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         g_print("Allocating zero block of size %zd\n", block_len);
  35         block->data = bluesky_string_new(g_malloc0(block_len), block_len);
  36         break;
  37     case BLUESKY_BLOCK_REF:
  38         bluesky_block_fetch(inode->fs, block, NULL);
  39         g_assert(block->type == BLUESKY_BLOCK_CACHED);
  40         /* Fall through */
  41     case BLUESKY_BLOCK_CACHED:
  42     case BLUESKY_BLOCK_DIRTY:
  43         block->data = bluesky_string_dup(block->data);
  44         break;
  45     }
  46
  47     block->type = BLUESKY_BLOCK_DIRTY;
  48 }
  49
  50 /* Set the size of a file.  This will truncate or extend the file as needed.
  51  * Newly-allocated bytes are zeroed. */
  52 void bluesky_file_truncate(BlueSkyInode *inode, uint64_t size)
  53 {
  54     g_return_if_fail(size <= BLUESKY_MAX_FILE_SIZE);
  55
  56     if (size == inode->size)
  57         return;
  58
  59     g_print("Truncating file to %"PRIi64" bytes\n", size);
  60
  61     uint64_t blocks = (size + BLUESKY_BLOCK_SIZE - 1) / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
  62
  63     if (blocks > inode->blocks->len) {
  64         /* Need to add new blocks to the end of a file.  New block structures
  65          * are automatically zeroed, which initializes them to be pointers to
  66          * zero blocks so we don't need to do any more work.  If the
  67          * previously-last block in the file is smaller than
  68          * BLUESKY_BLOCK_SIZE, extend it to full size. */
  69         if (inode->blocks->len > 0) {
  70             BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
  71                                              inode->blocks->len - 1);
  72
  73             if (b->type != BLUESKY_BLOCK_ZERO
  74                     && (b->type == BLUESKY_BLOCK_REF
  75                         || b->data->len < BLUESKY_BLOCK_SIZE)) {
  76                 bluesky_block_touch(inode, inode->blocks->len - 1);
  77                 gsize old_size = b->data->len;
  78                 bluesky_string_resize(b->data, BLUESKY_BLOCK_SIZE);
  79                 memset(&b->data->data[old_size], 0,
  80                        BLUESKY_BLOCK_SIZE - old_size);
  81             }
  82         }
  83
  84         g_array_set_size(inode->blocks, blocks);
  85     } else if (blocks < inode->blocks->len) {
  86         /* Delete blocks from a file.  Must reclaim memory. */
  87         for (guint i = inode->blocks->len; i < blocks; i++) {
  88             BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock, i);
  89             g_free(b->ref);
  90             bluesky_string_unref(b->data);
  91         }
  92         g_array_set_size(inode->blocks, blocks);
  93     }
  94
  95     /* Ensure the new last block of the file is properly sized.  If the block
  96      * is extended, newly-added bytes must be zeroed. */
  97     if (blocks > 0) {
  98         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
  99                                          blocks - 1);
 100
 101         if (b->type != BLUESKY_BLOCK_ZERO) {
 102             bluesky_block_touch(inode, blocks - 1);
 103             gsize old_size = b->data->len;
 104             gsize new_size = size - (blocks - 1) * BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 105
 106             bluesky_string_resize(b->data, new_size);
 107
 108             if (new_size > old_size) {
 109                 memset(&b->data->data[old_size], 0, new_size - old_size);
 110             }
 111         }
 112     }
 113
 114     inode->size = size;
 115     bluesky_inode_update_ctime(inode, 1);
 116 }
 117
 118 void bluesky_file_write(BlueSkyInode *inode, uint64_t offset,
 119                         const char *data, gint len)
 120 {
 121     g_print("Write %d bytes at offset %"PRIi64"\n", len, offset);
 122
 123     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 124     g_return_if_fail(offset < inode->size);
 125     g_return_if_fail(len <= inode->size - offset);
 126
 127     if (len == 0)
 128         return;
 129
 130     while (len > 0) {
 131         uint64_t block_num = offset / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 132         gint block_offset = offset % BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 133         gint bytes = MIN(BLUESKY_BLOCK_SIZE - block_offset, len);
 134
 135         bluesky_block_touch(inode, block_num);
 136         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 137                                          block_num);
 138         memcpy(&b->data->data[block_offset], data, bytes);
 139
 140         offset += bytes;
 141         data += bytes;
 142         len -= bytes;
 143     }
 144
 145     bluesky_inode_update_ctime(inode, 1);
 146 }
 147
 148 void bluesky_file_read(BlueSkyInode *inode, uint64_t offset,
 149                        char *buf, gint len)
 150 {
 151     g_print("Read %d bytes at offset %"PRIi64"\n", len, offset);
 152
 153     if (len == 0 && offset <= inode->size)
 154         return;
 155
 156     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 157     g_return_if_fail(offset < inode->size);
 158     g_return_if_fail(len <= inode->size - offset);
 159
 160     /* Start fetches on any data blocks that we will need for this read. */
