1
 
Commit Performance Notes
 
2
 
========================
 
9
 
We want to improve the commit code in two phases.
 
11
 
Phase one is to have a better separation from the format-specific logic,
 
12
 
the user interface, and the general process of committing.
 
14
 
Phase two is to have better interfaces by which a good workingtree format
 
15
 
can efficiently pass data to a good storage format.  If we get phase one
 
16
 
right, it will be relatively easy and non-disruptive to bring this in.
 
19
 
Commit: The Minimum Work Required
 
20
 
---------------------------------
 
22
 
Here is a description of the minimum work that commit must do.  We
 
23
 
want to make sure that our design doesn't cost too much more than this
 
24
 
minimum.  I am trying to do this without making too many assumptions
 
25
 
about the underlying storage, but am assuming that the ui and basic
 
26
 
architecture (wt, branch, repo) stays about the same.
 
28
 
The basic purpose of commit is to:
 
30
 
1. create and store a new revision based on the contents of the working tree
 
31
 
2. make this the new basis revision for the working tree
 
33
 
We can do a selected commit of only some files or subtrees.
 
35
 
The best performance we could hope for is:
 
36
 
- stat each versioned selected working file once
 
37
 
- read from the workingtree and write into the repository any new file texts
 
38
 
- in general, do work proportional to the size of the shape (eg
 
39
 
inventory) of the old and new selected trees, and to the total size of
 
44
 
1.0 - Store new file texts: if a versioned file contains a new text
 
45
 
there is no avoiding storing it.  To determine which ones have changed
 
46
 
we must go over the workingtree and at least stat each file.  If the
 
47
 
file is modified since it was last hashed, it must be read in.
 
48
 
Ideally we would read it only once, and either notice that it has not
 
49
 
changed, or store it at that point.
 
51
 
On the other hand we want new code to be able to handle files that are
 
52
 
larger than will fit in memory.  We may then need to read each file up
 
53
 
to two times: once to determine if there is a new text and calculate
 
54
 
its hash, and again to store it.
 
56
 
1.1 - Store a tree-shape description (ie inventory or similar.)  This
 
57
 
describes the non-file objects, and provides a reference from the
 
58
 
Revision to the texts within it.
 
60
 
1.2 - Generate and store a new revision object.
 
62
 
1.3 - Do delta-compression on the stored objects.  (git notably does
 
63
 
not do this at commit time, deferring this entirely until later.)
 
64
 
This requires finding the appropriate basis for each modified file: in
 
65
 
the current scheme we get the file id, last-revision from the
 
66
 
dirstate, look into the knit for that text, extract that text in
 
67
 
total, generate a delta, then store that into the knit.  Most delta
 
68
 
operations are O(n**2) to O(n**3) in the size of the modified files.
 
70
 
1.4 - Cache annotation information for the changes: at the moment this
 
71
 
is done as part of the delta storage.  There are some flaws in that
 
72
 
approach, such as that it is not updated when ghosts are filled, and
 
73
 
the annotation can't be re-run with new diff parameters.
 
75
 
2.1 - Make the new revision the basis for the tree, and clear the list
 
76
 
of parents.  Strictly this is all that's logically necessary, unless
 
77
 
the working tree format requires more work.
 
79
 
The dirstate format does require more work, because it caches the
 
80
 
parent tree data for each file within the working tree data.  In
 
81
 
practice this means that every commit rewrites the entire dirstate
 
82
 
file - we could try to avoid rewriting the whole file but this may be
 
83
 
difficult because variable-length data (the last-changed revision id)
 
84
 
is inserted into many rows.
 
86
 
The current dirstate design then seems to mean that any commit of a
 
87
 
single file imposes a cost proportional to the size of the current
 
88
 
workingtree.  Maybe there are other benefits that outweigh this.
 
89
 
Alternatively if it was fast enough for operations to always look at
 
90
 
the original storage of the parent trees we could do without the
 
93
 
2.2 - Record the observed file hashes into the workingtree control
 
94
 
files.  For the files that we just committed, we have the information
 
95
 
to store a valid hash cache entry: we know their stat information and
 
96
 
the sha1 of the file contents.  This is not strictly necessary to the
 
97
 
speed of commit, but it will be useful later in avoiding reading those
 
98
 
files, and the only cost of doing it now is writing it out.
 
