]> granicus.if.org Git - postgresql/blob - src/backend/tsearch/ts_typanalyze.c
Fix initialization of fake LSN for unlogged relations
[postgresql] / src / backend / tsearch / ts_typanalyze.c
1 /*-------------------------------------------------------------------------
2  *
3  * ts_typanalyze.c
4  *        functions for gathering statistics from tsvector columns
5  *
6  * Portions Copyright (c) 1996-2019, PostgreSQL Global Development Group
7  *
8  *
9  * IDENTIFICATION
10  *        src/backend/tsearch/ts_typanalyze.c
11  *
12  *-------------------------------------------------------------------------
13  */
14 #include "postgres.h"
15
16 #include "catalog/pg_collation.h"
17 #include "catalog/pg_operator.h"
18 #include "commands/vacuum.h"
19 #include "tsearch/ts_type.h"
20 #include "utils/builtins.h"
21 #include "utils/hashutils.h"
22
23
24 /* A hash key for lexemes */
25 typedef struct
26 {
27         char       *lexeme;                     /* lexeme (not NULL terminated!) */
28         int                     length;                 /* its length in bytes */
29 } LexemeHashKey;
30
31 /* A hash table entry for the Lossy Counting algorithm */
32 typedef struct
33 {
34         LexemeHashKey key;                      /* This is 'e' from the LC algorithm. */
35         int                     frequency;              /* This is 'f'. */
36         int                     delta;                  /* And this is 'delta'. */
37 } TrackItem;
38
39 static void compute_tsvector_stats(VacAttrStats *stats,
40                                                                    AnalyzeAttrFetchFunc fetchfunc,
41                                                                    int samplerows,
42                                                                    double totalrows);
43 static void prune_lexemes_hashtable(HTAB *lexemes_tab, int b_current);
44 static uint32 lexeme_hash(const void *key, Size keysize);
45 static int      lexeme_match(const void *key1, const void *key2, Size keysize);
46 static int      lexeme_compare(const void *key1, const void *key2);
47 static int      trackitem_compare_frequencies_desc(const void *e1, const void *e2);
48 static int      trackitem_compare_lexemes(const void *e1, const void *e2);
49
50
51 /*
52  *      ts_typanalyze -- a custom typanalyze function for tsvector columns
53  */
54 Datum
55 ts_typanalyze(PG_FUNCTION_ARGS)
56 {
57         VacAttrStats *stats = (VacAttrStats *) PG_GETARG_POINTER(0);
58         Form_pg_attribute attr = stats->attr;
59
60         /* If the attstattarget column is negative, use the default value */
61         /* NB: it is okay to scribble on stats->attr since it's a copy */
62         if (attr->attstattarget < 0)
63                 attr->attstattarget = default_statistics_target;
64
65         stats->compute_stats = compute_tsvector_stats;
66         /* see comment about the choice of minrows in commands/analyze.c */
67         stats->minrows = 300 * attr->attstattarget;
68
69         PG_RETURN_BOOL(true);
70 }
71
72 /*
73  *      compute_tsvector_stats() -- compute statistics for a tsvector column
74  *
75  *      This functions computes statistics that are useful for determining @@
76  *      operations' selectivity, along with the fraction of non-null rows and
77  *      average width.
78  *
79  *      Instead of finding the most common values, as we do for most datatypes,
80  *      we're looking for the most common lexemes. This is more useful, because
81  *      there most probably won't be any two rows with the same tsvector and thus
82  *      the notion of a MCV is a bit bogus with this datatype. With a list of the
83  *      most common lexemes we can do a better job at figuring out @@ selectivity.
84  *
85  *      For the same reasons we assume that tsvector columns are unique when
86  *      determining the number of distinct values.
