Separate out bytea sort support from varlena.c
authorJohn Naylor <[email protected]>
Tue, 16 Dec 2025 08:19:16 +0000 (15:19 +0700)
committerJohn Naylor <[email protected]>
Tue, 16 Dec 2025 08:19:16 +0000 (15:19 +0700)
In the wake of commit b45242fd3, bytea_sortsupport() still called out
to varstr_sortsupport(). Treating bytea as a kind of text/varchar
required varstr_sortsupport() to allow for the possibility of
NUL bytes, but only for C collation. This was confusing. For
better separation of concerns, create an independent sortsupport
implementation in bytea.c.

The heuristics for bytea_abbrev_abort() remain the same as for
varstr_abbrev_abort(). It's possible that the bytea case warrants
different treatment, but that is left for future investigation.

In passing, adjust some strange looking comparisons in
varstr_abbrev_abort().

Author: Aleksander Alekseev <[email protected]>
Reviewed-by: John Naylor <[email protected]>
Reviewed-by: Chao Li <[email protected]>
Discussion: https://postgr.es/m/CAJ7c6TP1bAbEhUJa6+rgceN6QJWMSsxhg1=mqfSN=Nb-n6DAKg@mail.gmail.com

src/backend/utils/adt/bytea.c
src/backend/utils/adt/varlena.c
src/tools/pgindent/typedefs.list

index 6e7b914c56395fa4d941d3e8c4b43c9534703904..f8524548e4671439e24a5b6f7c63e42c13265f66 100644 (file)
 #include "postgres.h"
 
 #include "access/detoast.h"
-#include "catalog/pg_collation_d.h"
-#include "catalog/pg_type_d.h"
+#include "common/hashfn.h"
 #include "common/int.h"
 #include "fmgr.h"
+#include "lib/hyperloglog.h"
 #include "libpq/pqformat.h"
 #include "port/pg_bitutils.h"
+#include "port/pg_bswap.h"
 #include "utils/builtins.h"
 #include "utils/bytea.h"
 #include "utils/fmgrprotos.h"
+#include "utils/guc.h"
 #include "utils/memutils.h"
 #include "utils/sortsupport.h"
-#include "utils/varlena.h"
 #include "varatt.h"
 
 /* GUC variable */
@@ -37,6 +38,19 @@ static bytea *bytea_substring(Datum str, int S, int L,
                              bool length_not_specified);
 static bytea *bytea_overlay(bytea *t1, bytea *t2, int sp, int sl);
 
+typedef struct
+{
+   bool        abbreviate;     /* Should we abbreviate keys? */
+   hyperLogLogState abbr_card; /* Abbreviated key cardinality state */
+   hyperLogLogState full_card; /* Full key cardinality state */
+   double      prop_card;      /* Required cardinality proportion */
+} ByteaSortSupport;
+
+/* Static function declarations for sort support */
+static int byteafastcmp(Datum x, Datum y, SortSupport ssup);
+static Datum bytea_abbrev_convert(Datum original, SortSupport ssup);
+static bool bytea_abbrev_abort(int memtupcount, SortSupport ssup);
+
 /*
  * bytea_catenate
  * Guts of byteacat(), broken out so it can be used by other functions
@@ -1001,6 +1015,201 @@ bytea_smaller(PG_FUNCTION_ARGS)
    PG_RETURN_BYTEA_P(result);
 }
 
