bluesky/cloudlog.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 <stdio.h>
  10 #include <stdint.h>
  11 #include <glib.h>
  12 #include <string.h>
  13
  14 #include "bluesky-private.h"
  15
  16 // Rough size limit for a log segment.  This is not a firm limit and there are
  17 // no absolute guarantees on the size of a log segment.
  18 #define CLOUDLOG_SEGMENT_SIZE (4 << 20)
  19
  20 BlueSkyCloudID bluesky_cloudlog_new_id()
  21 {
  22     BlueSkyCloudID id;
  23     bluesky_crypt_random_bytes((uint8_t *)&id.bytes, sizeof(id));
  24     return id;
  25 }
  26
  27 gchar *bluesky_cloudlog_id_to_string(BlueSkyCloudID id)
  28 {
  29     char buf[sizeof(BlueSkyCloudID) * 2 + 1];
  30     buf[0] = '\0';
  31
  32     for (int i = 0; i < sizeof(BlueSkyCloudID); i++) {
  33         sprintf(&buf[2*i], "%02x", (uint8_t)(id.bytes[i]));
  34     }
  35
  36     return g_strdup(buf);
  37 }
  38
  39 BlueSkyCloudID bluesky_cloudlog_id_from_string(const gchar *idstr)
  40 {
  41     BlueSkyCloudID id;
  42     memset(&id, 0, sizeof(id));
  43     for (int i = 0; i < 2*sizeof(BlueSkyCloudID); i++) {
  44         char c = idstr[i];
  45         if (c == '\0') {
  46             g_warning("Short cloud id: %s\n", idstr);
  47             break;
  48         }
  49         int val = 0;
  50         if (c >= '0' && c <= '9')
  51             val = c - '0';
  52         else if (c >= 'a' && c <= 'f')
  53             val = c - 'a' + 10;
  54         else
  55             g_warning("Bad character in cloud id: %s\n", idstr);
  56         id.bytes[i / 2] += val << (i % 2 ? 0 : 4);
  57     }
  58     return id;
  59 }
  60
  61 gboolean bluesky_cloudlog_equal(gconstpointer a, gconstpointer b)
  62 {
  63     BlueSkyCloudID *id1 = (BlueSkyCloudID *)a, *id2 = (BlueSkyCloudID *)b;
  64
  65     return memcmp(id1, id2, sizeof(BlueSkyCloudID)) == 0;
  66 }
  67
  68 guint bluesky_cloudlog_hash(gconstpointer a)
  69 {
  70     BlueSkyCloudID *id = (BlueSkyCloudID *)a;
  71
  72     // Assume that bits in the ID are randomly chosen so that any subset of the
  73     // bits can be used as a hash key.
  74     return *(guint *)(&id->bytes);
  75 }
  76
  77 /* Formatting of cloud log segments.  This handles grouping items together
  78  * before writing a batch to the cloud, handling indirection through items like
  79  * the inode map, etc. */
  80
  81 BlueSkyCloudLog *bluesky_cloudlog_new(BlueSkyFS *fs)
  82 {
  83     BlueSkyCloudLog *log = g_new0(BlueSkyCloudLog, 1);
  84
  85     log->lock = g_mutex_new();
  86     log->cond = g_cond_new();
  87     log->fs = fs;
  88     log->type = LOGTYPE_UNKNOWN;
  89     log->id = bluesky_cloudlog_new_id();
  90     log->links = g_array_new(FALSE, TRUE, sizeof(BlueSkyCloudLog *));
  91     g_atomic_int_set(&log->refcount, 1);
  92
  93     return log;
  94 }
  95
  96 /* Helper function for updating memory usage statistics for a filesystem (the
  97  * cache_log_* variables).  This will increment (type=1) or decrement (type=-1)
  98  * the counter associated with the current state of the cloud log item.  The
  99  * item should be locked or otherwise protected from concurrent access. */
 100 void bluesky_cloudlog_stats_update(BlueSkyCloudLog *log, int type)
 101 {
 102     BlueSkyFS *fs = log->fs;
 103
 104     if (log->location_flags & CLOUDLOG_CLOUD) {
 105         g_atomic_int_add(&fs->cache_log_cloud, type);
 106     } else if (log->location_flags & CLOUDLOG_JOURNAL) {
 107         g_atomic_int_add(&fs->cache_log_journal, type);
 108     } else if (log->pending_write & CLOUDLOG_JOURNAL) {
 109         g_atomic_int_add(&fs->cache_log_journal, type);
 110     } else if (log->data != NULL) {
 111         g_atomic_int_add(&fs->cache_log_dirty, type);
 112     }
 113 }
 114
 115 /* The reference held by the hash table does not count towards the reference
 116  * count.  When a new object is created, it initially has a reference count of
 117  * 1 for the creator, and similarly fetching an item from the hash table will
 118  * also create a reference.  If the reference count drops to zero,
 119  * bluesky_cloudlog_unref attempts to remove the object from the hash
 120  * table--but there is a potential race since another thread might read the
 121  * object from the hash table at the same time.  So an object with a reference
 122  * count of zero may still be resurrected, in which case we need to abort the
 123  * destruction.  Once the object is gone from the hash table, and if the
 124  * reference count is still zero, it can actually be deleted. */