100
 
In fact there are some user interface niceties that complicate this:
 
102
 
3 - Before starting the commit proper, we prompt for a commit message
 
103
 
and in that commit message editor we show a list of the files that
 
104
 
will be committed: basically the output of bzr status.  This is
 
105
 
basically the same as the list of changes we detect while storing the
 
106
 
commit, but because the user will sometimes change the tree after
 
107
 
opening the commit editor and expect the final state to be committed I
 
108
 
think we do have to look for changes twice.  Since it takes the user a
 
109
 
while to enter a message this is not a big problem as long as both the
 
110
 
status summary and the commit are individually fast.
 
112
 
4 - As the commit proceeds (or after?) we show another status-like
 
113
 
summary.  Just printing the names of modified files as they're stored
 
114
 
would be easy.  Recording deleted and renamed files or directories is
 
115
 
more work: this can only be done by reference to the primary parent
 
116
 
tree and requires it be read in.  Worse, reporting renames requires
 
117
 
searching by id across the entire parent tree.   Possibly full
 
118
 
reporting should be a default-off verbose option because it does
 
119
 
require more work beyond the commit itself.
 
121
 
5 - Bazaar currently allows for missing files to be automatically
 
122
 
marked as removed at the time of commit.  Leaving aside the ui
 
123
 
consequences, this means that we have to update the working inventory
 
124
 
to mark these files as removed.  Since as discussed above we always
 
125
 
have to rewrite the dirstate on commit this is not substantial, though
 
126
 
we should make sure we do this in one pass, not two.  I have
 
127
 
previously proposed to make this behaviour a non-default option.
 
129
 
We may need to run hooks or generate signatures during commit, but
 
130
 
they don't seem to have substantial performance consequences.
 
132
 
If one wanted to optimize solely for the speed of commit I think
 
133
 
hash-addressed  file-per-text storage like in git (or bzr 0.1) is very
 
134
 
good.  Remarkably, it does not need to read the inventory for the
 
135
 
previous revision.  For each versioned file, we just need to get its
 
136
 
hash, either by reading the file or validating its stat data.  If that
 
137
 
hash is not already in the repository, the file is just copied in and
 
138
 
compressed.  As directories are traversed, they're turned into texts
 
139
 
and stored as well, and then finally the revision is too.  This does
 
140
 
depend on later doing some delta compression of these texts.
 
142
 
Variations on this are possible.  Rather than writing a single file
 
143
 
into the repository for each text, we could fold them into a single
 
144
 
collation or pack file.  That would create a smaller number of files
 
145
 
in the repository, but looking up a single text would require looking
 
146
 
into their indexes rather than just asking the filesystem.
 
148
 
Rather than using hashes we can use file-id/rev-id pairs as at
 
149
 
present, which has several consequences pro and con.
 
155
 
At first glance, commit simply stores the changes status reports. In fact,
 
156
 
this isn't technically correct: commit considers some files modified that
 
157
 
status does not. The notes below were put together by John Arbash Meinel
 
158
 
and Aaron Bentley in May 2007 to explain the finer details of commit to
 
159
 
Ian Clatworthy. They are recorded here as they are likely to be useful to
 
160
 
others new to Bazaar ...
 
162
 
1) **Unknown files have a different effect.** With --no-strict (the default)
 
163
 
   they have no effect and can be completely ignored. With --strict they
 
164
 
   should cause the commit to abort (so you don't forget to add the two new
 
165
 
   test files that you just created).
 
167
 
2) **Multiple parents.** 'status' always compares 2 trees, typically the
 
168
 
   last-committed tree and the current working tree. 'commit' will compare
 
169
 
   more trees if there has been a merge.
 
171
 
  a) The "last modified" property for files.
 
172
 
     A file may be marked as changed since the last commit, but that
 
173
 
     change may have come in from the merge, and the change could have
 
174
 
     happened several commits back. There are several edge cases to be
 
175
 
     handled here, like if both branches modified the same file, or if
 
176
 
     just one branch modified it.
 
178
 
  b) The trickier case is when a file appears unmodified since last
 
179
 
     commit, but it was modified versus one of the merged branches. I
 
180
 
     believe there are a few ways this can happen, like if a merged
 
181
 
     branch changes a file and then reverts it back (you still update
 
182
 
     the 'last modified' field).
 
