Quelle  brin_revmap.c   Sprache: C

/*
 * brin_revmap.c
 *  Range map for BRIN indexes
 *
 * The range map (revmap) is a translation structure for BRIN indexes: for each
 * page range there is one summary tuple, and its location is tracked by the
 * revmap.  Whenever a new tuple is inserted into a table that violates the
 * previously recorded summary values, a new tuple is inserted into the index
 * and the revmap is updated to point to it.
 *
 * The revmap is stored in the first pages of the index, immediately following
 * the metapage.  When the revmap needs to be expanded, all tuples on the
 * regular BRIN page at that block (if any) are moved out of the way.
 *
 * Portions Copyright (c) 1996-2025, PostgreSQL Global Development Group
 * Portions Copyright (c) 1994, Regents of the University of California
 *
 * IDENTIFICATION
 *   src/backend/access/brin/brin_revmap.c
 */
#include "postgres.h"

#include "access/brin_page.h"
#include "access/brin_pageops.h"
#include "access/brin_revmap.h"
#include "access/brin_tuple.h"
#include "access/brin_xlog.h"
#include "access/rmgr.h"
#include "access/xloginsert.h"
#include "miscadmin.h"
#include "storage/bufmgr.h"
#include "utils/rel.h"


/*
 * In revmap pages, each item stores an ItemPointerData.  These defines let one
 * find the logical revmap page number and index number of the revmap item for
 * the given heap block number.
 */
#define HEAPBLK_TO_REVMAP_BLK(pagesPerRange, heapBlk) \
 ((heapBlk / pagesPerRange) / REVMAP_PAGE_MAXITEMS)
#define HEAPBLK_TO_REVMAP_INDEX(pagesPerRange, heapBlk) \
 ((heapBlk / pagesPerRange) % REVMAP_PAGE_MAXITEMS)


struct BrinRevmap
{
 Relation rm_irel;
 BlockNumber rm_pagesPerRange;
 BlockNumber rm_lastRevmapPage; /* cached from the metapage */
 Buffer  rm_metaBuf;
 Buffer  rm_currBuf;
};

/* typedef appears in brin_revmap.h */


static BlockNumber revmap_get_blkno(BrinRevmap *revmap,
         BlockNumber heapBlk);
static Buffer revmap_get_buffer(BrinRevmap *revmap, BlockNumber heapBlk);
static BlockNumber revmap_extend_and_get_blkno(BrinRevmap *revmap,
              BlockNumber heapBlk);
static void revmap_physical_extend(BrinRevmap *revmap);

/*
 * Initialize an access object for a range map.  This must be freed by
 * brinRevmapTerminate when caller is done with it.
 */
BrinRevmap *
brinRevmapInitialize(Relation idxrel, BlockNumber *pagesPerRange)
{
 BrinRevmap *revmap;
 Buffer  meta;
 BrinMetaPageData *metadata;
 Page  page;

 meta = ReadBuffer(idxrel, BRIN_METAPAGE_BLKNO);
 LockBuffer(meta, BUFFER_LOCK_SHARE);
 page = BufferGetPage(meta);
 metadata = (BrinMetaPageData *) PageGetContents(page);

 revmap = palloc(sizeof(BrinRevmap));
 revmap->rm_irel = idxrel;
 revmap->rm_pagesPerRange = metadata->pagesPerRange;
 revmap->rm_lastRevmapPage = metadata->lastRevmapPage;
 revmap->rm_metaBuf = meta;
 revmap->rm_currBuf = InvalidBuffer;

 *pagesPerRange = metadata->pagesPerRange;

 LockBuffer(meta, BUFFER_LOCK_UNLOCK);

 return revmap;
}

/*
 * Release resources associated with a revmap access object.
 */
void
brinRevmapTerminate(BrinRevmap *revmap)
{
 ReleaseBuffer(revmap->rm_metaBuf);
 if (revmap->rm_currBuf != InvalidBuffer)
  ReleaseBuffer(revmap->rm_currBuf);
 pfree(revmap);
}

