initial code repo
[stor4nfv.git] / src / ceph / src / test / common / test_bloom_filter.cc
diff --git a/src/ceph/src/test/common/test_bloom_filter.cc b/src/ceph/src/test/common/test_bloom_filter.cc
new file mode 100644 (file)
index 0000000..1c6eee7
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,305 @@
+// -*- mode:C++; tab-width:8; c-basic-offset:2; indent-tabs-mode:t -*-
+// vim: ts=8 sw=2 smarttab
+/*
+ * Ceph - scalable distributed file system
+ *
+ * Copyright (C) 2013 Inktank <info@inktank.com>
+ *
+ * LGPL2.1 (see COPYING-LGPL2.1) or later
+ */
+
+#include <iostream>
+#include <gtest/gtest.h>
+
+#include "include/stringify.h"
+#include "common/bloom_filter.hpp"
+
+TEST(BloomFilter, Basic) {
+  bloom_filter bf(10, .1, 1);
+  bf.insert("foo");
+  bf.insert("bar");
+
+  ASSERT_TRUE(bf.contains("foo"));
+  ASSERT_TRUE(bf.contains("bar"));
+
+  ASSERT_EQ(2U, bf.element_count());
+}
+
+TEST(BloomFilter, Empty) {
+  bloom_filter bf;
+  for (int i=0; i<100; ++i) {
+    ASSERT_FALSE(bf.contains(i));
+    ASSERT_FALSE(bf.contains(stringify(i)));
+  }
+}
+
+TEST(BloomFilter, Sweep) {
+  std::cout.setf(std::ios_base::fixed, std::ios_base::floatfield);
+  std::cout.precision(5);
+  std::cout << "# max\tfpp\tactual\tsize\tB/insert" << std::endl;
+  for (int ex = 3; ex < 12; ex += 2) {
+    for (float fpp = .001; fpp < .5; fpp *= 4.0) {
+      int max = 2 << ex;
+      bloom_filter bf(max, fpp, 1);
+      bf.insert("foo");
+      bf.insert("bar");
+
+      ASSERT_TRUE(bf.contains("foo"));
+      ASSERT_TRUE(bf.contains("bar"));
+
+      for (int n = 0; n < max; n++)
+       bf.insert("ok" + stringify(n));
+
+      int test = max * 100;
+      int hit = 0;
+      for (int n = 0; n < test; n++)
+       if (bf.contains("asdf" + stringify(n)))
+         hit++;
+
+      ASSERT_TRUE(bf.contains("foo"));
+      ASSERT_TRUE(bf.contains("bar"));
+
+      double actual = (double)hit / (double)test;
+
+      bufferlist bl;
+      ::encode(bf, bl);
+
+      double byte_per_insert = (double)bl.length() / (double)max;
+
+      std::cout << max << "\t" << fpp << "\t" << actual << "\t" << bl.length() << "\t" << byte_per_insert << std::endl;
+      ASSERT_TRUE(actual < fpp * 10);
+
+    }
+  }
+}
+
+TEST(BloomFilter, SweepInt) {
+  std::cout.setf(std::ios_base::fixed, std::ios_base::floatfield);
+  std::cout.precision(5);
+  std::cout << "# max\tfpp\tactual\tsize\tB/insert\tdensity\tapprox_element_count" << std::endl;
+  for (int ex = 3; ex < 12; ex += 2) {
+    for (float fpp = .001; fpp < .5; fpp *= 4.0) {
+      int max = 2 << ex;
+      bloom_filter bf(max, fpp, 1);
+      bf.insert("foo");
+      bf.insert("bar");
+
+      ASSERT_TRUE(123);
+      ASSERT_TRUE(456);
+
+      for (int n = 0; n < max; n++)
+       bf.insert(n);
+
+      int test = max * 100;
+      int hit = 0;
+      for (int n = 0; n < test; n++)
+       if (bf.contains(100000 + n))
+         hit++;
+
+      ASSERT_TRUE(123);
+      ASSERT_TRUE(456);
+
+      double actual = (double)hit / (double)test;
+
+      bufferlist bl;
+      ::encode(bf, bl);
+
+      double byte_per_insert = (double)bl.length() / (double)max;
+
+      std::cout << max << "\t" << fpp << "\t" << actual << "\t" << bl.length() << "\t" << byte_per_insert
+               << "\t" << bf.density() << "\t" << bf.approx_unique_element_count() << std::endl;
+      ASSERT_TRUE(actual < fpp * 10);
+      ASSERT_TRUE(actual > fpp / 10);
+      ASSERT_TRUE(bf.density() > 0.40);
+      ASSERT_TRUE(bf.density() < 0.60);
+    }
+  }
+}
+
+
+TEST(BloomFilter, CompressibleSweep) {
+  std::cout.setf(std::ios_base::fixed, std::ios_base::floatfield);
+  std::cout.precision(5);
+  std::cout << "# max\tins\test ins\tafter\ttgtfpp\tactual\tsize\tb/elem\n";
+  float fpp = .01;
+  int max = 1024;
+  for (int div = 1; div < 10; div++) {
+    compressible_bloom_filter bf(max, fpp, 1);
+    int t = max/div;
+    for (int n = 0; n < t; n++)
+      bf.insert(n);
+
+    unsigned est = bf.approx_unique_element_count();
+    if (div > 1)
+      bf.compress(1.0 / div);
+
+    for (int n = 0; n < t; n++)
+      ASSERT_TRUE(bf.contains(n));
+
+    int test = max * 100;
+    int hit = 0;
+    for (int n = 0; n < test; n++)
+      if (bf.contains(100000 + n))
+       hit++;
+
+    double actual = (double)hit / (double)test;
+
+    bufferlist bl;
+    ::encode(bf, bl);
+
+    double byte_per_insert = (double)bl.length() / (double)max;
+    unsigned est_after = bf.approx_unique_element_count();
+    std::cout << max
+             << "\t" << t
+             << "\t" << est