 125 void bluesky_cloudlog_ref(BlueSkyCloudLog *log)
 126 {
 127     if (log == NULL)
 128         return;
 129
 130     g_atomic_int_inc(&log->refcount);
 131 }
 132
 133 void bluesky_cloudlog_unref(BlueSkyCloudLog *log)
 134 {
 135     if (log == NULL)
 136         return;
 137
 138     if (g_atomic_int_dec_and_test(&log->refcount)) {
 139         BlueSkyFS *fs = log->fs;
 140
 141         g_mutex_lock(fs->lock);
 142         if (g_atomic_int_get(&log->refcount) > 0) {
 143             g_mutex_unlock(fs->lock);
 144             return;
 145         }
 146
 147         g_hash_table_remove(fs->locations, &log->id);
 148         g_mutex_unlock(fs->lock);
 149
 150         bluesky_cloudlog_stats_update(log, -1);
 151         log->type = LOGTYPE_INVALID;
 152         g_mutex_free(log->lock);
 153         g_cond_free(log->cond);
 154         for (int i = 0; i < log->links->len; i++) {
 155             BlueSkyCloudLog *c = g_array_index(log->links,
 156                                                BlueSkyCloudLog *, i);
 157             bluesky_cloudlog_unref(c);
 158         }
 159         g_array_unref(log->links);
 160         bluesky_string_unref(log->data);
 161         if (log->dirty_journal != NULL)
 162             g_atomic_int_add(&log->dirty_journal->dirty_refs, -1);
 163         g_free(log);
 164     }
 165 }
 166
 167 /* Start a write of the object to the local log. */
 168 void bluesky_cloudlog_sync(BlueSkyCloudLog *log)
 169 {
 170     bluesky_log_item_submit(log, log->fs->log);
 171 }
 172
 173 /* Add the given entry to the global hash table containing cloud log entries.
 174  * Takes ownership of the caller's reference. */
 175 void bluesky_cloudlog_insert(BlueSkyCloudLog *log)
 176 {
 177     g_mutex_lock(log->fs->lock);
 178     g_hash_table_insert(log->fs->locations, &log->id, log);
 179     g_mutex_unlock(log->fs->lock);
 180 }
 181
 182 struct log_header {
 183     char magic[4];
 184     uint32_t size;
 185     BlueSkyCloudID id;
 186     uint32_t pointer_count;
 187 } __attribute__((packed));
 188
 189 struct logref {
 190     BlueSkyCloudID id;
 191     BlueSkyCloudPointer location;
 192 } __attribute__((packed));
 193
 194 struct log_footer {
 195     char refmagic[4];
 196     struct logref refs[0];
 197 };
 198
 199 /* Ensure that a cloud log item is loaded in memory, and if not read it in.
 200  * TODO: Make asynchronous, and make this also fetch from the cloud.  Right now
 201  * we only read from the log.  Log item must be locked. */
 202 void bluesky_cloudlog_fetch(BlueSkyCloudLog *log)
 203 {
 204     if (log->data != NULL)
 205         return;
 206
 207     if ((log->location_flags | log->pending_write) & CLOUDLOG_JOURNAL) {
 208         bluesky_cloudlog_stats_update(log, -1);
 209         log->data = bluesky_log_map_object(log->fs, -1, log->log_seq,
 210                                            log->log_offset, log->log_size);
 211         bluesky_cloudlog_stats_update(log, 1);
 212     }
 213
 214     if (log->data == NULL && (log->location_flags & CLOUDLOG_CLOUD)) {
 215         log->location_flags &= ~CLOUDLOG_JOURNAL;
 216         bluesky_cloudlog_stats_update(log, -1);
 217         log->data = bluesky_log_map_object(log->fs, log->location.directory,
 218                                            log->location.sequence,
 219                                            log->location.offset,
 220                                            log->location.size);
 221         bluesky_cloudlog_stats_update(log, 1);
 222     }
 223
 224     if (log->data == NULL) {
 225         g_error("Unable to fetch cloudlog entry!");
 226     }
 227
 228     g_cond_broadcast(log->cond);
 229 }
 230
 231 BlueSkyCloudPointer bluesky_cloudlog_serialize(BlueSkyCloudLog *log,
 232                                                BlueSkyFS *fs)
 233 {
 234     BlueSkyCloudLogState *state = fs->log_state;
 235
 236     if (log->location_flags & CLOUDLOG_CLOUD) {
 237         return log->location;
 238     }
 239
 240     for (int i = 0; i < log->links->len; i++) {
 241         BlueSkyCloudLog *ref = g_array_index(log->links,
 242                                              BlueSkyCloudLog *, i);
 243         if (ref != NULL)
 244             bluesky_cloudlog_serialize(ref, fs);
 245     }
 246
 247     g_mutex_lock(log->lock);
 248     bluesky_cloudlog_fetch(log);
 249     g_assert(log->data != NULL);
 250
 251     bluesky_cloudlog_stats_update(log, -1);
 252
 253     /* TODO: Right now offset/size are set to the raw data, but we should add
 254      * header parsing to the code which loads objects back in. */