+/*
+ * sortsupport comparison func
+ */
+static int
+byteafastcmp(Datum x, Datum y, SortSupport ssup)
+{
+   bytea      *arg1 = DatumGetByteaPP(x);
+   bytea      *arg2 = DatumGetByteaPP(y);
+   char       *a1p,
+              *a2p;
+   int         len1,
+               len2,
+               result;
+
+   a1p = VARDATA_ANY(arg1);
+   a2p = VARDATA_ANY(arg2);
+
+   len1 = VARSIZE_ANY_EXHDR(arg1);
+   len2 = VARSIZE_ANY_EXHDR(arg2);
+
+   result = memcmp(a1p, a2p, Min(len1, len2));
+   if ((result == 0) && (len1 != len2))
+       result = (len1 < len2) ? -1 : 1;
+
+   /* We can't afford to leak memory here. */
+   if (PointerGetDatum(arg1) != x)
+       pfree(arg1);
+   if (PointerGetDatum(arg2) != y)
+       pfree(arg2);
+
+   return result;
+}
+
+/*
+ * Conversion routine for sortsupport.  Converts original to abbreviated key
+ * representation.  Our encoding strategy is simple -- pack the first 8 bytes
+ * of the bytea data into a Datum (on little-endian machines, the bytes are
+ * stored in reverse order), and treat it as an unsigned integer.
+ */
+static Datum
+bytea_abbrev_convert(Datum original, SortSupport ssup)
+{
+   const size_t max_prefix_bytes = sizeof(Datum);
+   ByteaSortSupport *bss = (ByteaSortSupport *) ssup->ssup_extra;
+   bytea      *authoritative = DatumGetByteaPP(original);
+   char       *authoritative_data = VARDATA_ANY(authoritative);
+   Datum       res;
+   char       *pres;
+   int         len;
+   uint32      hash;
+
+   pres = (char *) &res;
+
+   /* memset(), so any non-overwritten bytes are NUL */
+   memset(pres, 0, max_prefix_bytes);
+   len = VARSIZE_ANY_EXHDR(authoritative);
+
+   /*
+    * Short byteas will have terminating NUL bytes in the abbreviated datum.
+    * Abbreviated comparison need not make a distinction between these NUL
+    * bytes, and NUL bytes representing actual NULs in the authoritative
+    * representation.
+    *
+    * Hopefully a comparison at or past one abbreviated key's terminating NUL
+    * byte will resolve the comparison without consulting the authoritative
+    * representation; specifically, some later non-NUL byte in the longer
+    * bytea can resolve the comparison against a subsequent terminating NUL
+    * in the shorter bytea.  There will usually be what is effectively a
+    * "length-wise" resolution there and then.
+    *
+    * If that doesn't work out -- if all bytes in the longer bytea positioned
+    * at or past the offset of the smaller bytea (first) terminating NUL are
+    * actually representative of NUL bytes in the authoritative binary bytea
+    * (perhaps with some *terminating* NUL bytes towards the end of the
+    * longer bytea iff it happens to still be small) -- then an authoritative
+    * tie-breaker will happen, and do the right thing: explicitly consider
+    * bytea length.
+    */
+   memcpy(pres, authoritative_data, Min(len, max_prefix_bytes));
+
+   /*
+    * Maintain approximate cardinality of both abbreviated keys and original,
+    * authoritative keys using HyperLogLog.  Used as cheap insurance against
+    * the worst case, where we do many string abbreviations for no saving in
+    * full memcmp()-based comparisons.  These statistics are used by
+    * bytea_abbrev_abort().
+    *
+    * First, Hash key proper, or a significant fraction of it.  Mix in length