+             << "\t" << est_after
+             << "\t" << fpp
+             << "\t" << actual
+             << "\t" << bl.length() << "\t" << byte_per_insert
+             << std::endl;
+
+    ASSERT_TRUE(actual < fpp * 2.0);
+    ASSERT_TRUE(actual > fpp / 2.0);
+    ASSERT_TRUE(est_after < est * 2);
+    ASSERT_TRUE(est_after > est / 2);
+  }
+}
+
+
+
+TEST(BloomFilter, BinSweep) {
+  std::cout.setf(std::ios_base::fixed, std::ios_base::floatfield);
+  std::cout.precision(5);
+  int total_max = 16384;
+  float total_fpp = .01;
+  std::cout << "total_inserts " << total_max << " target-fpp " << total_fpp << std::endl;
+  for (int bins = 1; bins < 16; ++bins) {
+    int max = total_max / bins;
+    float fpp = total_fpp / bins;//pow(total_fpp, bins);
+
+    std::vector<bloom_filter*> ls;
+    bufferlist bl;
+    for (int i=0; i<bins; i++) {
+      ls.push_back(new bloom_filter(max, fpp, i));
+      for (int j=0; j<max; j++) {
+       ls.back()->insert(10000 * (i+1) + j);
+      }
+      ::encode(*ls.front(), bl);
+    }
+
+    int hit = 0;
+    int test = max * 100;
+    for (int i=0; i<test; ++i) {
+      for (std::vector<bloom_filter*>::iterator j = ls.begin(); j != ls.end(); ++j) {
+       if ((*j)->contains(i * 732)) {  // note: sequential i does not work here; the intenral int hash is weak!!
+         hit++;
+         break;
+       }
+      }
+    }
+
+    double actual = (double)hit / (double)test;
+    std::cout << "bins " << bins << " bin-max " << max << " bin-fpp " << fpp
+             << " actual-fpp " << actual
+             << " total-size " << bl.length() << std::endl;
+  }
+}
+
+// disable these tests; doing dual insertions in consecutive filters
+// appears to be equivalent to doing a single insertion in a bloom
+// filter that is twice as big.
+#if 0
+
+// test the fpp over a sequence of bloom filters, each with unique
+// items inserted into it.
+//
+// we expect:  actual_fpp = num_filters * per_filter_fpp
+TEST(BloomFilter, Sequence) {
+
+  int max = 1024;
+  double fpp = .01;
+  for (int seq = 2; seq <= 128; seq *= 2) {
+    std::vector<bloom_filter*> ls;
+    for (int i=0; i<seq; i++) {
+      ls.push_back(new bloom_filter(max*2, fpp, i));
+      for (int j=0; j<max; j++) {
+       ls.back()->insert("ok" + stringify(j) + "_" + stringify(i));
+       if (ls.size() > 1)
+         ls[ls.size() - 2]->insert("ok" + stringify(j) + "_" + stringify(i));
+      }
+    }
+
+    int hit = 0;
+    int test = max * 100;
+    for (int i=0; i<test; ++i) {
+      for (std::vector<bloom_filter*>::iterator j = ls.begin(); j != ls.end(); ++j) {
+       if ((*j)->contains("bad" + stringify(i))) {
+         hit++;
+         break;
+       }
+      }
+    }
+
+    double actual = (double)hit / (double)test;
+    std::cout << "seq " << seq << " max " << max << " fpp " << fpp << " actual " << actual << std::endl;
+  }
+}
+
+// test the ffp over a sequence of bloom filters, where actual values
+// are always inserted into a consecutive pair of filters.  in order
+// to have a false positive, we need to falsely match two consecutive
+// filters.
+//
+// we expect:  actual_fpp = num_filters * per_filter_fpp^2
+TEST(BloomFilter, SequenceDouble) {
+  int max = 1024;
+  double fpp = .01;
+  for (int seq = 2; seq <= 128; seq *= 2) {
+    std::vector<bloom_filter*> ls;
+    for (int i=0; i<seq; i++) {
+      ls.push_back(new bloom_filter(max*2, fpp, i));
+      for (int j=0; j<max; j++) {
+       ls.back()->insert("ok" + stringify(j) + "_" + stringify(i));
+       if (ls.size() > 1)
+         ls[ls.size() - 2]->insert("ok" + stringify(j) + "_" + stringify(i));
+      }
+    }
+
+    int hit = 0;
+    int test = max * 100;
+    int run = 0;
+    for (int i=0; i<test; ++i) {
+      for (std::vector<bloom_filter*>::iterator j = ls.begin(); j != ls.end(); ++j) {
+       if ((*j)->contains("bad" + stringify(i))) {
+         run++;
+         if (run >= 2) {
+           hit++;
+           break;
+         }
+       } else {
+         run = 0;
+       }
+      }
+    }
+
+    double actual = (double)hit / (double)test;
+    std::cout << "seq " << seq << " max " << max << " fpp " << fpp << " actual " << actual
+             << " expected " << (fpp*fpp*(double)seq) << std::endl;
+  }
+}
+
+#endif
+
+TEST(BloomFilter, Assignement) {
+  bloom_filter bf1(10, .1, 1), bf2;
+
+  bf1.insert("foo");
+  bf2 = bf1;
+  bf1.insert("bar");
+
+  ASSERT_TRUE(bf2.contains("foo"));
+  ASSERT_FALSE(bf2.contains("bar"));
+
+  ASSERT_EQ(2U, bf1.element_count());
+  ASSERT_EQ(1U, bf2.element_count());
+}