/*
 * Extend the revmap to cover the given heap block number.
 */
void
brinRevmapExtend(BrinRevmap *revmap, BlockNumber heapBlk)
{
 BlockNumber mapBlk PG_USED_FOR_ASSERTS_ONLY;

 mapBlk = revmap_extend_and_get_blkno(revmap, heapBlk);

 /* Ensure the buffer we got is in the expected range */
 Assert(mapBlk != InvalidBlockNumber &&
     mapBlk != BRIN_METAPAGE_BLKNO &&
     mapBlk <= revmap->rm_lastRevmapPage);
}

/*
 * Prepare to insert an entry into the revmap; the revmap buffer in which the
 * entry is to reside is locked and returned.  Most callers should call
 * brinRevmapExtend beforehand, as this routine does not extend the revmap if
 * it's not long enough.
 *
 * The returned buffer is also recorded in the revmap struct; finishing that
 * releases the buffer, therefore the caller needn't do it explicitly.
 */
Buffer
brinLockRevmapPageForUpdate(BrinRevmap *revmap, BlockNumber heapBlk)
{
 Buffer  rmBuf;

 rmBuf = revmap_get_buffer(revmap, heapBlk);
 LockBuffer(rmBuf, BUFFER_LOCK_EXCLUSIVE);

 return rmBuf;
}

/*
 * In the given revmap buffer (locked appropriately by caller), which is used
 * in a BRIN index of pagesPerRange pages per range, set the element
 * corresponding to heap block number heapBlk to the given TID.
 *
 * Once the operation is complete, the caller must update the LSN on the
 * returned buffer.
 *
 * This is used both in regular operation and during WAL replay.
 */
void
brinSetHeapBlockItemptr(Buffer buf, BlockNumber pagesPerRange,
      BlockNumber heapBlk, ItemPointerData tid)
{
 RevmapContents *contents;
 ItemPointerData *iptr;
 Page  page;

 /* The correct page should already be pinned and locked */
 page = BufferGetPage(buf);
 contents = (RevmapContents *) PageGetContents(page);
 iptr = (ItemPointerData *) contents->rm_tids;
 iptr += HEAPBLK_TO_REVMAP_INDEX(pagesPerRange, heapBlk);

 if (ItemPointerIsValid(&tid))
  ItemPointerSet(iptr,
        ItemPointerGetBlockNumber(&tid),
        ItemPointerGetOffsetNumber(&tid));
 else
  ItemPointerSetInvalid(iptr);
}

/*
 * Fetch the BrinTuple for a given heap block.
 *
 * The buffer containing the tuple is locked, and returned in *buf.  The
 * returned tuple points to the shared buffer and must not be freed; if caller
 * wants to use it after releasing the buffer lock, it must create its own
 * palloc'ed copy.  As an optimization, the caller can pass a pinned buffer
 * *buf on entry, which will avoid a pin-unpin cycle when the next tuple is on
 * the same page as a previous one.
 *
 * If no tuple is found for the given heap range, returns NULL. In that case,
 * *buf might still be updated (and pin must be released by caller), but it's
 * not locked.
 *
 * The output tuple offset within the buffer is returned in *off, and its size
 * is returned in *size.
 */
BrinTuple *
brinGetTupleForHeapBlock(BrinRevmap *revmap, BlockNumber heapBlk,
       Buffer *buf, OffsetNumber *off, Size *size, int mode)
{
 Relation idxRel = revmap->rm_irel;
 BlockNumber mapBlk;
 RevmapContents *contents;
 ItemPointerData *iptr;
 BlockNumber blk;
 Page  page;
 ItemId  lp;
 BrinTuple  *tup;
 ItemPointerData previptr;

 /* normalize the heap block number to be the first page in the range */
 heapBlk = (heapBlk / revmap->rm_pagesPerRange) * revmap->rm_pagesPerRange;