87  *
88  *      The algorithm used is Lossy Counting, as proposed in the paper "Approximate
89  *      frequency counts over data streams" by G. S. Manku and R. Motwani, in
90  *      Proceedings of the 28th International Conference on Very Large Data Bases,
91  *      Hong Kong, China, August 2002, section 4.2. The paper is available at
92  *      http://www.vldb.org/conf/2002/S10P03.pdf
93  *
94  *      The Lossy Counting (aka LC) algorithm goes like this:
95  *      Let s be the threshold frequency for an item (the minimum frequency we
96  *      are interested in) and epsilon the error margin for the frequency. Let D
97  *      be a set of triples (e, f, delta), where e is an element value, f is that
98  *      element's frequency (actually, its current occurrence count) and delta is
99  *      the maximum error in f. We start with D empty and process the elements in
100  *      batches of size w. (The batch size is also known as "bucket size" and is
101  *      equal to 1/epsilon.) Let the current batch number be b_current, starting
102  *      with 1. For each element e we either increment its f count, if it's
103  *      already in D, or insert a new triple into D with values (e, 1, b_current
104  *      - 1). After processing each batch we prune D, by removing from it all
105  *      elements with f + delta <= b_current.  After the algorithm finishes we
106  *      suppress all elements from D that do not satisfy f >= (s - epsilon) * N,
107  *      where N is the total number of elements in the input.  We emit the
108  *      remaining elements with estimated frequency f/N.  The LC paper proves
109  *      that this algorithm finds all elements with true frequency at least s,
110  *      and that no frequency is overestimated or is underestimated by more than
111  *      epsilon.  Furthermore, given reasonable assumptions about the input
112  *      distribution, the required table size is no more than about 7 times w.
113  *
114  *      We set s to be the estimated frequency of the K'th word in a natural
115  *      language's frequency table, where K is the target number of entries in
116  *      the MCELEM array plus an arbitrary constant, meant to reflect the fact
117  *      that the most common words in any language would usually be stopwords
118  *      so we will not actually see them in the input.  We assume that the
119  *      distribution of word frequencies (including the stopwords) follows Zipf's
120  *      law with an exponent of 1.
121  *
122  *      Assuming Zipfian distribution, the frequency of the K'th word is equal
123  *      to 1/(K * H(W)) where H(n) is 1/2 + 1/3 + ... + 1/n and W is the number of
124  *      words in the language.  Putting W as one million, we get roughly 0.07/K.
125  *      Assuming top 10 words are stopwords gives s = 0.07/(K + 10).  We set
126  *      epsilon = s/10, which gives bucket width w = (K + 10)/0.007 and
127  *      maximum expected hashtable size of about 1000 * (K + 10).
128  *
129  *      Note: in the above discussion, s, epsilon, and f/N are in terms of a
130  *      lexeme's frequency as a fraction of all lexemes seen in the input.
131  *      However, what we actually want to store in the finished pg_statistic
132  *      entry is each lexeme's frequency as a fraction of all rows that it occurs
133  *      in.  Assuming that the input tsvectors are correctly constructed, no
134  *      lexeme occurs more than once per tsvector, so the final count f is a
135  *      correct estimate of the number of input tsvectors it occurs in, and we
136  *      need only change the divisor from N to nonnull_cnt to get the number we
137  *      want.
138  */
139 static void
140 compute_tsvector_stats(VacAttrStats *stats,
141                                            AnalyzeAttrFetchFunc fetchfunc,
142                                            int samplerows,
143                                            double totalrows)
144 {
145         int                     num_mcelem;
146         int                     null_cnt = 0;
147         double          total_width = 0;
148
149         /* This is D from the LC algorithm. */
150         HTAB       *lexemes_tab;
151         HASHCTL         hash_ctl;
152         HASH_SEQ_STATUS scan_status;
153
154         /* This is the current bucket number from the LC algorithm */
155         int                     b_current;
156
157         /* This is 'w' from the LC algorithm */
158         int                     bucket_width;
159         int                     vector_no,
160                                 lexeme_no;
161         LexemeHashKey hash_key;
162         TrackItem  *item;
163
164         /*
165          * We want statistics_target * 10 lexemes in the MCELEM array.  This
166          * multiplier is pretty arbitrary, but is meant to reflect the fact that
167          * the number of individual lexeme values tracked in pg_statistic ought to
168          * be more than the number of values for a simple scalar column.
169          */
170         num_mcelem = stats->attr->attstattarget * 10;
171
172         /*
173          * We set bucket width equal to (num_mcelem + 10) / 0.007 as per the
174          * comment above.
175          */
176         bucket_width = (num_mcelem + 10) * 1000 / 7;
177
178         /*
179          * Create the hashtable. It will be in local memory, so we don't need to
180          * worry about overflowing the initial size. Also we don't need to pay any
181          * attention to locking and memory management.
