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->data = bluesky_string_new(g_malloc0(block_len), block_len);
  35         break;
  36     case BLUESKY_BLOCK_REF:
  37         bluesky_block_fetch(inode->fs, block, NULL);
  38         g_assert(block->type == BLUESKY_BLOCK_CACHED);
  39         /* Fall through */
  40     case BLUESKY_BLOCK_CACHED:
  41     case BLUESKY_BLOCK_DIRTY:
  42         block->data = bluesky_string_dup(block->data);
  43         break;
  44     }
  45
  46     if (block->type != BLUESKY_BLOCK_CACHED
  47             && 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 }
  54
  55 /* Set the size of a file.  This will truncate or extend the file as needed.
  56  * Newly-allocated bytes are zeroed. */
  57 void bluesky_file_truncate(BlueSkyInode *inode, uint64_t size)
  58 {
  59     g_return_if_fail(size <= BLUESKY_MAX_FILE_SIZE);
  60
  61     if (size == inode->size)
  62         return;
  63
  64     if (bluesky_verbose) {
  65         g_log("bluesky/file", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
  66               "Truncating file to %"PRIi64" bytes", size);
  67     }
  68
  69     uint64_t blocks = (size + BLUESKY_BLOCK_SIZE - 1) / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
  70
  71     if (blocks > inode->blocks->len) {
  72         /* Need to add new blocks to the end of a file.  New block structures
  73          * are automatically zeroed, which initializes them to be pointers to
  74          * zero blocks so we don't need to do any more work.  If the
  75          * previously-last block in the file is smaller than
  76          * BLUESKY_BLOCK_SIZE, extend it to full size. */
  77         if (inode->blocks->len > 0) {
  78             BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
  79                                              inode->blocks->len - 1);
  80
  81             if (b->type != BLUESKY_BLOCK_ZERO
  82                     && (b->type == BLUESKY_BLOCK_REF
  83                         || b->data->len < BLUESKY_BLOCK_SIZE)) {
  84                 bluesky_block_touch(inode, inode->blocks->len - 1);
  85                 gsize old_size = b->data->len;
  86                 bluesky_string_resize(b->data, BLUESKY_BLOCK_SIZE);
  87                 memset(&b->data->data[old_size], 0,
  88                        BLUESKY_BLOCK_SIZE - old_size);
  89             }
  90         }
  91
  92         g_array_set_size(inode->blocks, blocks);
  93     } else if (blocks < inode->blocks->len) {
  94         /* Delete blocks from a file.  Must reclaim memory. */
  95         for (guint i = inode->blocks->len; i < blocks; i++) {
  96             BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock, i);
  97             g_free(b->ref);
  98             if (b->type == BLUESKY_BLOCK_CACHED
  99                     || b->type == BLUESKY_BLOCK_DIRTY)
 100                 g_atomic_int_add(&inode->fs->cache_total, -1);
 101             if (b->type == BLUESKY_BLOCK_DIRTY)
 102                 g_atomic_int_add(&inode->fs->cache_dirty, -1);
 103             bluesky_string_unref(b->data);
 104         }
 105         g_array_set_size(inode->blocks, blocks);
 106     }
 107
 108     /* Ensure the new last block of the file is properly sized.  If the block
 109      * is extended, newly-added bytes must be zeroed. */
 110     if (blocks > 0) {
 111         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 112                                          blocks - 1);
 113
 114         if (b->type != BLUESKY_BLOCK_ZERO) {
 115             bluesky_block_touch(inode, blocks - 1);
 116             gsize old_size = b->data->len;
 117             gsize new_size = size - (blocks - 1) * BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 118
 119             bluesky_string_resize(b->data, new_size);
 120
 121             if (new_size > old_size) {
 122                 memset(&b->data->data[old_size], 0, new_size - old_size);
 123             }
 124         }
 125     }
 126
 127     inode->size = size;
 128     bluesky_inode_update_ctime(inode, 1);
 129 }
 130
 131 void bluesky_file_write(BlueSkyInode *inode, uint64_t offset,
 132                         const char *data, gint len)
 133 {
 134     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 135     g_return_if_fail(offset < inode->size);
 136     g_return_if_fail(len <= inode->size - offset);
 137
 138     if (len == 0)
 139         return;
 140
 141     while (len > 0) {
 142         uint64_t block_num = offset / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 143         gint block_offset = offset % BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 144         gint bytes = MIN(BLUESKY_BLOCK_SIZE - block_offset, len);
 145
 146         bluesky_block_touch(inode, block_num);
 147         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 148                                          block_num);
 149         memcpy(&b->data->data[block_offset], data, bytes);
 150
 151         offset += bytes;
 152         data += bytes;
 153         len -= bytes;
 154     }
 155
 156     bluesky_inode_update_ctime(inode, 1);
 157 }
 158
 159 void bluesky_file_read(BlueSkyInode *inode, uint64_t offset,
 160                        char *buf, gint len)
 161 {
 162     if (len == 0 && offset <= inode->size)
 163         return;
 164
 165     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 166     g_return_if_fail(offset < inode->size);
 167     g_return_if_fail(len <= inode->size - offset);
 168
 169     /* Start fetches on any data blocks that we will need for this read. */
 170     BlueSkyStoreAsync *barrier = bluesky_store_async_new(inode->fs->store);
 171     barrier->op = STORE_OP_BARRIER;
 172     uint64_t start_block, end_block;