 /*
  * Compute the revmap page number we need.  If Invalid is returned (i.e.,
  * the revmap page hasn't been created yet), the requested page range is
  * not summarized.
 */
 mapBlk = revmap_get_blkno(revmap, heapBlk);
 if (mapBlk == InvalidBlockNumber)
 {
  *off = InvalidOffsetNumber;
  return NULL;
 }

 ItemPointerSetInvalid(&previptr);
 for (;;)
 {
  CHECK_FOR_INTERRUPTS();

  if (revmap->rm_currBuf == InvalidBuffer ||
   BufferGetBlockNumber(revmap->rm_currBuf) != mapBlk)
  {
   if (revmap->rm_currBuf != InvalidBuffer)
    ReleaseBuffer(revmap->rm_currBuf);

   Assert(mapBlk != InvalidBlockNumber);
   revmap->rm_currBuf = ReadBuffer(revmap->rm_irel, mapBlk);
  }

  LockBuffer(revmap->rm_currBuf, BUFFER_LOCK_SHARE);

  contents = (RevmapContents *)
   PageGetContents(BufferGetPage(revmap->rm_currBuf));
  iptr = contents->rm_tids;
  iptr += HEAPBLK_TO_REVMAP_INDEX(revmap->rm_pagesPerRange, heapBlk);

  if (!ItemPointerIsValid(iptr))
  {
   LockBuffer(revmap->rm_currBuf, BUFFER_LOCK_UNLOCK);
   return NULL;
  }

  /*
   * Check the TID we got in a previous iteration, if any, and save the
   * current TID we got from the revmap; if we loop, we can sanity-check
   * that the next one we get is different.  Otherwise we might be stuck
   * looping forever if the revmap is somehow badly broken.
 */
  if (ItemPointerIsValid(&previptr) && ItemPointerEquals(&previptr, iptr))
   ereport(ERROR,
     (errcode(ERRCODE_INDEX_CORRUPTED),
      errmsg_internal("corrupted BRIN index: inconsistent range map")));
  previptr = *iptr;

  blk = ItemPointerGetBlockNumber(iptr);
  *off = ItemPointerGetOffsetNumber(iptr);

  LockBuffer(revmap->rm_currBuf, BUFFER_LOCK_UNLOCK);

  /* Ok, got a pointer to where the BrinTuple should be. Fetch it. */
  if (!BufferIsValid(*buf) || BufferGetBlockNumber(*buf) != blk)
  {
   if (BufferIsValid(*buf))
    ReleaseBuffer(*buf);
   *buf = ReadBuffer(idxRel, blk);
  }
  LockBuffer(*buf, mode);
  page = BufferGetPage(*buf);

  /* If we land on a revmap page, start over */
  if (BRIN_IS_REGULAR_PAGE(page))
  {
   /*
    * If the offset number is greater than what's in the page, it's
    * possible that the range was desummarized concurrently. Just
    * return NULL to handle that case.
 */
   if (*off > PageGetMaxOffsetNumber(page))
   {
    LockBuffer(*buf, BUFFER_LOCK_UNLOCK);
    return NULL;
   }

   lp = PageGetItemId(page, *off);
   if (ItemIdIsUsed(lp))
   {
    tup = (BrinTuple *) PageGetItem(page, lp);

    if (tup->bt_blkno == heapBlk)
    {
     if (size)
      *size = ItemIdGetLength(lp);
     /* found it! */
     return tup;
    }
   }
  }

  /*
   * No luck. Assume that the revmap was updated concurrently.
 */
  LockBuffer(*buf, BUFFER_LOCK_UNLOCK);
 }
 /* not reached, but keep compiler quiet */
 return NULL;
}