+    * in order to compensate for cases where differences are past
+    * PG_CACHE_LINE_SIZE bytes, so as to limit the overhead of hashing.
+    */
+   hash = DatumGetUInt32(hash_any((unsigned char *) authoritative_data,
+                                  Min(len, PG_CACHE_LINE_SIZE)));
+
+   if (len > PG_CACHE_LINE_SIZE)
+       hash ^= DatumGetUInt32(hash_uint32((uint32) len));
+
+   addHyperLogLog(&bss->full_card, hash);
+
+   /* Hash abbreviated key */
+   {
+       uint32      tmp;
+
+       tmp = DatumGetUInt32(res) ^ (uint32) (DatumGetUInt64(res) >> 32);
+       hash = DatumGetUInt32(hash_uint32(tmp));
+   }
+
+   addHyperLogLog(&bss->abbr_card, hash);
+
+   /*
+    * Byteswap on little-endian machines.
+    *
+    * This is needed so that ssup_datum_unsigned_cmp() works correctly on all
+    * platforms.
+    */
+   res = DatumBigEndianToNative(res);
+
+   /* Don't leak memory here */
+   if (PointerGetDatum(authoritative) != original)
+       pfree(authoritative);
+
+   return res;
+}
+
+/*
+ * Callback for estimating effectiveness of abbreviated key optimization, using
+ * heuristic rules.  Returns value indicating if the abbreviation optimization
+ * should be aborted, based on its projected effectiveness.
+ *
+ * This is based on varstr_abbrev_abort(), but some comments have been elided
+ * for brevity. See there for more details.
+ */
+static bool
+bytea_abbrev_abort(int memtupcount, SortSupport ssup)
+{
+   ByteaSortSupport *bss = (ByteaSortSupport *) ssup->ssup_extra;
+   double      abbrev_distinct,
+               key_distinct;
+
+   Assert(ssup->abbreviate);
+
+   /* Have a little patience */
+   if (memtupcount < 100)
+       return false;
+
+   abbrev_distinct = estimateHyperLogLog(&bss->abbr_card);
+   key_distinct = estimateHyperLogLog(&bss->full_card);
+
+   /*
+    * Clamp cardinality estimates to at least one distinct value.  While
+    * NULLs are generally disregarded, if only NULL values were seen so far,
+    * that might misrepresent costs if we failed to clamp.
+    */
+   if (abbrev_distinct < 1.0)
+       abbrev_distinct = 1.0;
+
+   if (key_distinct < 1.0)
+       key_distinct = 1.0;
+
+   if (trace_sort)
+   {
+       double      norm_abbrev_card = abbrev_distinct / (double) memtupcount;
+
+       elog(LOG, "bytea_abbrev: abbrev_distinct after %d: %f "
+            "(key_distinct: %f, norm_abbrev_card: %f, prop_card: %f)",
+            memtupcount, abbrev_distinct, key_distinct, norm_abbrev_card,
+            bss->prop_card);
+   }
+
+   /*
+    * If the number of distinct abbreviated keys approximately matches the
+    * number of distinct original keys, continue with abbreviation.
+    */
+   if (abbrev_distinct > key_distinct * bss->prop_card)
+   {
+       /*
+        * Decay required cardinality aggressively after 10,000 tuples.
+        */
+       if (memtupcount > 10000)
+           bss->prop_card *= 0.65;
+
+       return false;
+   }
+
+   /*
+    * Abort abbreviation strategy.
+    */
+   if (trace_sort)
+       elog(LOG, "bytea_abbrev: aborted abbreviation at %d "
+            "(abbrev_distinct: %f, key_distinct: %f, prop_card: %f)",
+            memtupcount, abbrev_distinct, key_distinct, bss->prop_card);
+
+   return true;
+}
+
 Datum
 bytea_sortsupport(PG_FUNCTION_ARGS)
 {
@@ -1009,8 +1218,27 @@ bytea_sortsupport(PG_FUNCTION_ARGS)
 