 255     log->location = state->location;
 256     log->location.offset = state->data->len + sizeof(struct log_header);
 257     log->location.size = log->data->len;
 258         /* = sizeof(struct log_header) + sizeof(BlueSkyCloudID) * 0
 259            + log->data->len; */
 260
 261     struct log_header header;
 262     memcpy(header.magic, "AgI ", 4);
 263     header.size = GUINT32_TO_LE(log->location.size);
 264     header.id = log->id;
 265     header.pointer_count = GUINT32_TO_LE(0);
 266
 267     g_string_append_len(state->data, (const char *)&header, sizeof(header));
 268     g_string_append_len(state->data, log->data->data, log->data->len);
 269
 270     /* TODO: We should mark the objects as committed on the cloud until the
 271      * data is flushed and acknowledged. */
 272     log->pending_write |= CLOUDLOG_CLOUD;
 273     bluesky_cloudlog_stats_update(log, 1);
 274     state->writeback_list = g_slist_prepend(state->writeback_list, log);
 275     bluesky_cloudlog_ref(log);
 276     g_mutex_unlock(log->lock);
 277
 278     if (state->data->len > CLOUDLOG_SEGMENT_SIZE)
 279         bluesky_cloudlog_flush(fs);
 280
 281     return log->location;
 282 }
 283
 284 typedef struct {
 285     BlueSkyRCStr *data;
 286     GSList *items;
 287 } SerializedRecord;
 288
 289 static void cloudlog_flush_complete(BlueSkyStoreAsync *async,
 290                                     SerializedRecord *record)
 291 {
 292     g_print("Write of %s to cloud complete, status = %d\n",
 293             async->key, async->result);
 294
 295     if (async->result >= 0) {
 296         while (record->items != NULL) {
 297             BlueSkyCloudLog *item = (BlueSkyCloudLog *)record->items->data;
 298             g_mutex_lock(item->lock);
 299             bluesky_cloudlog_stats_update(item, -1);
 300             item->pending_write &= ~CLOUDLOG_CLOUD;
 301             item->location_flags |= CLOUDLOG_CLOUD;
 302             bluesky_cloudlog_stats_update(item, 1);
 303             if (item->dirty_journal != NULL) {
 304                 g_atomic_int_add(&item->dirty_journal->dirty_refs, -1);
 305                 item->dirty_journal = NULL;
 306             }
 307             g_mutex_unlock(item->lock);
 308             bluesky_cloudlog_unref(item);
 309
 310             record->items = g_slist_delete_link(record->items, record->items);
 311         }
 312
 313         bluesky_string_unref(record->data);
 314         g_slist_free(record->items);
 315         g_free(record);
 316     } else {
 317         g_print("Write should be resubmitted...\n");
 318
 319         BlueSkyStoreAsync *async2 = bluesky_store_async_new(async->store);
 320         async2->op = STORE_OP_PUT;
 321         async2->key = g_strdup(async->key);
 322         async2->data = record->data;
 323         bluesky_string_ref(record->data);
 324         bluesky_store_async_submit(async2);
 325         bluesky_store_async_add_notifier(async2,
 326                                          (GFunc)cloudlog_flush_complete,
 327                                          record);
 328         bluesky_store_async_unref(async2);
 329     }
 330 }
 331
 332 /* Finish up a partially-written cloud log segment and flush it to storage. */
 333 void bluesky_cloudlog_flush(BlueSkyFS *fs)
 334 {
 335     BlueSkyCloudLogState *state = fs->log_state;
 336     if (state->data == NULL || state->data->len == 0)
 337         return;
 338
 339     /* TODO: Append some type of commit record to the log segment? */
 340
 341     g_print("Serializing %zd bytes of data to cloud\n", state->data->len);
 342     SerializedRecord *record = g_new0(SerializedRecord, 1);
 343     record->data = bluesky_string_new_from_gstring(state->data);
 344     record->items = state->writeback_list;
 345     state->writeback_list = NULL;
 346
 347     BlueSkyStoreAsync *async = bluesky_store_async_new(fs->store);
 348     async->op = STORE_OP_PUT;
 349     async->key = g_strdup_printf("log-%08d-%08d",
 350                                  state->location.directory,
 351                                  state->location.sequence);
 352     async->data = record->data;
 353     bluesky_string_ref(record->data);
 354     bluesky_store_async_submit(async);
 355     bluesky_store_async_add_notifier(async,
 356                                      (GFunc)cloudlog_flush_complete,
 357                                      record);
 358     bluesky_store_async_unref(async);
 359
 360     state->location.sequence++;
 361     state->location.offset = 0;
 362     state->data = g_string_new("");
 363 }