bluesky/file.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 /* Core filesystem: handling of regular files and caching of file data. */
  17
  18 /* Mark a given block dirty and make sure that data is faulted in so that it
  19  * can be written to. */
  20 void bluesky_block_touch(BlueSkyInode *inode, uint64_t i)
  21 {
  22     g_return_if_fail(i < inode->blocks->len);
  23     BlueSkyBlock *block = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock, i);
  24
  25     gsize block_len;
  26     if (i < inode->blocks->len - 1) {
  27         block_len = BLUESKY_BLOCK_SIZE;
  28     } else {
  29         block_len = inode->size - i * BLUESKY_BLOCK_SIZE;
  30     }
  31
  32     switch (block->type) {
  33     case BLUESKY_BLOCK_ZERO:
  34         block->dirty = bluesky_string_new(g_malloc0(block_len), block_len);
  35         break;
  36     case BLUESKY_BLOCK_REF:
  37         // FIXME: locking on the cloudlog?
  38         bluesky_block_fetch(inode, block, NULL);
  39         bluesky_string_ref(block->ref->data);
  40         block->dirty = bluesky_string_dup(block->ref->data);
  41         break;
  42     case BLUESKY_BLOCK_DIRTY:
  43         block->dirty = bluesky_string_dup(block->dirty);
  44         break;
  45     }
  46
  47     if (block->type != BLUESKY_BLOCK_REF && block->type != BLUESKY_BLOCK_DIRTY)
  48         g_atomic_int_add(&inode->fs->cache_total, 1);
  49     if (block->type != BLUESKY_BLOCK_DIRTY)
  50         g_atomic_int_add(&inode->fs->cache_dirty, 1);
  51
  52     block->type = BLUESKY_BLOCK_DIRTY;
  53     bluesky_cloudlog_unref(block->ref);
  54     block->ref = NULL;
  55 }
  56
  57 /* Set the size of a file.  This will truncate or extend the file as needed.
  58  * Newly-allocated bytes are zeroed. */
  59 // FIXME
  60 void bluesky_file_truncate(BlueSkyInode *inode, uint64_t size)
  61 {
  62     g_return_if_fail(size <= BLUESKY_MAX_FILE_SIZE);
  63
  64     if (size == inode->size)
  65         return;
  66
  67     if (bluesky_verbose) {
  68         g_log("bluesky/file", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
  69               "Truncating file to %"PRIi64" bytes", size);
  70     }
  71
  72     uint64_t blocks = (size + BLUESKY_BLOCK_SIZE - 1) / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
  73
  74     if (blocks > inode->blocks->len) {
  75         /* Need to add new blocks to the end of a file.  New block structures
  76          * are automatically zeroed, which initializes them to be pointers to
  77          * zero blocks so we don't need to do any more work.  If the
  78          * previously-last block in the file is smaller than
  79          * BLUESKY_BLOCK_SIZE, extend it to full size. */
  80         if (inode->blocks->len > 0) {
  81             BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
  82                                              inode->blocks->len - 1);
  83
  84             if (b->type != BLUESKY_BLOCK_ZERO
  85                     && (b->type == BLUESKY_BLOCK_REF
  86                         || b->dirty->len < BLUESKY_BLOCK_SIZE)) {
  87                 bluesky_block_touch(inode, inode->blocks->len - 1);
  88                 gsize old_size = b->dirty->len;
  89                 bluesky_string_resize(b->dirty, BLUESKY_BLOCK_SIZE);
  90                 memset(&b->dirty->data[old_size], 0,
  91                        BLUESKY_BLOCK_SIZE - old_size);
  92             }
  93         }
  94
  95         g_array_set_size(inode->blocks, blocks);
  96     } else if (blocks < inode->blocks->len) {
  97         /* Delete blocks from a file.  Must reclaim memory. */
  98         for (guint i = inode->blocks->len; i < blocks; i++) {
  99             BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock, i);
 100             if (b->type == BLUESKY_BLOCK_REF
 101                     || b->type == BLUESKY_BLOCK_DIRTY)
 102                 g_atomic_int_add(&inode->fs->cache_total, -1);