183
 
     In general, if both sides disagree on the 'last-modified' flag,
 
184
 
     then you need to generate a new entry pointing 'last-modified' at
 
185
 
     this revision (because you are resolving the differences between
 
188
 
3) **Automatic deletion of 'missing' files.** This is a point that we go
 
189
 
   back and forth on. I think the basic idea is that 'bzr commit' by
 
190
 
   default should abort if it finds a 'missing' file (in case that file was
 
191
 
   renamed rather than deleted), but 'bzr commit --auto' can add unknown
 
192
 
   files and remove missing files automatically.
 
194
 
4) **sha1 for newly added files.** status doesn't really need this: it should
 
195
 
   only care that the file is not present in base, but is present now. In
 
196
 
   some ways commit doesn't care either, since it needs to read and sha the
 
199
 
5) **Nested trees.** status doesn't recurse into nested trees, but commit does.
 
200
 
   This is just because not all of the nested-trees work has been merged yet.
 
202
 
   A tree-reference is considered modified if the subtree has been
 
203
 
   committed since the last containing-tree commit.  But commit needs to
 
204
 
   recurse into every subtree, to ensure that a commit is done if the
 
205
 
   subtree has changed since its last commit.  _iter_changes only reports
 
206
 
   on tree-references that are modified, so it can't be used for doing
 
210
 
Avoiding Work: Smarter Change Detection
 
211
 
---------------------------------------
 
213
 
Commit currently walks through every file building an inventory. Here is
 
214
 
Aaron's brain dump on a better way ...
 
216
 
_iter_changes won't tell us about tree references that haven't changed,
 
217
 
even if those subtrees have changed.  (Unless we ask for unchanged
 
218
 
files, which we don't want to do, of course.)
 
220
 
There is an iter_references method, but using it looks just as expensive
 
223
 
I did some work on updating commit to use iter_changes, but found for
 
224
 
multi-parent trees, I had to fall back to the slow inventory comparison
 
227
 
Really, I think we need a call akin to iter_changes that handles
 
228
 
multiple parents, and knows to emit entries when InventoryEntry.revision
 
229
 
is all that's changed.
 
232
 
Avoiding Work: Better Layering
 
233
 
------------------------------
 
235
 
For each file, commit is currently doing more work than it should. Here is
 
236
 
John's take on a better way ...
 
238
 
Note that "_iter_changes" *does* have to touch every path on disk, but
 
239
 
it just can do it in a more efficient manner. (It doesn't have to create
 
240
 
an InventoryEntry for all the ones that haven't changed).
 
242
 
I agree with Aaron that we need something a little different than
 
243
 
_iter_changes. Both because of handling multiple parents, as well as we
 
244
 
don't want it to actually read the files if we have a stat-cache miss.
 
246
 
Specifically, the commit code *has* to read the files because it is
 
247
 
going to add the text to the repository, and we want it to compute the
 
248
 
sha1 at *that* time, so we are guaranteed to have the valid sha (rather
 
249
 
than just whatever the last cached one was). So we want the code to
 
250
 
return 'None' if it doesn't have an up-to-date sha1, rather than reading
 
251
 
the file and computing it, just before it returns it to the parent.
 
253
 
The commit code (0.16) should really be restructured. It's layering is
 
256
 
Specifically, calling "kind()" requires a stat of the file. But we have
 
257
 
to do a stat to get the size/whether the record is up-to-date, etc. So
 
258
 
we really need to have a "create_an_up_to_date_inventory()" function.
 
259
 
But because we are accessing every object on disk, we want to be working
 
260
 
in tuples rather than Inventory objects. And because DirState already
 
261
 
has the parent records next to the current working inventory, it can do
 
262
 
all the work to do really fast comparison and throw-away of unimportant
 
265
 
The way I made "bzr status" fast is by moving the 'ignore this record'
 
266
 
ability as deep into the stack as I could get. Status has the property
 
267
 
that you don't care about most of the records, just like commit. So the
 
268
 
sooner you can stop evaluating the 99% that you don't care about, the
 
272
 
Avoiding work: avoiding reading parent data
 
273
 
-------------------------------------------
 
275
 
We would like to avoid the work of reading any data about the parent
 
276
 
revisions.  We should at least try to avoid reading anything from the
 
277
 
repository; we can also consider whether it is possible or useful to hold
 
278
 
less parent information in the working tree.
 
