Done mucking with metapage */
649         END_CRIT_SECTION();
650
651         /*
652          * Copy bucket mapping info now; this saves re-accessing the meta page
653          * inside _hash_splitbucket's inner loop.  Note that once we drop the
654          * split lock, other splits could begin, so these values might be out of
655          * date before _hash_splitbucket finishes.  That's okay, since all it
656          * needs is to tell which of these two buckets to map hashkeys into.
657          */
658         maxbucket = metap->hashm_maxbucket;
659         highmask = metap->hashm_highmask;
660         lowmask = metap->hashm_lowmask;
661
662         /* Write out the metapage and drop lock, but keep pin */
663         _hash_chgbufaccess(rel, metabuf, HASH_WRITE, HASH_NOLOCK);
664
665         /* Relocate records to the new bucket */
666         _hash_splitbucket(rel, metabuf,
667                                           old_bucket, new_bucket,
668                                           start_oblkno, buf_nblkno,
669                                           maxbucket, highmask, lowmask);
670
671         /* Release bucket locks, allowing others to access them */
672         _hash_droplock(rel, start_oblkno, HASH_EXCLUSIVE);
673         _hash_droplock(rel, start_nblkno, HASH_EXCLUSIVE);
674
675         return;
676
677         /* Here if decide not to split or fail to acquire old bucket lock */
678 fail:
679
680         /* We didn't write the metapage, so just drop lock */
681         _hash_chgbufaccess(rel, metabuf, HASH_READ, HASH_NOLOCK);
682 }
683
684
685 /*
686  * _hash_alloc_buckets -- allocate a new splitpoint's worth of bucket pages
687  *
688  * This does not need to initialize the new bucket pages; we'll do that as
689  * each one is used by _hash_expandtable().  But we have to extend the logical
690  * EOF to the end of the splitpoint; this keeps smgr's idea of the EOF in
691  * sync with ours, so that we don't get complaints from smgr.
692  *
693  * We do this by writing a page of zeroes at the end of the splitpoint range.
694  * We expect that the filesystem will ensure that the intervening pages read
695  * as zeroes too.  On many filesystems this "hole" will not be allocated
696  * immediately, which means that the index file may end up more fragmented
697  * than if we forced it all to be allocated now; but since we don't scan
698  * hash indexes sequentially anyway, that probably doesn't matter.
699  *
700  * XXX It's annoying that this code is executed with the metapage lock held.
701  * We need to interlock against _hash_getovflpage() adding a new overflow page
702  * concurrently, but it'd likely be better to use LockRelationForExtension
703  * for the purpose.  OTOH, adding a splitpoint is a very infrequent operation,
704  * so it may not be worth worrying about.
705  *
706  * Returns TRUE if successful, or FALSE if allocation failed due to
707  * BlockNumber overflow.
708  */
709 static bool
710 _hash_alloc_buckets(Relation rel, BlockNumber firstblock, uint32 nblocks)
711 {
712         BlockNumber lastblock;
713         char            zerobuf[BLCKSZ];
714
715         lastblock = firstblock + nblocks - 1;
716
717         /*
718          * Check for overflow in block number calculation; if so, we cannot extend
719          * the index anymore.
720          */
721         if (lastblock < firstblock || lastblock == InvalidBlockNumber)
722                 return false;
723
724         MemSet(zerobuf, 0, sizeof(zerobuf));
725
726         RelationOpenSmgr(rel);
727         smgrextend(rel->rd_smgr, MAIN_FORKNUM, lastblock, zerobuf, false);
728
729         return true;
730 }
731
732
733 /*
734  * _hash_splitbucket -- split 'obucket' into 'obucket' and 'nbucket'
735  *
736  * We are splitting a bucket that consists of a base bucket page and zero
737  * or more overflow (bucket chain) pages.  We must relocate tuples that
738  * belong in the new bucket, and compress out any free space in the old
739  * bucket.
740  *
741  * The caller must hold exclusive locks on both buckets to ensure that
742  * no one else is trying to access them (see README).
743  *
744  * The caller must hold a pin, but no lock, on the metapage buffer.
745  * The buffer is returned in the same state.  (The metapage is only
746  * touched if it becomes necessary to add or remove overflow pages.)
747  *
748  * In addition, the caller must have created the new bucket's base page,
749  * which is passed in buffer nbuf, pinned and write-locked.  That lock and
750  * pin are released here.  (The API is set up this way because we must do
751  * _hash_getnewbuf() before releasing the metapage write lock.  So instead of
752  * passing the new bucket's start block number, we pass an actual buffer.)
753  */
754 static void
755 _hash_splitbucket(Relation rel,
756                                   Buffer metabuf,
757                                   Bucket obucket,
758                                   Bucket nbucket,
759                                   BlockNumber start_oblkno,
760                                   Buffer nbuf,
761                                   uint32 maxbucket,
762                                   uint32 highmask,
763                                   uint32 lowmask)
764 {
765         Buffer          obuf;
766         Page            opage;
767         Page            npage;
768         HashPageOpaque oopaque;
769         HashPageOpaque nopaque;
770
771         /*
772          * It should be okay to simultaneously write-lock pages from each bucket,
773          * since no one else can be trying to acquire buffer lock on pages of
774          * either bucket.