 173     start_block = offset / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 174     end_block = (offset + len - 1) / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 175     if (bluesky_verbose) {
 176         g_log("bluesky/file", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 177               "Start prefetch on blocks %"PRIi64" .. %"PRIi64,
 178               start_block, end_block);
 179     }
 180     for (uint64_t i = start_block; i <= end_block; i++) {
 181         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 182                                          i);
 183         if (b->type == BLUESKY_BLOCK_REF)
 184             bluesky_block_fetch(inode->fs, b, barrier);
 185     }
 186     bluesky_store_async_submit(barrier);
 187     bluesky_store_async_wait(barrier);
 188     bluesky_store_async_unref(barrier);
 189     if (bluesky_verbose) {
 190         g_log("bluesky/file", G_LOG_LEVEL_DEBUG, "Prefetch complete.");
 191     }
 192
 193     while (len > 0) {
 194         uint64_t block_num = offset / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 195         gint block_offset = offset % BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 196         gint bytes = MIN(BLUESKY_BLOCK_SIZE - block_offset, len);
 197
 198         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 199                                          block_num);
 200         switch (b->type) {
 201         case BLUESKY_BLOCK_ZERO:
 202             memset(buf, 0, bytes);
 203             break;
 204         case BLUESKY_BLOCK_REF:
 205             bluesky_block_fetch(inode->fs, b, NULL);
 206             /* Fall through */
 207         case BLUESKY_BLOCK_CACHED:
 208         case BLUESKY_BLOCK_DIRTY:
 209             memcpy(buf, &b->data->data[block_offset], bytes);
 210             break;
 211         }
 212
 213         offset += bytes;
 214         buf += bytes;
 215         len -= bytes;
 216     }
 217 }
 218
 219 /* Read the given block from cloud-backed storage if the data is not already
 220  * cached. */
 221 static void block_fetch_completion(BlueSkyStoreAsync *async, gpointer data)
 222 {
 223     BlueSkyBlock *block = (BlueSkyBlock *)data;
 224
 225     bluesky_string_unref(block->data);
 226     block->data = async->data;
 227     bluesky_string_ref(block->data);
 228     block->type = BLUESKY_BLOCK_CACHED;
 229 }
 230
 231 void bluesky_block_fetch(BlueSkyFS *fs, BlueSkyBlock *block,
 232                          BlueSkyStoreAsync *barrier)
 233 {
 234     if (block->type != BLUESKY_BLOCK_REF)
 235         return;
 236
 237     BlueSkyStoreAsync *async = bluesky_store_async_new(fs->store);
 238     async->op = STORE_OP_GET;
 239     async->key = g_strdup(block->ref);
 240     bluesky_store_async_add_notifier(async, (GFunc)block_fetch_completion, block);
 241     bluesky_store_async_submit(async);
 242
 243     if (barrier != NULL)
 244         bluesky_store_add_barrier(barrier, async);
 245     else
 246         bluesky_store_async_wait(async);
 247
 248     bluesky_store_async_unref(async);
 249     g_atomic_int_add(&fs->cache_total, 1);
 250 }
 251
 252 /* Write the given block to cloud-backed storage and mark it clean. */
 253 void bluesky_block_flush(BlueSkyFS *fs, BlueSkyBlock *block,
 254                          BlueSkyStoreAsync *barrier)
 255 {
 256     if (block->type != BLUESKY_BLOCK_DIRTY)
 257         return;
 258
 259     BlueSkyRCStr *data = block->data;
 260
 261     GChecksum *csum = g_checksum_new(G_CHECKSUM_SHA256);
 262     g_checksum_update(csum, (const guchar *)data->data, data->len);
 263     gchar *name = g_strdup(g_checksum_get_string(csum));
 264
 265     /* Store the file data asynchronously, and don't bother waiting for a
 266      * response. */
 267     BlueSkyStoreAsync *async = bluesky_store_async_new(fs->store);
 268     async->op = STORE_OP_PUT;
 269     async->key = g_strdup(name);
 270     bluesky_string_ref(data);
 271     async->data = data;
 272     bluesky_store_async_submit(async);
 273     if (barrier != NULL)
 274         bluesky_store_add_barrier(barrier, async);
 275     bluesky_store_async_unref(async);
 276
 277     g_free(block->ref);
 278     block->ref = name;
 279
 280     block->type = BLUESKY_BLOCK_CACHED;
 281     g_atomic_int_add(&fs->cache_dirty, -1);
 282
 283     g_checksum_free(csum);
 284 }
 285
 286 /* Flush all blocks in a file to stable storage. */
 287 void bluesky_file_flush(BlueSkyInode *inode, BlueSkyStoreAsync *barrier)
 288 {
 289     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 290
 291     for (int i = 0; i < inode->blocks->len; i++) {
 292         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock, i);
 293         bluesky_block_flush(inode->fs, b, barrier);
 294     }
 295 }
 296
 297 /* Drop clean data blocks for a file from cache. */
 298 void bluesky_file_drop_cached(BlueSkyInode *inode)
 299 {
 300     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 301
 302     for (int i = 0; i < inode->blocks->len; i++) {
 303         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock, i);
 304         if (b->type == BLUESKY_BLOCK_CACHED) {
 305             if (bluesky_verbose) {
 306                 g_log("bluesky/cache", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 307                       "Dropping block %d of inode %"PRIu64" from cache",
 308                       i, inode->inum);
 309                 g_log("bluesky/cache", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 310                       "  (reference count was %d)", b->data->refcount);
 311             }
 312
 313             bluesky_string_unref(b->data);
 314             b->data = NULL;
 315             b->type = BLUESKY_BLOCK_REF;
 316             g_atomic_int_add(&inode->fs->cache_total, -1);
 317         }
 318     }
 319 }