280
 
When a commit of selected files is requested, the committed snapshot is a
 
281
 
composite of some directories from the parent revision and some from the
 
282
 
working tree.  In this case it is logically necessary to have the parent
 
283
 
inventory information.
 
285
 
If file last-change information or per-file graph information is stored
 
286
 
then it must be available from the parent trees.
 
288
 
If the Branch's storage method does delta compression at commit time it
 
289
 
may need to retrieve file or inventory texts from the repository.
 
291
 
It is desirable to avoid roundtrips to the Repository during commit,
 
292
 
particularly because it may be remote.  If the WorkingTree can determine
 
293
 
by itself that a text was in the parent and therefore should be in the
 
294
 
Repository that avoids one roundtrip per file.
 
296
 
There is a possibility here that the parent revision is not stored, or not
 
297
 
correctly stored, in the repository the tree is being committed into, and
 
298
 
so the committed tree would not be reconstructable.  We could check that
 
299
 
the parent revision is present in the inventory and rely on the invariant
 
300
 
that if a revision is present, everything to reconstruct it will be
 
307
 
Caller starts a commit
 
309
 
>>> Branch.commit(from_tree, options)
 
311
 
This creates a CommitBuilder object matched to the Branch, Repository and
 
312
 
Tree.  It can vary depending on model differences or by knowledge of what
 
313
 
is efficient with the Repository and Tree.  Model differences might
 
314
 
include whether no-text-change merges need to be reported, and whether the
 
316
 
The basic CommitBuilder.commit structure can be
 
318
 
1. Ask the branch if it is ready to commit (up to date with master if
 
321
 
2. Ask the tree if it is ready to commit to the branch (up to date with
 
322
 
   branch?), no conflicts, etc
 
324
 
3. Commit changed files; prototype implementation:
 
326
 
   a. Ask the working tree for all committable files; for each it should
 
327
 
      return the per-file parents, stat information, kind, etc.
 
329
 
   b. Ask the repository to store the new file text; the repository should
 
330
 
      return the stored sha1 and new revision id.
 
332
 
4. Commit changed inventory
 
334
 
5. Commit revision object
 
344
 
Complications of commit
 
345
 
-----------------------
 
347
 
Bazaar (as of 0.17) does not support selective-file commit of a merge;
 
348
 
this could be done if we decide how it should be recorded - is this to be
 
349
 
stored as an overall merge revision; as a preliminary non-merge revisions;
 
350
 
or will the per-file graph diverge from the revision graph.
 
352
 
There are several checks that may cause the commit to be refused, which
 
353
 
may be activated or deactivated by options.
 
355
 
* presence of conflicts in the tree
 
357
 
* presence of unknown files
 
359
 
* the working tree basis is up to date with the branch tip
 
361
 
* the local branch is up to date with the master branch, if there
 
362
 
  is one and --local is not specified
 
364
 
* an empty commit message is given,
 
366
 
* a hook flags an error
 
368
 
* a "pointless" commit, with no inventory changes
 
370
 
Most of these require walking the tree and can be easily done while
 
371
 
recording the tree shape.  This does require that it be possible to abort
 
372
 
the commit after the tree changes have been recorded.  It could be ok to
 
373
 
either leave the unreachable partly-committed records in the repository,
 
378
 
* when automatically adding new files or deleting missing files during
 
379
 
  commit, they must be noted during commit and written into the working
 
382
 
* refuse "pointless" commits with no file changes - should be easy by
 
383
 
  just refusing to do the final step of storing a new overall inventory
 
386
 
* heuristic detection of renames between add and delete (out of scope for
 
389
 
* pushing changes to a master branch if any
 
391
 
* running hooks, pre and post commit
 
393
 
* prompting for a commit message if necessary, including a list of the
 
394
 
  changes that have already been observed
 
396
 
* if there are tree references and recursing into them is enabled, then
 
399
 
Commit needs to protect against duplicated file ids
 
402
 
Updates that need to be made in the working tree, either on conclusion
 
403
 
of commit or during the scan, include
 
405
 
* Changes made to the tree shape, including automatic adds, renames or
 
408
 
* For trees (eg dirstate) that cache parent inventories, the old parent
 
409
 
  information must be removed and the new one inserted
 
411
 
* The tree hashcache information should be updated to reflect the stat
 
412
 
  value at which the file was the same as the committed version, and the
 
413
 
  content hash it was observed to have.  This needs to be done carefully to
 
414
 
  prevent inconsistencies if the file is modified during or shortly after
 
415
 
  the commit.  Perhaps it would work to read the mtime of the file before we
 
416
 
  read its text to commit.
 