 103             if (b->type == BLUESKY_BLOCK_DIRTY)
 104                 g_atomic_int_add(&inode->fs->cache_dirty, -1);
 105             bluesky_string_unref(b->dirty);
 106             bluesky_cloudlog_unref(b->ref);
 107         }
 108         g_array_set_size(inode->blocks, blocks);
 109     }
 110
 111     /* Ensure the new last block of the file is properly sized.  If the block
 112      * is extended, newly-added bytes must be zeroed. */
 113     if (blocks > 0) {
 114         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 115                                          blocks - 1);
 116
 117         if (b->type != BLUESKY_BLOCK_ZERO) {
 118             bluesky_block_touch(inode, blocks - 1);
 119             gsize old_size = b->dirty->len;
 120             gsize new_size = size - (blocks - 1) * BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 121
 122             bluesky_string_resize(b->dirty, new_size);
 123
 124             if (new_size > old_size) {
 125                 memset(&b->dirty->data[old_size], 0, new_size - old_size);
 126             }
 127         }
 128     }
 129
 130     inode->size = size;
 131     bluesky_inode_update_ctime(inode, 1);
 132 }
 133
 134 void bluesky_file_write(BlueSkyInode *inode, uint64_t offset,
 135                         const char *data, gint len)
 136 {
 137     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 138     g_return_if_fail(offset < inode->size);
 139     g_return_if_fail(len <= inode->size - offset);
 140
 141     if (len == 0)
 142         return;
 143
 144     // TODO: Optimization: If we are entirely overwriting a block we don't need
 145     // to fetch it frm storage first.
 146     while (len > 0) {
 147         uint64_t block_num = offset / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 148         gint block_offset = offset % BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 149         gint bytes = MIN(BLUESKY_BLOCK_SIZE - block_offset, len);
 150
 151         bluesky_block_touch(inode, block_num);
 152         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 153                                          block_num);
 154         memcpy(&b->dirty->data[block_offset], data, bytes);
 155
 156         offset += bytes;
 157         data += bytes;
 158         len -= bytes;
 159     }
 160
 161     bluesky_inode_update_ctime(inode, 1);
 162 }
 163
 164 void bluesky_file_read(BlueSkyInode *inode, uint64_t offset,
 165                        char *buf, gint len)
 166 {
 167     if (len == 0 && offset <= inode->size)
 168         return;
 169
 170     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 171     g_return_if_fail(offset < inode->size);
 172     g_return_if_fail(len <= inode->size - offset);
 173
 174 #if 0
 175     /* Start fetches on any data blocks that we will need for this read. */
 176     BlueSkyStoreAsync *barrier = bluesky_store_async_new(inode->fs->store);
 177     barrier->op = STORE_OP_BARRIER;
 178     uint64_t start_block, end_block;
 179     start_block = offset / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 180     end_block = (offset + len - 1) / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 181     if (bluesky_verbose) {
 182         g_log("bluesky/file", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 183               "Start prefetch on blocks %"PRIi64" .. %"PRIi64,
 184               start_block, end_block);
 185     }
 186     for (uint64_t i = start_block; i <= end_block; i++) {
 187         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 188                                          i);
 189         if (b->type == BLUESKY_BLOCK_REF)
 190             bluesky_block_fetch(inode, b, barrier);
 191     }
 192     bluesky_store_async_submit(barrier);
 193     bluesky_store_async_wait(barrier);
 194     bluesky_store_async_unref(barrier);
 195     if (bluesky_verbose) {