/*
 * Delete an index tuple, marking a page range as unsummarized.
 *
 * Index must be locked in ShareUpdateExclusiveLock mode.
 *
 * Return false if caller should retry.
 */
bool
brinRevmapDesummarizeRange(Relation idxrel, BlockNumber heapBlk)
{
 BrinRevmap *revmap;
 BlockNumber pagesPerRange;
 RevmapContents *contents;
 ItemPointerData *iptr;
 ItemPointerData invalidIptr;
 BlockNumber revmapBlk;
 Buffer  revmapBuf;
 Buffer  regBuf;
 Page  revmapPg;
 Page  regPg;
 OffsetNumber revmapOffset;
 OffsetNumber regOffset;
 ItemId  lp;

 revmap = brinRevmapInitialize(idxrel, &pagesPerRange);

 revmapBlk = revmap_get_blkno(revmap, heapBlk);
 if (!BlockNumberIsValid(revmapBlk))
 {
  /* revmap page doesn't exist: range not summarized, we're done */
  brinRevmapTerminate(revmap);
  return true;
 }

 /* Lock the revmap page, obtain the index tuple pointer from it */
 revmapBuf = brinLockRevmapPageForUpdate(revmap, heapBlk);
 revmapPg = BufferGetPage(revmapBuf);
 revmapOffset = HEAPBLK_TO_REVMAP_INDEX(revmap->rm_pagesPerRange, heapBlk);

 contents = (RevmapContents *) PageGetContents(revmapPg);
 iptr = contents->rm_tids;
 iptr += revmapOffset;

 if (!ItemPointerIsValid(iptr))
 {
  /* no index tuple: range not summarized, we're done */
  LockBuffer(revmapBuf, BUFFER_LOCK_UNLOCK);
  brinRevmapTerminate(revmap);
  return true;
 }

 regBuf = ReadBuffer(idxrel, ItemPointerGetBlockNumber(iptr));
 LockBuffer(regBuf, BUFFER_LOCK_EXCLUSIVE);
 regPg = BufferGetPage(regBuf);

 /* if this is no longer a regular page, tell caller to start over */
 if (!BRIN_IS_REGULAR_PAGE(regPg))
 {
  LockBuffer(revmapBuf, BUFFER_LOCK_UNLOCK);
  LockBuffer(regBuf, BUFFER_LOCK_UNLOCK);
  brinRevmapTerminate(revmap);
  return false;
 }

 regOffset = ItemPointerGetOffsetNumber(iptr);
 if (regOffset > PageGetMaxOffsetNumber(regPg))
  ereport(ERROR,
    (errcode(ERRCODE_INDEX_CORRUPTED),
     errmsg("corrupted BRIN index: inconsistent range map")));

 lp = PageGetItemId(regPg, regOffset);
 if (!ItemIdIsUsed(lp))
  ereport(ERROR,
    (errcode(ERRCODE_INDEX_CORRUPTED),
     errmsg("corrupted BRIN index: inconsistent range map")));

 /*
  * Placeholder tuples only appear during unfinished summarization, and we
  * hold ShareUpdateExclusiveLock, so this function cannot run concurrently
  * with that.  So any placeholder tuples that exist are leftovers from a
  * crashed or aborted summarization; remove them silently.
 */

 START_CRIT_SECTION();

 ItemPointerSetInvalid(&invalidIptr);
 brinSetHeapBlockItemptr(revmapBuf, revmap->rm_pagesPerRange, heapBlk,
       invalidIptr);
 PageIndexTupleDeleteNoCompact(regPg, regOffset);
 /* XXX record free space in FSM? */

 MarkBufferDirty(regBuf);
 MarkBufferDirty(revmapBuf);

 if (RelationNeedsWAL(idxrel))
 {
  xl_brin_desummarize xlrec;
  XLogRecPtr recptr;

  xlrec.pagesPerRange = revmap->rm_pagesPerRange;
  xlrec.heapBlk = heapBlk;
  xlrec.regOffset = regOffset;

  XLogBeginInsert();
  XLogRegisterData(&xlrec, SizeOfBrinDesummarize);
  XLogRegisterBuffer(0, revmapBuf, 0);
  XLogRegisterBuffer(1, regBuf, REGBUF_STANDARD);
  recptr = XLogInsert(RM_BRIN_ID, XLOG_BRIN_DESUMMARIZE);
  PageSetLSN(revmapPg, recptr);
  PageSetLSN(regPg, recptr);
 }

 END_CRIT_SECTION();

