bluesky/cache.c

   1 /* Blue Sky: File Systems in the Cloud
   2  *
   3  * Copyright (C) 2009  The Regents of the University of California
   4  * Written by Michael Vrable <mvrable@cs.ucsd.edu>
   5  *
   6  * TODO: Licensing
   7  */
   8
   9 #include <stdint.h>
  10 #include <glib.h>
  11 #include <string.h>
  12 #include <inttypes.h>
  13
  14 #include "bluesky-private.h"
  15
  16 #define WRITEBACK_DELAY (20 * 1000000)
  17
  18 /* Filesystem caching and cache coherency. */
  19
  20 static void writeback_complete(gpointer a, gpointer i)
  21 {
  22     BlueSkyInode *inode = (BlueSkyInode *)i;
  23
  24     if (bluesky_verbose) {
  25         g_log("bluesky/flushd", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
  26               "Writeback for inode %"PRIu64" complete", inode->inum);
  27     }
  28
  29     g_mutex_lock(inode->lock);
  30
  31     inode->change_commit = inode->change_pending;
  32     inode->change_pending = 0;
  33     if (inode->change_count == inode->change_commit) {
  34         /* If inode is no longer dirty... */
  35         inode->change_time = 0;
  36         g_mutex_lock(inode->fs->lock);
  37         bluesky_list_unlink(&inode->fs->dirty_list, inode->dirty_list);
  38         inode->dirty_list = NULL;
  39         g_mutex_unlock(inode->fs->lock);
  40     }
  41
  42     g_mutex_unlock(inode->lock);
  43 }
  44
  45 #if 0
  46 static void flushd_inode(gpointer value, gpointer user_data)
  47 {
  48     BlueSkyFS *fs = (BlueSkyFS *)user_data;
  49
  50     BlueSkyInode *inode = (BlueSkyInode *)value;
  51
  52     g_mutex_lock(inode->lock);
  53
  54     if (inode->change_count == inode->change_commit) {
  55         uint64_t delay = bluesky_get_current_time() - inode->access_time;
  56         if (delay >= CACHE_CLEAN_DELAY) {
  57             drop_caches(inode);
  58
  59             /* If the only references are the one we hold and the one in the
  60              * filesystem inum->inode hash table...  First check the refcount
  61              * without the lock for speed, but if the check looks good verify
  62              * it after taking the filesystem lock. */
  63             if (inode->refcount == 2) {
  64                 g_mutex_lock(fs->lock);
  65                 if (inode->refcount == 2) {
  66                     g_log("bluesky/flushd", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
  67                           "Trying to drop inode %"PRIu64" from cache",
  68                           inode->inum);
  69                     if (g_hash_table_remove(fs->inodes, &inode->inum))
  70                         bluesky_inode_unref(inode);
  71                 }
  72                 bluesky_list_unlink(&inode->fs->accessed_list,
  73                                     inode->accessed_list);
  74                 inode->accessed_list = NULL;
  75                 bluesky_list_unlink(&inode->fs->dirty_list,
  76                                     inode->dirty_list);
  77                 inode->dirty_list = NULL;
  78                 g_mutex_unlock(fs->lock);
  79             }
  80         }
  81
  82         g_mutex_unlock(inode->lock);
  83         bluesky_inode_unref(inode);
  84         return;
  85     }
  86
  87     if (inode->change_pending) {
  88         /* Waiting for an earlier writeback to finish, so don't start a new
  89          * writeback yet. */
  90         g_mutex_unlock(inode->lock);
  91         bluesky_inode_unref(inode);
  92         return;
  93     }
  94
  95     uint64_t elapsed = bluesky_get_current_time() - inode->change_time;
  96     if (elapsed < WRITEBACK_DELAY) {
  97         /* Give a bit more time before starting writeback. */
  98         g_mutex_unlock(inode->lock);
  99         bluesky_inode_unref(inode);
 100         return;