 161     BlueSkyStoreAsync *barrier = bluesky_store_async_new(inode->fs->store);
 162     barrier->op = STORE_OP_BARRIER;
 163     uint64_t start_block, end_block;
 164     start_block = offset / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 165     end_block = (offset + len - 1) / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 166     g_print("Start prefetch on blocks %"PRIi64" .. %"PRIi64"\n",
 167             start_block, end_block);
 168     for (uint64_t i = start_block; i <= end_block; i++) {
 169         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 170                                          i);
 171         if (b->type == BLUESKY_BLOCK_REF)
 172             bluesky_block_fetch(inode->fs, b, barrier);
 173     }
 174     bluesky_store_async_submit(barrier);
 175     bluesky_store_async_wait(barrier);
 176     bluesky_store_async_unref(barrier);
 177     g_print("Prefetch complete.\n");
 178
 179     while (len > 0) {
 180         uint64_t block_num = offset / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 181         gint block_offset = offset % BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 182         gint bytes = MIN(BLUESKY_BLOCK_SIZE - block_offset, len);
 183
 184         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 185                                          block_num);
 186         switch (b->type) {
 187         case BLUESKY_BLOCK_ZERO:
 188             memset(buf, 0, bytes);
 189             break;
 190         case BLUESKY_BLOCK_REF:
 191             bluesky_block_fetch(inode->fs, b, NULL);
 192             /* Fall through */
 193         case BLUESKY_BLOCK_CACHED:
 194         case BLUESKY_BLOCK_DIRTY:
 195             memcpy(buf, &b->data->data[block_offset], bytes);
 196             break;
 197         }
 198
 199         offset += bytes;
 200         buf += bytes;
 201         len -= bytes;
 202     }
 203 }
 204
 205 /* Read the given block from cloud-backed storage if the data is not already
 206  * cached. */
 207 static void block_fetch_completion(BlueSkyStoreAsync *async, gpointer data)
 208 {
 209     BlueSkyBlock *block = (BlueSkyBlock *)data;
 210
 211     bluesky_string_unref(block->data);
 212     block->data = async->data;
 213     bluesky_string_ref(block->data);
 214     block->type = BLUESKY_BLOCK_CACHED;
 215 }
 216
 217 void bluesky_block_fetch(BlueSkyFS *fs, BlueSkyBlock *block,
 218                          BlueSkyStoreAsync *barrier)
 219 {
 220     if (block->type != BLUESKY_BLOCK_REF)
 221         return;
 222
 223     BlueSkyStoreAsync *async = bluesky_store_async_new(fs->store);
 224     async->op = STORE_OP_GET;
 225     async->key = g_strdup(block->ref);
 226     bluesky_store_async_add_notifier(async, (GFunc)block_fetch_completion, block);
 227     bluesky_store_async_submit(async);
 228
 229     if (barrier != NULL)
 230         bluesky_store_add_barrier(barrier, async);
 231     else
 232         bluesky_store_async_wait(async);
 233
 234     bluesky_store_async_unref(async);
 235 }
 236
 237 /* Write the given block to cloud-backed storage and mark it clean. */
 238 void bluesky_block_flush(BlueSkyFS *fs, BlueSkyBlock *block,
 239                          BlueSkyStoreAsync *barrier)
 240 {
 241     if (block->type != BLUESKY_BLOCK_DIRTY)
 242         return;
 243
 244     BlueSkyRCStr *data = block->data;
 245
 246     GChecksum *csum = g_checksum_new(G_CHECKSUM_SHA256);
 247     g_checksum_update(csum, (const guchar *)data->data, data->len);
 248     gchar *name = g_strdup(g_checksum_get_string(csum));
 249
 250     /* Store the file data asynchronously, and don't bother waiting for a
 251      * response. */
 252     BlueSkyStoreAsync *async = bluesky_store_async_new(fs->store);
 253     async->op = STORE_OP_PUT;
 254     async->key = g_strdup(name);
 255     bluesky_string_ref(data);
 256     async->data = data;
 257     bluesky_store_async_submit(async);
 258     if (barrier != NULL)
 259         bluesky_store_add_barrier(barrier, async);
 260     bluesky_store_async_unref(async);
 261
 262     g_free(block->ref);
 263     block->ref = name;
 264
 265     block->type = BLUESKY_BLOCK_CACHED;
 266
 267     g_checksum_free(csum);
 268 }
 269
 270 /* Flush all blocks in a file to stable storage. */
 271 void bluesky_file_flush(BlueSkyInode *inode, BlueSkyStoreAsync *barrier)
 272 {
 273     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 274
 275     for (int i = 0; i < inode->blocks->len; i++) {
 276         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock, i);
 277         bluesky_block_flush(inode->fs, b, barrier);
 278     }
 279 }
 280
 281 /* Drop clean data blocks for a file from cache. */
 282 void bluesky_file_drop_cached(BlueSkyInode *inode)
 283 {
 284     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 285
 286     for (int i = 0; i < inode->blocks->len; i++) {
 287         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock, i);
 288         if (b->type == BLUESKY_BLOCK_CACHED) {
 289             g_log("bluesky/cache", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 290                   "Dropping block %d of inode %"PRIu64" from cache",
 291                   i, inode->inum);
 292
 293             bluesky_string_unref(b->data);
 294             b->data = NULL;
 295             b->type = BLUESKY_BLOCK_REF;
 296         }
 297     }
 298 }