 UnlockReleaseBuffer(regBuf);
 LockBuffer(revmapBuf, BUFFER_LOCK_UNLOCK);
 brinRevmapTerminate(revmap);

 return true;
}

/*
 * Given a heap block number, find the corresponding physical revmap block
 * number and return it.  If the revmap page hasn't been allocated yet, return
 * InvalidBlockNumber.
 */
static BlockNumber
revmap_get_blkno(BrinRevmap *revmap, BlockNumber heapBlk)
{
 BlockNumber targetblk;

 /* obtain revmap block number, skip 1 for metapage block */
 targetblk = HEAPBLK_TO_REVMAP_BLK(revmap->rm_pagesPerRange, heapBlk) + 1;

 /* Normal case: the revmap page is already allocated */
 if (targetblk <= revmap->rm_lastRevmapPage)
  return targetblk;

 return InvalidBlockNumber;
}

/*
 * Obtain and return a buffer containing the revmap page for the given heap
 * page.  The revmap must have been previously extended to cover that page.
 * The returned buffer is also recorded in the revmap struct; finishing that
 * releases the buffer, therefore the caller needn't do it explicitly.
 */
static Buffer
revmap_get_buffer(BrinRevmap *revmap, BlockNumber heapBlk)
{
 BlockNumber mapBlk;

 /* Translate the heap block number to physical index location. */
 mapBlk = revmap_get_blkno(revmap, heapBlk);

 if (mapBlk == InvalidBlockNumber)
  elog(ERROR, "revmap does not cover heap block %u", heapBlk);

 /* Ensure the buffer we got is in the expected range */
 Assert(mapBlk != BRIN_METAPAGE_BLKNO &&
     mapBlk <= revmap->rm_lastRevmapPage);

 /*
  * Obtain the buffer from which we need to read.  If we already have the
  * correct buffer in our access struct, use that; otherwise, release that,
  * (if valid) and read the one we need.
 */
 if (revmap->rm_currBuf == InvalidBuffer ||
  mapBlk != BufferGetBlockNumber(revmap->rm_currBuf))
 {
  if (revmap->rm_currBuf != InvalidBuffer)
   ReleaseBuffer(revmap->rm_currBuf);

  revmap->rm_currBuf = ReadBuffer(revmap->rm_irel, mapBlk);
 }

 return revmap->rm_currBuf;
}

/*
 * Given a heap block number, find the corresponding physical revmap block
 * number and return it. If the revmap page hasn't been allocated yet, extend
 * the revmap until it is.
 */
static BlockNumber
revmap_extend_and_get_blkno(BrinRevmap *revmap, BlockNumber heapBlk)
{
 BlockNumber targetblk;

 /* obtain revmap block number, skip 1 for metapage block */
 targetblk = HEAPBLK_TO_REVMAP_BLK(revmap->rm_pagesPerRange, heapBlk) + 1;

 /* Extend the revmap, if necessary */
 while (targetblk > revmap->rm_lastRevmapPage)
 {
  CHECK_FOR_INTERRUPTS();
  revmap_physical_extend(revmap);
 }

 return targetblk;
}

/*
 * Try to extend the revmap by one page.  This might not happen for a number of
 * reasons; caller is expected to retry until the expected outcome is obtained.
 */
static void
revmap_physical_extend(BrinRevmap *revmap)
{
 Buffer  buf;
 Page  page;
 Page  metapage;
 BrinMetaPageData *metadata;
 BlockNumber mapBlk;
 BlockNumber nblocks;
 Relation irel = revmap->rm_irel;

 /*
  * Lock the metapage. This locks out concurrent extensions of the revmap,
  * but note that we still need to grab the relation extension lock because
  * another backend can extend the index with regular BRIN pages.
 */
 LockBuffer(revmap->rm_metaBuf, BUFFER_LOCK_EXCLUSIVE);
 metapage = BufferGetPage(revmap->rm_metaBuf);
 metadata = (BrinMetaPageData *) PageGetContents(metapage);