 101     }
 102
 103     inode->change_pending = inode->change_count;
 104
 105     g_log("bluesky/flushd", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 106           "Starting flush of inode %"PRIu64, inode->inum);
 107
 108     /* Create a store barrier.  All operations part of the writeback will be
 109      * added to this barrier, so when the barrier completes we know that the
 110      * writeback is finished. */
 111     BlueSkyStoreAsync *barrier = bluesky_store_async_new(fs->store);
 112     barrier->op = STORE_OP_BARRIER;
 113
 114     bluesky_inode_start_sync(inode, barrier);
 115
 116     bluesky_store_async_add_notifier(barrier, writeback_complete, inode);
 117     bluesky_store_async_submit(barrier);
 118     bluesky_store_async_unref(barrier);
 119
 120     g_mutex_unlock(inode->lock);
 121     bluesky_inode_unref(inode);
 122 }
 123 #endif
 124
 125 static void flushd_dirty_inode(BlueSkyInode *inode)
 126 {
 127     BlueSkyFS *fs = inode->fs;
 128
 129     g_mutex_lock(fs->lock);
 130     bluesky_list_unlink(&fs->dirty_list, inode->dirty_list);
 131     inode->dirty_list = NULL;
 132     g_mutex_unlock(fs->lock);
 133
 134     /* Inode is clean; nothing to do. */
 135     if (inode->change_count == inode->change_commit)
 136         return;
 137
 138     /* Inode writeback is in progress; put back on the dirty list. */
 139     if (inode->change_pending) {
 140         /* Waiting for an earlier writeback to finish, so don't start a new
 141          * writeback yet. */
 142         g_mutex_lock(fs->lock);
 143         inode->change_time = bluesky_get_current_time();
 144         bluesky_list_unlink(&fs->dirty_list, inode->dirty_list);
 145         inode->dirty_list = bluesky_list_prepend(&fs->dirty_list, inode);
 146         g_mutex_unlock(fs->lock);
 147         return;
 148     }
 149
 150     if (bluesky_verbose) {
 151         g_log("bluesky/flushd", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 152             "Starting flush of inode %"PRIu64, inode->inum);
 153     }
 154     inode->change_pending = inode->change_count;
 155
 156     /* Create a store barrier.  All operations part of the writeback will be
 157      * added to this barrier, so when the barrier completes we know that the
 158      * writeback is finished. */
 159     BlueSkyStoreAsync *barrier = bluesky_store_async_new(fs->store);
 160     barrier->op = STORE_OP_BARRIER;
 161
 162     bluesky_inode_start_sync(inode, barrier);
 163
 164     bluesky_store_async_add_notifier(barrier, writeback_complete, inode);
 165     bluesky_store_async_submit(barrier);
 166     bluesky_store_async_unref(barrier);
 167 }
 168
 169 /* Try to flush dirty data to disk, either due to memory pressure or due to
 170  * timeouts. */
 171 static void flushd_dirty(BlueSkyFS *fs)
 172 {
 173     int64_t start_time = bluesky_get_current_time();
 174     g_mutex_lock(fs->lock);
 175
 176     while (1) {
 177         BlueSkyInode *inode;
 178         if (fs->dirty_list.prev == NULL)
 179             break;
 180         inode = fs->dirty_list.prev->data;
 181
 182         if (bluesky_verbose) {
 183             g_log("bluesky/flushd", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 184                   "Considering flushing inode %"PRIu64, inode->inum);
 185         }
 186
 187         /* Stop processing dirty inodes if we both have enough memory available
 188          * and the oldest inode is sufficiently new that it need not be flushed
 189          * out. */
 190         uint64_t elapsed = bluesky_get_current_time() - inode->change_time;
 191         if (g_atomic_int_get(&fs->cache_dirty) < bluesky_watermark_low_dirty
 192                 && elapsed < WRITEBACK_DELAY)
 193             break;
 194         if (inode->change_time > start_time)