422
 
The commit api is invoked by the command interface, and copies information
 
423
 
from the tree into the branch and its repository, possibly updating the
 
424
 
WorkingTree afterwards.
 
426
 
The command interface passes:
 
428
 
* a commit message (from an option, if any),
 
429
 
* or an indication that it should be read interactively from the ui object;
 
430
 
* a list of files to commit
 
431
 
* an option for a dry-run commit
 
432
 
* verbose option, or callback to indicate
 
433
 
* timestamp, timezone, committer, chosen revision id
 
435
 
* option for local-only commit on a bound branch
 
436
 
* option for strict commits (fail if there are unknown or missing files)
 
437
 
* option to allow "pointless" commits (with no tree changes)
 
439
 
(This is rather a lot of options to pass individually and just for code tidyness maybe some of them should be combine into objects.)
 
441
 
>>> Branch.commit(from_tree, message, files_to_commit, ...)
 
443
 
There will be different implementations of this for different Branch
 
444
 
classes, whether for foreign branches or Bazaar repositories using
 
445
 
different storage methods.
 
447
 
Most of the commit should occur during a single lockstep iteration across
 
448
 
the workingtree and parent trees.  The WorkingTree interface needs to
 
449
 
provide methods that give commit all it needs.  Some of these methods
 
450
 
(such as answering the file's last change revision) may be deprecated in
 
451
 
newer working trees and there we have a choice of either calculating the
 
452
 
value from the data that is present, or refusing to support commit to
 
455
 
For a dirstate tree the iteration of changes from the parent can easily be
 
456
 
done within its own iter_changes.
 
458
 
Dirstate inventories may be most easily updated in a single operation at
 
459
 
the end; however it may be best to accumulate data as we proceed through
 
460
 
the tree rather than revisiting it at the end.
 
462
 
Showing a progress bar for commit may not be necessary if we report files
 
463
 
as they are committed.  Alternatively we could transiently show a progress
 
464
 
bar for each directory that's scanned, even if no changes are observed.
 
466
 
This needs to collect a list of added/changed/removed files, each of which
 
467
 
must have its text stored (if any) and containing directory updated.  This
 
468
 
can be done by calling Tree._iter_changes on the source tree, asking for
 
471
 
In the 0.17 model the commit operation needs to know the per-file parents
 
472
 
and per-file last-changed revision.
 
474
 
(In this and other operations we must avoid having multiple layers walk
 
475
 
over the tree separately.  For example, it is no good to have the Command
 
476
 
layer walk the tree to generate a list of all file ids to commit, because
 
477
 
the tree will also be walked later.  The layers that do need to operate
 
478
 
per-file should probably be bound together in a per-dirblock iterator,
 
479
 
rather than each iterating independently.)
 
481
 
Branch->Tree interface
 
482
 
----------------------
 
484
 
The Branch commit code needs to ask the Tree what should be committed, in
 
485
 
terms of changes from the parent revisions.  If the Tree holds all the
 
486
 
necessary parent tree information itself it can do it single handed;
 
487
 
otherwise it may need to ask the Repository for parent information.
 
489
 
This should be a streaming interface, probably like iter_changes returning
 
490
 
information per directory block.
 
492
 
The interface should not return a block for directories that are
 
493
 
recursively unchanged.
 
495
 
The tree's idea of what is possibly changed may be more conservative than
 
496
 
that of the branch.  For example the tree may report on merges of files
 
497
 
where the text is identical to the parents: this must be recorded for
 
498
 
Bazaar branches that record per-file ancestry but is not necessary for all
 
499
 
branches.  If the tree is responsible for determining when directories
 
500
 
have been recursively modified then it will report on all the parents of
 
501
 
such files.  There are several implementation options:
 
503
 
1. Return all files and directories the branch might want to commit, even
 
504
 
if the branch ends up taking no action on them.
 