182          */
183         MemSet(&hash_ctl, 0, sizeof(hash_ctl));
184         hash_ctl.keysize = sizeof(LexemeHashKey);
185         hash_ctl.entrysize = sizeof(TrackItem);
186         hash_ctl.hash = lexeme_hash;
187         hash_ctl.match = lexeme_match;
188         hash_ctl.hcxt = CurrentMemoryContext;
189         lexemes_tab = hash_create("Analyzed lexemes table",
190                                                           num_mcelem,
191                                                           &hash_ctl,
192                                                           HASH_ELEM | HASH_FUNCTION | HASH_COMPARE | HASH_CONTEXT);
193
194         /* Initialize counters. */
195         b_current = 1;
196         lexeme_no = 0;
197
198         /* Loop over the tsvectors. */
199         for (vector_no = 0; vector_no < samplerows; vector_no++)
200         {
201                 Datum           value;
202                 bool            isnull;
203                 TSVector        vector;
204                 WordEntry  *curentryptr;
205                 char       *lexemesptr;
206                 int                     j;
207
208                 vacuum_delay_point();
209
210                 value = fetchfunc(stats, vector_no, &isnull);
211
212                 /*
213                  * Check for null/nonnull.
214                  */
215                 if (isnull)
216                 {
217                         null_cnt++;
218                         continue;
219                 }
220
221                 /*
222                  * Add up widths for average-width calculation.  Since it's a
223                  * tsvector, we know it's varlena.  As in the regular
224                  * compute_minimal_stats function, we use the toasted width for this
225                  * calculation.
226                  */
227                 total_width += VARSIZE_ANY(DatumGetPointer(value));
228
229                 /*
230                  * Now detoast the tsvector if needed.
231                  */
232                 vector = DatumGetTSVector(value);
233
234                 /*
235                  * We loop through the lexemes in the tsvector and add them to our
236                  * tracking hashtable.
237                  */
238                 lexemesptr = STRPTR(vector);
239                 curentryptr = ARRPTR(vector);
240                 for (j = 0; j < vector->size; j++)
241                 {
242                         bool            found;
243
244                         /*
245                          * Construct a hash key.  The key points into the (detoasted)
246                          * tsvector value at this point, but if a new entry is created, we
247                          * make a copy of it.  This way we can free the tsvector value
248                          * once we've processed all its lexemes.
249                          */
250                         hash_key.lexeme = lexemesptr + curentryptr->pos;
251                         hash_key.length = curentryptr->len;
252
253                         /* Lookup current lexeme in hashtable, adding it if new */
254                         item = (TrackItem *) hash_search(lexemes_tab,
255                                                                                          (const void *) &hash_key,
256                                                                                          HASH_ENTER, &found);
257
258                         if (found)
259                         {
260                                 /* The lexeme is already on the tracking list */
261                                 item->frequency++;
262                         }
263                         else
264                         {
265                                 /* Initialize new tracking list element */
266                                 item->frequency = 1;
267                                 item->delta = b_current - 1;
268
269                                 item->key.lexeme = palloc(hash_key.length);
270                                 memcpy(item->key.lexeme, hash_key.lexeme, hash_key.length);
271                         }
272
273                         /* lexeme_no is the number of elements processed (ie N) */
274                         lexeme_no++;
275
276                         /* We prune the D structure after processing each bucket */
277                         if (lexeme_no % bucket_width == 0)
278                         {
279                                 prune_lexemes_hashtable(lexemes_tab, b_current);
280                                 b_current++;
281                         }
282
283                         /* Advance to the next WordEntry in the tsvector */
284                         curentryptr++;
285                 }
286
287                 /* If the vector was toasted, free the detoasted copy. */
288                 if (TSVectorGetDatum(vector) != value)
289                         pfree(vector);
290         }
291
292         /* We can only compute real stats if we found some non-null values. */
293         if (null_cnt < samplerows)
294         {
295                 int                     nonnull_cnt = samplerows - null_cnt;
296                 int                     i;
297                 TrackItem **sort_table;
298                 int                     track_len;
299                 int                     cutoff_freq;
300                 int                     minfreq,
301                                         maxfreq;
302
303                 stats->stats_valid = true;
304                 /* Do the simple null-frac and average width stats */
305                 stats->stanullfrac = (double) null_cnt / (double) samplerows;
306                 stats->stawidth = total_width / (double) nonnull_cnt;
307
308                 /* Assume it's a unique column (see notes above) */
309                 stats->stadistinct = -1.0 * (1.0 - stats->stanullfrac);
310
311                 /*
312                  * Construct an array of the interesting hashtable items, that is,
313                  * those meeting the cutoff frequency (s - epsilon)*N.  Also identify
314                  * the minimum and maximum frequencies among these items.