 195             break;
 196
 197         bluesky_inode_ref(inode);
 198
 199         g_mutex_unlock(fs->lock);
 200
 201         g_mutex_lock(inode->lock);
 202         flushd_dirty_inode(inode);
 203         g_mutex_unlock(inode->lock);
 204         bluesky_inode_unref(inode);
 205
 206         g_mutex_lock(fs->lock);
 207     }
 208
 209     g_mutex_unlock(fs->lock);
 210 }
 211
 212 /* Drop cached data for a given inode, if it is clean.  inode must be locked. */
 213 static void drop_caches(BlueSkyInode *inode)
 214 {
 215     if (inode->type == BLUESKY_REGULAR)
 216         bluesky_file_drop_cached(inode);
 217 }
 218
 219 /* Drop clean data fromt the cache if needed due to memory pressure. */
 220 static void flushd_clean(BlueSkyFS *fs)
 221 {
 222     g_mutex_lock(fs->lock);
 223
 224     size_t inode_count = g_hash_table_size(fs->inodes);
 225     if (!inode_count)
 226         inode_count = 1;
 227
 228     while (inode_count-- > 0) {
 229         if (g_atomic_int_get(&fs->cache_total) < bluesky_watermark_medium_total)
 230             break;
 231
 232         BlueSkyInode *inode;
 233         if (fs->accessed_list.prev == NULL)
 234             break;
 235         inode = fs->accessed_list.prev->data;
 236
 237         if (bluesky_verbose) {
 238             g_log("bluesky/flushd", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 239                   "Considering dropping cached data for inode %"PRIu64,
 240                   inode->inum);
 241         }
 242
 243         bluesky_inode_ref(inode);
 244
 245         g_mutex_unlock(fs->lock);
 246
 247         g_mutex_lock(inode->lock);
 248
 249         g_mutex_lock(fs->lock);
 250         bluesky_list_unlink(&fs->accessed_list, inode->accessed_list);
 251         inode->accessed_list = bluesky_list_prepend(&fs->accessed_list, inode);
 252         g_mutex_unlock(fs->lock);
 253
 254         drop_caches(inode);
 255
 256         g_mutex_unlock(inode->lock);
 257         bluesky_inode_unref(inode);
 258
 259         g_mutex_lock(fs->lock);
 260     }
 261
 262     g_mutex_unlock(fs->lock);
 263 }
 264
 265 /* Run the flush daemon for a single iteration, though if it is already
 266  * executing returns immediately. */
 267 static gpointer flushd_task(BlueSkyFS *fs)
 268 {
 269     if (!g_mutex_trylock(fs->flushd_lock))
 270         return NULL;
 271     flushd_dirty(fs);
 272     flushd_clean(fs);
 273     bluesky_cloudlog_write_log(fs);
 274     g_mutex_unlock(fs->flushd_lock);
 275
 276     return NULL;
 277 }
 278
 279 void bluesky_flushd_invoke(BlueSkyFS *fs)
 280 {
 281     g_thread_create((GThreadFunc)flushd_task, fs, FALSE, NULL);
 282 }
 283
 284 void bluesky_flushd_invoke_conditional(BlueSkyFS *fs)
 285 {
 286     if (g_atomic_int_get(&fs->cache_dirty) < bluesky_watermark_high_dirty
 287         && g_atomic_int_get(&fs->cache_total) < bluesky_watermark_high_total)
 288         return;
 289
 290     if (bluesky_verbose) {
 291         g_log("bluesky/flushd", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 292               "Too much data; invoking flushd: dirty=%d total=%d",
 293               g_atomic_int_get(&fs->cache_dirty),
 294               g_atomic_int_get(&fs->cache_total));
 295     }
 296
 297     bluesky_flushd_invoke(fs);
 298 }
 299
 300 /* Start a perpetually-running thread that flushes the cache occasionally. */
 301 static gpointer flushd_thread(BlueSkyFS *fs)
 302 {
 303     while (TRUE) {
 304         bluesky_flushd_invoke(fs);
 305         struct timespec delay;
 306         delay.tv_sec = 2;
 307         delay.tv_nsec = 0;
 308         nanosleep(&delay, NULL);
 309     }
 310
 311     return NULL;
 312 }
 313
 314 void bluesky_flushd_thread_launch(BlueSkyFS *fs)
 315 {
 316     g_thread_create((GThreadFunc)flushd_thread, fs, FALSE, NULL);
 317 }