 196         g_log("bluesky/file", G_LOG_LEVEL_DEBUG, "Prefetch complete.");
 197     }
 198 #endif
 199
 200     while (len > 0) {
 201         uint64_t block_num = offset / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 202         gint block_offset = offset % BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 203         gint bytes = MIN(BLUESKY_BLOCK_SIZE - block_offset, len);
 204
 205         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 206                                          block_num);
 207         if (b->type == BLUESKY_BLOCK_ZERO) {
 208             memset(buf, 0, bytes);
 209         } else {
 210             BlueSkyRCStr *data = NULL;
 211             if (b->type == BLUESKY_BLOCK_REF) {
 212                 bluesky_block_fetch(inode, b, NULL);
 213                 data = b->ref->data;
 214             } else if (b->type == BLUESKY_BLOCK_DIRTY) {
 215                 data = b->dirty;
 216             }
 217             memcpy(buf, &data->data[block_offset], bytes);
 218         }
 219
 220         offset += bytes;
 221         buf += bytes;
 222         len -= bytes;
 223     }
 224 }
 225
 226 void bluesky_block_fetch(BlueSkyInode *inode, BlueSkyBlock *block,
 227                          BlueSkyStoreAsync *barrier)
 228 {
 229     if (block->type != BLUESKY_BLOCK_REF)
 230         return;
 231
 232     g_mutex_lock(block->ref->lock);
 233     bluesky_cloudlog_fetch(block->ref);
 234     g_mutex_unlock(block->ref->lock);
 235     block->type = BLUESKY_BLOCK_REF;
 236     g_atomic_int_add(&inode->fs->cache_total, 1);  //FIXME
 237 }
 238
 239 /* Write the given block to cloud-backed storage and mark it clean. */
 240 void bluesky_block_flush(BlueSkyInode *inode, BlueSkyBlock *block,
 241                          GList **log_items)
 242 {
 243     BlueSkyFS *fs = inode->fs;
 244
 245     if (block->type != BLUESKY_BLOCK_DIRTY)
 246         return;
 247
 248     g_assert(block->ref == NULL);
 249
 250     BlueSkyCloudLog *cloudlog = bluesky_cloudlog_new(fs);
 251     cloudlog->type = LOGTYPE_DATA;
 252     cloudlog->inum = inode->inum;
 253     cloudlog->data = block->dirty;      // String ownership is transferred
 254     bluesky_cloudlog_sync(cloudlog);
 255     bluesky_cloudlog_ref(cloudlog);     // Reference for log_items list
 256     *log_items = g_list_prepend(*log_items, cloudlog);
 257     bluesky_cloudlog_insert(cloudlog);
 258
 259     block->ref = cloudlog;              // Uses initial reference from _new()
 260
 261     block->type = BLUESKY_BLOCK_REF;
 262     block->dirty = NULL;
 263     g_atomic_int_add(&fs->cache_dirty, -1);
 264 }
 265
 266 /* Flush all blocks in a file to stable storage. */
 267 void bluesky_file_flush(BlueSkyInode *inode, GList **log_items)
 268 {
 269     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 270
 271     for (int i = 0; i < inode->blocks->len; i++) {
 272         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock, i);
 273         bluesky_block_flush(inode, b, log_items);
 274     }
 275 }
 276
 277 /* Drop clean data blocks for a file from cache. */
 278 void bluesky_file_drop_cached(BlueSkyInode *inode)
 279 {
 280     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 281
 282     for (int i = 0; i < inode->blocks->len; i++) {
 283         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock, i);
 284         if (b->type == BLUESKY_BLOCK_REF) {
 285             g_mutex_lock(b->ref->lock);
 286             if (b->ref->data != NULL
 287                 && g_atomic_int_get(&b->ref->data_lock_count) == 0
 288                 && (b->ref->location_flags != 0))
 289             {
 290                 bluesky_string_unref(b->ref->data);
 291                 b->ref->data = NULL;
 292             }
 293             g_mutex_unlock(b->ref->lock);
 294             g_atomic_int_add(&inode->fs->cache_total, -1);
 295         }
 296     }
 297 }