775          */
776         obuf = _hash_getbuf(rel, start_oblkno, HASH_WRITE, LH_BUCKET_PAGE);
777         opage = BufferGetPage(obuf);
778         oopaque = (HashPageOpaque) PageGetSpecialPointer(opage);
779
780         npage = BufferGetPage(nbuf);
781
782         /* initialize the new bucket's primary page */
783         nopaque = (HashPageOpaque) PageGetSpecialPointer(npage);
784         nopaque->hasho_prevblkno = InvalidBlockNumber;
785         nopaque->hasho_nextblkno = InvalidBlockNumber;
786         nopaque->hasho_bucket = nbucket;
787         nopaque->hasho_flag = LH_BUCKET_PAGE;
788         nopaque->hasho_page_id = HASHO_PAGE_ID;
789
790         /*
791          * Partition the tuples in the old bucket between the old bucket and the
792          * new bucket, advancing along the old bucket's overflow bucket chain and
793          * adding overflow pages to the new bucket as needed.  Outer loop iterates
794          * once per page in old bucket.
795          */
796         for (;;)
797         {
798                 BlockNumber oblkno;
799                 OffsetNumber ooffnum;
800                 OffsetNumber omaxoffnum;
801                 OffsetNumber deletable[MaxOffsetNumber];
802                 int                     ndeletable = 0;
803
804                 /* Scan each tuple in old page */
805                 omaxoffnum = PageGetMaxOffsetNumber(opage);
806                 for (ooffnum = FirstOffsetNumber;
807                          ooffnum <= omaxoffnum;
808                          ooffnum = OffsetNumberNext(ooffnum))
809                 {
810                         IndexTuple      itup;
811                         Size            itemsz;
812                         Bucket          bucket;
813
814                         /* skip dead tuples */
815                         if (ItemIdIsDead(PageGetItemId(opage, ooffnum)))
816                                 continue;
817
818                         /*
819                          * Fetch the item's hash key (conveniently stored in the item) and
820                          * determine which bucket it now belongs in.
821                          */
822                         itup = (IndexTuple) PageGetItem(opage,
823                                                                                         PageGetItemId(opage, ooffnum));
824                         bucket = _hash_hashkey2bucket(_hash_get_indextuple_hashkey(itup),
825                                                                                   maxbucket, highmask, lowmask);
826
827                         if (bucket == nbucket)
828                         {
829                                 /*
830                                  * insert the tuple into the new bucket.  if it doesn't fit on
831                                  * the current page in the new bucket, we must allocate a new
832                                  * overflow page and place the tuple on that page instead.
833                                  *
834                                  * XXX we have a problem here if we fail to get space for a
835                                  * new overflow page: we'll error out leaving the bucket split
836                                  * only partially complete, meaning the index is corrupt,
837                                  * since searches may fail to find entries they should find.
838                                  */
839                                 itemsz = IndexTupleDSize(*itup);
840                                 itemsz = MAXALIGN(itemsz);
841
842                                 if (PageGetFreeSpace(npage) < itemsz)
843                                 {
844                                         /* write out nbuf and drop lock, but keep pin */
845                                         _hash_chgbufaccess(rel, nbuf, HASH_WRITE, HASH_NOLOCK);
846                                         /* chain to a new overflow page */
847                                         nbuf = _hash_addovflpage(rel, metabuf, nbuf);
848                                         npage = BufferGetPage(nbuf);
849                                         /* we don't need nopaque within the loop */
850                                 }
851
852                                 /*
853                                  * Insert tuple on new page, using _hash_pgaddtup to ensure
854                                  * correct ordering by hashkey.  This is a tad inefficient
855                                  * since we may have to shuffle itempointers repeatedly.
856                                  * Possible future improvement: accumulate all the items for
857                                  * the new page and qsort them before insertion.
858                                  */
859                                 (void) _hash_pgaddtup(rel, nbuf, itemsz, itup);
860
861                                 /*
862                                  * Mark tuple for deletion from old page.
863                                  */
864                                 deletable[ndeletable++] = ooffnum;
865                         }
866                         else
867                         {
868                                 /*
869                                  * the tuple stays on this page, so nothing to do.
870                                  */
871                                 Assert(bucket == obucket);
872                         }
873                 }
874
875                 oblkno = oopaque->hasho_nextblkno;
876
877                 /*
878                  * Done scanning this old page.  If we moved any tuples, delete them
879                  * from the old page.
880                  */
881                 if (ndeletable > 0)
882                 {
883                         PageIndexMultiDelete(opage, deletable, ndeletable);
884                         _hash_wrtbuf(rel, obuf);
885                 }
886                 else
887                         _hash_relbuf(rel, obuf);
888
889                 /* Exit loop if no more overflow pages in old bucket */
890                 if (!BlockNumberIsValid(oblkno))
891                         break;
892
893                 /* Else, advance to next old page */
894                 obuf = _hash_getbuf(rel, oblkno, HASH_WRITE, LH_OVERFLOW_PAGE);
895                 opage = BufferGetPage(obuf);
896                 oopaque = (HashPageOpaque) PageGetSpecialPointer(opage);
897         }
898
899         /*
900          * We're at the end of the old bucket chain, so we're done partitioning
901          * the tuples.  Before quitting, call _hash_squeezebucket to ensure the
902          * tuples remaining in the old bucket (including the overflow pages) are
903          * packed as tightly as possible.  The new bucket is already tight.
904          */
905         _hash_wrtbuf(rel, nbuf);
906
907         _hash_squeezebucket(rel, obucket, start_oblkno, NULL);
908 }