315                  *
316                  * Since epsilon = s/10 and bucket_width = 1/epsilon, the cutoff
317                  * frequency is 9*N / bucket_width.
318                  */
319                 cutoff_freq = 9 * lexeme_no / bucket_width;
320
321                 i = hash_get_num_entries(lexemes_tab);  /* surely enough space */
322                 sort_table = (TrackItem **) palloc(sizeof(TrackItem *) * i);
323
324                 hash_seq_init(&scan_status, lexemes_tab);
325                 track_len = 0;
326                 minfreq = lexeme_no;
327                 maxfreq = 0;
328                 while ((item = (TrackItem *) hash_seq_search(&scan_status)) != NULL)
329                 {
330                         if (item->frequency > cutoff_freq)
331                         {
332                                 sort_table[track_len++] = item;
333                                 minfreq = Min(minfreq, item->frequency);
334                                 maxfreq = Max(maxfreq, item->frequency);
335                         }
336                 }
337                 Assert(track_len <= i);
338
339                 /* emit some statistics for debug purposes */
340                 elog(DEBUG3, "tsvector_stats: target # mces = %d, bucket width = %d, "
341                          "# lexemes = %d, hashtable size = %d, usable entries = %d",
342                          num_mcelem, bucket_width, lexeme_no, i, track_len);
343
344                 /*
345                  * If we obtained more lexemes than we really want, get rid of those
346                  * with least frequencies.  The easiest way is to qsort the array into
347                  * descending frequency order and truncate the array.
348                  */
349                 if (num_mcelem < track_len)
350                 {
351                         qsort(sort_table, track_len, sizeof(TrackItem *),
352                                   trackitem_compare_frequencies_desc);
353                         /* reset minfreq to the smallest frequency we're keeping */
354                         minfreq = sort_table[num_mcelem - 1]->frequency;
355                 }
356                 else
357                         num_mcelem = track_len;
358
359                 /* Generate MCELEM slot entry */
360                 if (num_mcelem > 0)
361                 {
362                         MemoryContext old_context;
363                         Datum      *mcelem_values;
364                         float4     *mcelem_freqs;
365
366                         /*
367                          * We want to store statistics sorted on the lexeme value using
368                          * first length, then byte-for-byte comparison. The reason for
369                          * doing length comparison first is that we don't care about the
370                          * ordering so long as it's consistent, and comparing lengths
371                          * first gives us a chance to avoid a strncmp() call.
372                          *
373                          * This is different from what we do with scalar statistics --
374                          * they get sorted on frequencies. The rationale is that we
375                          * usually search through most common elements looking for a
376                          * specific value, so we can grab its frequency.  When values are
377                          * presorted we can employ binary search for that.  See
378                          * ts_selfuncs.c for a real usage scenario.
379                          */
380                         qsort(sort_table, num_mcelem, sizeof(TrackItem *),
381                                   trackitem_compare_lexemes);
382
383                         /* Must copy the target values into anl_context */
384                         old_context = MemoryContextSwitchTo(stats->anl_context);
385
386                         /*
387                          * We sorted statistics on the lexeme value, but we want to be
388                          * able to find out the minimal and maximal frequency without
389                          * going through all the values.  We keep those two extra
390                          * frequencies in two extra cells in mcelem_freqs.
391                          *
392                          * (Note: the MCELEM statistics slot definition allows for a third
393                          * extra number containing the frequency of nulls, but we don't
394                          * create that for a tsvector column, since null elements aren't
395                          * possible.)
396                          */
397                         mcelem_values = (Datum *) palloc(num_mcelem * sizeof(Datum));
398                         mcelem_freqs = (float4 *) palloc((num_mcelem + 2) * sizeof(float4));
399
400                         /*
401                          * See comments above about use of nonnull_cnt as the divisor for
402                          * the final frequency estimates.
