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.  There are actually a couple of
  19  * different tasks that are performed here:
  20  *   - Forcing data to the log if needed to reclaim memory or simply if the
  21  *     data has been dirty in memory long enough.
  22  *   - Writing batches of data to the cloud.
  23  */
  24
  25 #if 0
  26 static void writeback_complete(gpointer a, gpointer i)
  27 {
  28     BlueSkyInode *inode = (BlueSkyInode *)i;
  29
  30     if (bluesky_verbose) {
  31         g_log("bluesky/flushd", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
  32               "Writeback for inode %"PRIu64" complete", inode->inum);
  33     }
  34
  35     g_mutex_lock(inode->lock);
  36
  37     inode->change_commit = inode->change_pending;
  38     inode->change_pending = 0;
  39     if (inode->change_count == inode->change_commit) {
  40         /* If inode is no longer dirty... */
  41         inode->change_time = 0;
  42         g_mutex_lock(inode->fs->lock);
  43         bluesky_list_unlink(&inode->fs->dirty_list, inode->dirty_list);
  44         inode->dirty_list = NULL;
  45         g_mutex_unlock(inode->fs->lock);
  46     }
  47
  48     g_mutex_unlock(inode->lock);
  49 }
  50 #endif
  51
  52 static void flushd_dirty_inode(BlueSkyInode *inode)
  53 {
  54     BlueSkyFS *fs = inode->fs;
  55
  56     g_mutex_lock(fs->lock);
  57     bluesky_list_unlink(&fs->unlogged_list, inode->unlogged_list);
  58     inode->unlogged_list = NULL;
  59     g_mutex_unlock(fs->lock);
  60
  61     /* Inode is clean; nothing to do. */
  62     if (inode->change_count == inode->change_commit)
  63         return;
  64
  65     if (bluesky_verbose) {
  66         g_log("bluesky/flushd", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
  67             "Starting flush of inode %"PRIu64, inode->inum);
  68     }
  69
  70     bluesky_inode_start_sync(inode);
  71 }
  72
  73 /* Try to flush dirty data to disk, either due to memory pressure or due to
  74  * timeouts. */
  75 static void flushd_dirty(BlueSkyFS *fs)
  76 {
  77     int64_t start_time = bluesky_get_current_time();
  78     g_mutex_lock(fs->lock);
  79
  80     while (1) {
  81         BlueSkyInode *inode;
  82         if (fs->unlogged_list.prev == NULL)
  83             break;
  84         inode = fs->unlogged_list.prev->data;
  85
  86         if (bluesky_verbose) {
  87             g_log("bluesky/flushd", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
  88                   "Considering flushing inode %"PRIu64, inode->inum);
  89         }
  90
  91         /* Stop processing dirty inodes if we both have enough memory available
  92          * and the oldest inode is sufficiently new that it need not be flushed
  93          * out. */
  94         uint64_t elapsed = bluesky_get_current_time() - inode->change_time;
  95         if (g_atomic_int_get(&fs->cache_dirty) < bluesky_watermark_low_dirty
  96                 && elapsed < WRITEBACK_DELAY)
  97             break;
  98         if (inode->change_time > start_time)
  99             break;
 100
 101         bluesky_inode_ref(inode);
 102
 103         g_mutex_unlock(fs->lock);
 104
 105         g_mutex_lock(inode->lock);
 106         flushd_dirty_inode(inode);
 107         g_mutex_unlock(inode->lock);
 108         bluesky_inode_unref(inode);
 109
 110         g_mutex_lock(fs->lock);
 111     }
 112
 113     g_mutex_unlock(fs->lock);
 114 }
 115
 116 /* Try to flush dirty data to the cloud. */
 117 static void flushd_cloud(BlueSkyFS *fs)
 118 {
 119     int64_t start_time = bluesky_get_current_time();
 120     g_mutex_lock(fs->lock);
 121
 122     while (1) {
 123         BlueSkyInode *inode;
 124         if (fs->dirty_list.prev == NULL)
 125             break;
 126         inode = fs->dirty_list.prev->data;
 127
 128         if (bluesky_verbose) {
 129             g_log("bluesky/flushd", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 130                   "Flushing inode %"PRIu64" to cloud", inode->inum);
 131         }
 132
 133         /* Stop processing dirty inodes if we both have enough memory available
 134          * and the oldest inode is sufficiently new that it need not be flushed
 135          * out. */
 136         uint64_t elapsed = bluesky_get_current_time() - inode->change_time;
 137         if (g_atomic_int_get(&fs->cache_dirty) < bluesky_watermark_low_dirty