 /*
  * Check that our cached lastRevmapPage value was up-to-date; if it
  * wasn't, update the cached copy and have caller start over.
 */
 if (metadata->lastRevmapPage != revmap->rm_lastRevmapPage)
 {
  revmap->rm_lastRevmapPage = metadata->lastRevmapPage;
  LockBuffer(revmap->rm_metaBuf, BUFFER_LOCK_UNLOCK);
  return;
 }
 mapBlk = metadata->lastRevmapPage + 1;

 nblocks = RelationGetNumberOfBlocks(irel);
 if (mapBlk < nblocks)
 {
  buf = ReadBuffer(irel, mapBlk);
  LockBuffer(buf, BUFFER_LOCK_EXCLUSIVE);
  page = BufferGetPage(buf);
 }
 else
 {
  buf = ExtendBufferedRel(BMR_REL(irel), MAIN_FORKNUM, NULL,
        EB_LOCK_FIRST);
  if (BufferGetBlockNumber(buf) != mapBlk)
  {
   /*
    * Very rare corner case: somebody extended the relation
    * concurrently after we read its length.  If this happens, give
    * up and have caller start over.  We will have to evacuate that
    * page from under whoever is using it.
 */
   LockBuffer(revmap->rm_metaBuf, BUFFER_LOCK_UNLOCK);
   UnlockReleaseBuffer(buf);
   return;
  }
  page = BufferGetPage(buf);
 }

 /* Check that it's a regular block (or an empty page) */
 if (!PageIsNew(page) && !BRIN_IS_REGULAR_PAGE(page))
  ereport(ERROR,
    (errcode(ERRCODE_INDEX_CORRUPTED),
     errmsg("unexpected page type 0x%04X in BRIN index \"%s\" block %u",
      BrinPageType(page),
      RelationGetRelationName(irel),
      BufferGetBlockNumber(buf))));

 /* If the page is in use, evacuate it and restart */
 if (brin_start_evacuating_page(irel, buf))
 {
  LockBuffer(revmap->rm_metaBuf, BUFFER_LOCK_UNLOCK);
  brin_evacuate_page(irel, revmap->rm_pagesPerRange, revmap, buf);

  /* have caller start over */
  return;
 }

 /*
  * Ok, we have now locked the metapage and the target block. Re-initialize
  * the target block as a revmap page, and update the metapage.
 */
 START_CRIT_SECTION();

 /* the rm_tids array is initialized to all invalid by PageInit */
 brin_page_init(page, BRIN_PAGETYPE_REVMAP);
 MarkBufferDirty(buf);

 metadata->lastRevmapPage = mapBlk;

 /*
  * Set pd_lower just past the end of the metadata.  This is essential,
  * because without doing so, metadata will be lost if xlog.c compresses
  * the page.  (We must do this here because pre-v11 versions of PG did not
  * set the metapage's pd_lower correctly, so a pg_upgraded index might
  * contain the wrong value.)
 */
 ((PageHeader) metapage)->pd_lower =
  ((char *) metadata + sizeof(BrinMetaPageData)) - (char *) metapage;

 MarkBufferDirty(revmap->rm_metaBuf);

 if (RelationNeedsWAL(revmap->rm_irel))
 {
  xl_brin_revmap_extend xlrec;
  XLogRecPtr recptr;

  xlrec.targetBlk = mapBlk;

  XLogBeginInsert();
  XLogRegisterData(&xlrec, SizeOfBrinRevmapExtend);
  XLogRegisterBuffer(0, revmap->rm_metaBuf, REGBUF_STANDARD);

  XLogRegisterBuffer(1, buf, REGBUF_WILL_INIT);

  recptr = XLogInsert(RM_BRIN_ID, XLOG_BRIN_REVMAP_EXTEND);
  PageSetLSN(metapage, recptr);
  PageSetLSN(page, recptr);
 }

 END_CRIT_SECTION();

 LockBuffer(revmap->rm_metaBuf, BUFFER_LOCK_UNLOCK);

 UnlockReleaseBuffer(buf);
}