506
 
2. When starting the iteration, the branch can specify what type of change
 
507
 
is considered interesting.
 
509
 
Since these types of changes are probably (??) rare compared to files that
 
510
 
are either completely unmodified or substantially modified, the first may
 
511
 
be the best and simplest option.
 
513
 
The branch needs to build an inventory to commit, which must include
 
514
 
unchanged files within changed directories.  This should be returned from
 
515
 
the working tree too.  Repositories that store per-directory inventories
 
516
 
will want to build and store these from the lowest directories up.
 
517
 
For 0.17 format repositories with an all-in-one inventory it may be
 
518
 
easiest to accumulate inventory entries in arbitrary order into an
 
519
 
in-memory Inventory and then serialize it.
 
521
 
It ought to be possible to commit any Tree into a Branch, without
 
522
 
requiring a WorkingTree; the commit code should cope if the tree is not
 
523
 
interested in updating hashcache information or does not have a
 
527
 
Information from the tree to repository
 
528
 
---------------------------------------
 
530
 
The main things the tree needs to tell the Branch about are:
 
532
 
* A file is modified from its parent revision (in text, permissions,
 
533
 
  other), and so its text may need to be stored.
 
535
 
  Files should also be reported if they have more than one unique parent
 
536
 
  revision, for repositories that store per-file graphs or last-change
 
537
 
  revisions.  Perhaps this behaviour should be optional.
 
539
 
  **XXX:** are renames/deletions reported here too?
 
541
 
* The complete contents of a modified directory, so that its inventory
 
542
 
  text may be stored.  This should be done after all the contained files
 
543
 
  and directories have been reported.  If there are unmodified files,
 
544
 
  or unselected files carried through from
 
546
 
  XXX: Actually perhaps not grouped by directory, but rather grouped
 
547
 
  appropriately for the shape of inventory storage in the repository.
 
549
 
  In a zoomed-in checkout the workingtree may not have all the shape data
 
552
 
* A file is missing -- could cause either automatic removal or an aborted
 
555
 
* Any unknown files -- can cause automatic addition, abortion of a strict
 
556
 
  commit, or just reporting.
 
559
 
Information from the repository to the tree
 
560
 
-------------------------------------------
 
562
 
After the commit the tree needs to be updated to the new revision.  Some
 
563
 
information which was accumulated during the commit must be made available
 
564
 
to the workingtree.  It's probably reasonable to hold it all in memory and
 
565
 
allow the workingtree to get it in whatever order it wants.
 
567
 
* A list of modified entries, and for each one:
 
569
 
  * The stat values observed when the file was first read.
 
571
 
  * The hash of the committed file text.
 
573
 
  * The file's last-change revision, if appropriate.
 
575
 
  This should include any entries automatically added or removed.
 
577
 
This might be construed as an enhanced version of ``set_parent_trees``.
 
578
 
We can avoid a stat on each file by using the value that was observed when
 
586
 
For a partial commit the directory contents may need to contain a mix of
 
587
 
entries from the working tree and parent trees.  This code probably
 
588
 
shouldn't live in a specific tree implementation; maybe there should be a
 
589
 
general filter that selects paths from one tree into another?
 
591
 
However, the tree walking code does probably need to know about selected
 
592
 
paths to avoid examining unselected files or directories.
 
594
 
We never refuse selective file commits (except of merges).
 
601
 
What is common to all commit implementations, regardless of workingtree or
 
604
 
* Prompting for a commit message?
 
605
 
* Strictness/conflict checks?
 
608
 
How should this be separated?
 
615
 
For current and contemplated Bazaar storage formats, we can only finally
 
616
 
commit a directory after its contained files and directories have been
 
619
 
The dirstate workingtree format naturally iterates by directory in order
 
620
 
by path, yielding directories before their contents.  This may also be the
 
621
 
most efficient order in which to stat and read the files.
 
623
 
One option would be to construe the interface as a visitor which reports
 
624
 
when files are detected to be changed, and also when directories are
 
628
 
Open question: per-file graphs
 
629
 
------------------------------
 
631
 
**XXX:** If we want to retain explicitly stored per-file graphs, it would
 
632
 
seem that we do need to record per-file parents.  We have not yet finally
 
633
 
settled that we do want to remove them or treat them as a cache.  This api
 
634
 
stack is still ok whether we do or not, but the internals of it may