    oldcontext = MemoryContextSwitchTo(ssup->ssup_cxt);
 
-   /* Use generic string SortSupport, forcing "C" collation */
-   varstr_sortsupport(ssup, BYTEAOID, C_COLLATION_OID);
+   ssup->comparator = byteafastcmp;
+
+   /*
+    * Set up abbreviation support if requested.
+    */
+   if (ssup->abbreviate)
+   {
+       ByteaSortSupport *bss;
+
+       bss = palloc_object(ByteaSortSupport);
+       bss->abbreviate = true;
+       bss->prop_card = 0.20;
+       initHyperLogLog(&bss->abbr_card, 10);
+       initHyperLogLog(&bss->full_card, 10);
+
+       ssup->ssup_extra = bss;
+       ssup->abbrev_full_comparator = ssup->comparator;
+       ssup->comparator = ssup_datum_unsigned_cmp;
+       ssup->abbrev_converter = bytea_abbrev_convert;
+       ssup->abbrev_abort = bytea_abbrev_abort;
+   }
 
    MemoryContextSwitchTo(oldcontext);
 
index baa5b44ea8dd033c1e7a904084ea1a42fc3fe1d7..8adeb8dadc66e98465001ab87e277359df36bd91 100644 (file)
@@ -92,7 +92,7 @@ typedef struct
    int         last_returned;  /* Last comparison result (cache) */
    bool        cache_blob;     /* Does buf2 contain strxfrm() blob, etc? */
    bool        collate_c;
-   Oid         typid;          /* Actual datatype (text/bpchar/bytea/name) */
+   Oid         typid;          /* Actual datatype (text/bpchar/name) */
    hyperLogLogState abbr_card; /* Abbreviated key cardinality state */
    hyperLogLogState full_card; /* Full key cardinality state */
    double      prop_card;      /* Required cardinality proportion */
@@ -1617,10 +1617,8 @@ bttextsortsupport(PG_FUNCTION_ARGS)
  * Includes locale support, and support for BpChar semantics (i.e. removing
  * trailing spaces before comparison).
  *
- * Relies on the assumption that text, VarChar, BpChar, and bytea all have the
- * same representation.  Callers that always use the C collation (e.g.
- * non-collatable type callers like bytea) may have NUL bytes in their strings;
- * this will not work with any other collation, though.
+ * Relies on the assumption that text, VarChar, and BpChar all have the
+ * same representation.
  */
 void
 varstr_sortsupport(SortSupport ssup, Oid typid, Oid collid)
@@ -1983,7 +1981,7 @@ varstrfastcmp_locale(char *a1p, int len1, char *a2p, int len2, SortSupport ssup)
  * representation.  Our encoding strategy is simple -- pack the first 8 bytes
  * of a strxfrm() blob into a Datum (on little-endian machines, the 8 bytes are
  * stored in reverse order), and treat it as an unsigned integer.  When the "C"
- * locale is used, or in case of bytea, just memcpy() from original instead.
+ * locale is used just memcpy() from original instead.
  */
 static Datum
 varstr_abbrev_convert(Datum original, SortSupport ssup)
@@ -2010,30 +2008,8 @@ varstr_abbrev_convert(Datum original, SortSupport ssup)
 
    /*
     * If we're using the C collation, use memcpy(), rather than strxfrm(), to
-    * abbreviate keys.  The full comparator for the C locale is always
-    * memcmp().  It would be incorrect to allow bytea callers (callers that
-    * always force the C collation -- bytea isn't a collatable type, but this
-    * approach is convenient) to use strxfrm().  This is because bytea
-    * strings may contain NUL bytes.  Besides, this should be faster, too.
-    *
-    * More generally, it's okay that bytea callers can have NUL bytes in
-    * strings because abbreviated cmp need not make a distinction between
-    * terminating NUL bytes, and NUL bytes representing actual NULs in the
-    * authoritative representation.  Hopefully a comparison at or past one
-    * abbreviated key's terminating NUL byte will resolve the comparison
-    * without consulting the authoritative representation; specifically, some
-    * later non-NUL byte in the longer string can resolve the comparison
-    * against a subsequent terminating NUL in the shorter string.  There will
-    * usually be what is effectively a "length-wise" resolution there and
-    * then.
-    *
-    * If that doesn't work out -- if all bytes in the longer string
-    * positioned at or past the offset of the smaller string's (first)
-    * terminating NUL are actually representative of NUL bytes in the
-    * authoritative binary string (perhaps with some *terminating* NUL bytes
-    * towards the end of the longer string iff it happens to still be small)
-    * -- then an authoritative tie-breaker will happen, and do the right
-    * thing: explicitly consider string length.
+    * abbreviate keys.  The full comparator for the C locale is also
+    * memcmp().  This should be faster than strxfrm().
     */
    if (sss->collate_c)
        memcpy(pres, authoritative_data, Min(len, max_prefix_bytes));
@@ -2115,9 +2091,6 @@ varstr_abbrev_convert(Datum original, SortSupport ssup)
         * strxfrm() blob is itself NUL terminated, leaving no danger of
         * misinterpreting any NUL bytes not intended to be interpreted as
         * logically representing termination.
-        *
-        * (Actually, even if there were NUL bytes in the blob it would be
-        * okay.  See remarks on bytea case above.)
         */
        memcpy(pres, sss->buf2, Min(max_prefix_bytes, bsize));
    }
@@ -2198,10 +2171,10 @@ varstr_abbrev_abort(int memtupcount, SortSupport ssup)
     * NULLs are generally disregarded, if only NULL values were seen so far,
     * that might misrepresent costs if we failed to clamp.
     */
-   if (abbrev_distinct <= 1.0)
+   if (abbrev_distinct < 1.0)
        abbrev_distinct = 1.0;
 
-   if (key_distinct <= 1.0)
+   if (key_distinct < 1.0)
        key_distinct = 1.0;
 
    /*
index 3451538565e8efbff36ef96a271768d0365e51b9..04845d5e6809eb61f6276f42af06e909624f5f13 100644 (file)
@@ -366,6 +366,7 @@ BulkWriteBuffer
 BulkWriteState
 BumpBlock
 BumpContext
+ByteaSortSupport
 CACHESIGN
 CAC_state
 CCFastEqualFN