403                          */
404                         for (i = 0; i < num_mcelem; i++)
405                         {
406                                 TrackItem  *item = sort_table[i];
407
408                                 mcelem_values[i] =
409                                         PointerGetDatum(cstring_to_text_with_len(item->key.lexeme,
410                                                                                                                          item->key.length));
411                                 mcelem_freqs[i] = (double) item->frequency / (double) nonnull_cnt;
412                         }
413                         mcelem_freqs[i++] = (double) minfreq / (double) nonnull_cnt;
414                         mcelem_freqs[i] = (double) maxfreq / (double) nonnull_cnt;
415                         MemoryContextSwitchTo(old_context);
416
417                         stats->stakind[0] = STATISTIC_KIND_MCELEM;
418                         stats->staop[0] = TextEqualOperator;
419                         stats->stacoll[0] = DEFAULT_COLLATION_OID;
420                         stats->stanumbers[0] = mcelem_freqs;
421                         /* See above comment about two extra frequency fields */
422                         stats->numnumbers[0] = num_mcelem + 2;
423                         stats->stavalues[0] = mcelem_values;
424                         stats->numvalues[0] = num_mcelem;
425                         /* We are storing text values */
426                         stats->statypid[0] = TEXTOID;
427                         stats->statyplen[0] = -1;       /* typlen, -1 for varlena */
428                         stats->statypbyval[0] = false;
429                         stats->statypalign[0] = 'i';
430                 }
431         }
432         else
433         {
434                 /* We found only nulls; assume the column is entirely null */
435                 stats->stats_valid = true;
436                 stats->stanullfrac = 1.0;
437                 stats->stawidth = 0;    /* "unknown" */
438                 stats->stadistinct = 0.0;       /* "unknown" */
439         }
440
441         /*
442          * We don't need to bother cleaning up any of our temporary palloc's. The
443          * hashtable should also go away, as it used a child memory context.
444          */
445 }
446
447 /*
448  *      A function to prune the D structure from the Lossy Counting algorithm.
449  *      Consult compute_tsvector_stats() for wider explanation.
450  */
451 static void
452 prune_lexemes_hashtable(HTAB *lexemes_tab, int b_current)
453 {
454         HASH_SEQ_STATUS scan_status;
455         TrackItem  *item;
456
457         hash_seq_init(&scan_status, lexemes_tab);
458         while ((item = (TrackItem *) hash_seq_search(&scan_status)) != NULL)
459         {
460                 if (item->frequency + item->delta <= b_current)
461                 {
462                         char       *lexeme = item->key.lexeme;
463
464                         if (hash_search(lexemes_tab, (const void *) &item->key,
465                                                         HASH_REMOVE, NULL) == NULL)
466                                 elog(ERROR, "hash table corrupted");
467                         pfree(lexeme);
468                 }
469         }
470 }
471
472 /*
473  * Hash functions for lexemes. They are strings, but not NULL terminated,
474  * so we need a special hash function.
475  */
476 static uint32
477 lexeme_hash(const void *key, Size keysize)
478 {
479         const LexemeHashKey *l = (const LexemeHashKey *) key;
480
481         return DatumGetUInt32(hash_any((const unsigned char *) l->lexeme,
482                                                                    l->length));
483 }
484
485 /*
486  *      Matching function for lexemes, to be used in hashtable lookups.
487  */
488 static int
489 lexeme_match(const void *key1, const void *key2, Size keysize)
490 {
491         /* The keysize parameter is superfluous, the keys store their lengths */
492         return lexeme_compare(key1, key2);
493 }
494
495 /*
496  *      Comparison function for lexemes.
497  */
498 static int
499 lexeme_compare(const void *key1, const void *key2)
500 {
501         const LexemeHashKey *d1 = (const LexemeHashKey *) key1;
502         const LexemeHashKey *d2 = (const LexemeHashKey *) key2;
503
504         /* First, compare by length */
505         if (d1->length > d2->length)
506                 return 1;
507         else if (d1->length < d2->length)
508                 return -1;
509         /* Lengths are equal, do a byte-by-byte comparison */
510         return strncmp(d1->lexeme, d2->lexeme, d1->length);
511 }
512
513 /*
514  *      qsort() comparator for sorting TrackItems on frequencies (descending sort)
515  */
516 static int
517 trackitem_compare_frequencies_desc(const void *e1, const void *e2)
518 {
519         const TrackItem *const *t1 = (const TrackItem *const *) e1;
520         const TrackItem *const *t2 = (const TrackItem *const *) e2;
521
522         return (*t2)->frequency - (*t1)->frequency;
523 }
524
525 /*
526  *      qsort() comparator for sorting TrackItems on lexemes
527  */
528 static int
529 trackitem_compare_lexemes(const void *e1, const void *e2)
530 {
531         const TrackItem *const *t1 = (const TrackItem *const *) e1;
532         const TrackItem *const *t2 = (const TrackItem *const *) e2;
533
534         return lexeme_compare(&(*t1)->key, &(*t2)->key);
535 }