 138                 && elapsed < WRITEBACK_DELAY)
 139             break;
 140         if (inode->change_time > start_time)
 141             break;
 142
 143         bluesky_inode_ref(inode);
 144
 145         g_mutex_unlock(fs->lock);
 146
 147         g_mutex_lock(inode->lock);
 148         flushd_dirty_inode(inode);
 149         g_mutex_lock(fs->lock);
 150         bluesky_list_unlink(&fs->dirty_list, inode->dirty_list);
 151         inode->dirty_list = NULL;
 152         g_mutex_unlock(fs->lock);
 153
 154         BlueSkyCloudLog *log = inode->committed_item;
 155         bluesky_cloudlog_ref(log);
 156         g_mutex_unlock(inode->lock);
 157
 158         if (log != NULL)
 159             bluesky_cloudlog_serialize(log, fs);
 160         bluesky_inode_unref(inode);
 161         bluesky_cloudlog_ref(log);
 162
 163         g_mutex_lock(fs->lock);
 164     }
 165
 166     g_mutex_unlock(fs->lock);
 167     bluesky_cloudlog_flush(fs);
 168 }
 169
 170 /* Drop cached data for a given inode, if it is clean.  inode must be locked. */
 171 static void drop_caches(BlueSkyInode *inode)
 172 {
 173     if (inode->type == BLUESKY_REGULAR)
 174         bluesky_file_drop_cached(inode);
 175 }
 176
 177 /* Drop clean data from the cache if needed due to memory pressure. */
 178 static void flushd_clean(BlueSkyFS *fs)
 179 {
 180     g_mutex_lock(fs->lock);
 181
 182     size_t inode_count = g_hash_table_size(fs->inodes);
 183     if (!inode_count)
 184         inode_count = 1;
 185
 186     while (inode_count-- > 0) {
 187 #if 0
 188         if (g_atomic_int_get(&fs->cache_total) < bluesky_watermark_medium_total)
 189             break;
 190 #endif
 191
 192         BlueSkyInode *inode;
 193         if (fs->accessed_list.prev == NULL)
 194             break;
 195         inode = fs->accessed_list.prev->data;
 196
 197         if (bluesky_verbose) {
 198             g_log("bluesky/flushd", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 199                   "Considering dropping cached data for inode %"PRIu64,
 200                   inode->inum);
 201         }
 202
 203         bluesky_inode_ref(inode);
 204
 205         g_mutex_unlock(fs->lock);
 206
 207         g_mutex_lock(inode->lock);
 208
 209         g_mutex_lock(fs->lock);
 210         bluesky_list_unlink(&fs->accessed_list, inode->accessed_list);
 211         inode->accessed_list = bluesky_list_prepend(&fs->accessed_list, inode);
 212         g_mutex_unlock(fs->lock);
 213
 214         drop_caches(inode);
 215
 216         g_mutex_unlock(inode->lock);
 217         bluesky_inode_unref(inode);
 218
 219         g_mutex_lock(fs->lock);
 220     }
 221
 222     g_mutex_unlock(fs->lock);
 223 }
 224
 225 /* Run the flush daemon for a single iteration, though if it is already
 226  * executing returns immediately. */
 227 static gpointer flushd_task(BlueSkyFS *fs)
 228 {
 229     if (!g_mutex_trylock(fs->flushd_lock))
 230         return NULL;
 231     flushd_dirty(fs);
 232     flushd_cloud(fs);
 233     flushd_clean(fs);
 234     g_mutex_unlock(fs->flushd_lock);
 235
 236     return NULL;
 237 }
 238
 239 void bluesky_flushd_invoke(BlueSkyFS *fs)
 240 {
 241     g_thread_create((GThreadFunc)flushd_task, fs, FALSE, NULL);
 242 }
 243
 244 void bluesky_flushd_invoke_conditional(BlueSkyFS *fs)
 245 {
 246     if (g_atomic_int_get(&fs->cache_dirty) < bluesky_watermark_high_dirty
 247         && g_atomic_int_get(&fs->cache_total) < bluesky_watermark_high_total)
 248         return;
 249
 250     if (bluesky_verbose) {
 251         g_log("bluesky/flushd", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 252               "Too much data; invoking flushd: dirty=%d total=%d",
 253               g_atomic_int_get(&fs->cache_dirty),
 254               g_atomic_int_get(&fs->cache_total));
 255     }
 256
 257     bluesky_flushd_invoke(fs);
 258 }
 259
 260 /* Start a perpetually-running thread that flushes the cache occasionally. */
 261 static gpointer flushd_thread(BlueSkyFS *fs)
 262 {
 263     while (TRUE) {
 264         bluesky_flushd_invoke(fs);
 265         struct timespec delay;
 266         delay.tv_sec = 2;
 267         delay.tv_nsec = 0;
 268         nanosleep(&delay, NULL);
 269     }
 270
 271     return NULL;
 272 }
 273
 274 void bluesky_flushd_thread_launch(BlueSkyFS *fs)
 275 {
 276     g_thread_create((GThreadFunc)flushd_thread, fs, FALSE, NULL);
 277 }