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, 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     if (block->cloudref != NULL)
  54         bluesky_cloudlog_unref(block->cloudref);
  55     block->cloudref = NULL;
  56 }
  57
  58 /* Set the size of a file.  This will truncate or extend the file as needed.
  59  * Newly-allocated bytes are zeroed. */
  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->data->len < BLUESKY_BLOCK_SIZE)) {
  87                 bluesky_block_touch(inode, inode->blocks->len - 1);
  88                 gsize old_size = b->data->len;
  89                 bluesky_string_resize(b->data, BLUESKY_BLOCK_SIZE);
  90                 memset(&b->data->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_CACHED
 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->data);
 106             bluesky_cloudlog_unref(b->cloudref);
 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->data->len;
 120             gsize new_size = size - (blocks - 1) * BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 121
 122             bluesky_string_resize(b->data, new_size);
 123
 124             if (new_size > old_size) {
 125                 memset(&b->data->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     while (len > 0) {
 145         uint64_t block_num = offset / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 146         gint block_offset = offset % BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 147         gint bytes = MIN(BLUESKY_BLOCK_SIZE - block_offset, len);
 148
 149         bluesky_block_touch(inode, block_num);
 150         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 151                                          block_num);
 152         memcpy(&b->data->data[block_offset], data, bytes);
 153
 154         offset += bytes;
 155         data += bytes;
 156         len -= bytes;
 157     }
 158
 159     bluesky_inode_update_ctime(inode, 1);
 160 }
 161
 162 void bluesky_file_read(BlueSkyInode *inode, uint64_t offset,
 163                        char *buf, gint len)
 164 {
 165     if (len == 0 && offset <= inode->size)
 166         return;
 167
 168     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 169     g_return_if_fail(offset < inode->size);
 170     g_return_if_fail(len <= inode->size - offset);
 171
 172     /* Start fetches on any data blocks that we will need for this read. */
 173     BlueSkyStoreAsync *barrier = bluesky_store_async_new(inode->fs->store);
 174     barrier->op = STORE_OP_BARRIER;
 175     uint64_t start_block, end_block;
 176     start_block = offset / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 177     end_block = (offset + len - 1) / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 178     if (bluesky_verbose) {
 179         g_log("bluesky/file", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 180               "Start prefetch on blocks %"PRIi64" .. %"PRIi64,
 181               start_block, end_block);
 182     }
 183     for (uint64_t i = start_block; i <= end_block; i++) {
 184         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 185                                          i);
 186         if (b->type == BLUESKY_BLOCK_REF)
 187             bluesky_block_fetch(inode, b, barrier);
 188     }
 189     bluesky_store_async_submit(barrier);
 190     bluesky_store_async_wait(barrier);
 191     bluesky_store_async_unref(barrier);
 192     if (bluesky_verbose) {
 193         g_log("bluesky/file", G_LOG_LEVEL_DEBUG, "Prefetch complete.");
 194     }
 195
 196     while (len > 0) {
 197         uint64_t block_num = offset / BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 198         gint block_offset = offset % BLUESKY_BLOCK_SIZE;
 199         gint bytes = MIN(BLUESKY_BLOCK_SIZE - block_offset, len);
 200
 201         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock,
 202                                          block_num);
 203         switch (b->type) {
 204         case BLUESKY_BLOCK_ZERO:
 205             memset(buf, 0, bytes);
 206             break;
 207         case BLUESKY_BLOCK_REF:
 208             bluesky_block_fetch(inode, b, NULL);
 209             /* Fall through */
 210         case BLUESKY_BLOCK_CACHED:
 211         case BLUESKY_BLOCK_DIRTY:
 212             memcpy(buf, &b->data->data[block_offset], bytes);
 213             break;
 214         }
 215
 216         offset += bytes;
 217         buf += bytes;
 218         len -= bytes;
 219     }
 220 }
 221
 222 void bluesky_block_fetch(BlueSkyInode *inode, BlueSkyBlock *block,
 223                          BlueSkyStoreAsync *barrier)
 224 {
 225     if (block->type != BLUESKY_BLOCK_REF)
 226         return;
 227
 228     g_mutex_lock(block->cloudref->lock);
 229     bluesky_cloudlog_fetch(block->cloudref);
 230     block->data = block->cloudref->data;
 231     bluesky_string_ref(block->data);
 232     g_mutex_unlock(block->cloudref->lock);
 233     block->type = BLUESKY_BLOCK_CACHED;
 234     g_atomic_int_add(&inode->fs->cache_total, 1);
 235 }
 236
 237 /* Write the given block to cloud-backed storage and mark it clean. */
 238 void bluesky_block_flush(BlueSkyInode *inode, BlueSkyBlock *block,
 239                          GList **log_items)
 240 {
 241     BlueSkyFS *fs = inode->fs;
 242
 243     if (block->type != BLUESKY_BLOCK_DIRTY)
 244         return;
 245
 246     if (block->cloudref != NULL)
 247         bluesky_cloudlog_unref(block->cloudref);
 248
 249     BlueSkyRCStr *data = block->data;
 250
 251     BlueSkyCloudLog *cloudlog = bluesky_cloudlog_new(fs);
 252     cloudlog->type = LOGTYPE_DATA;
 253     cloudlog->inum = inode->inum;
 254     cloudlog->data = data;
 255     bluesky_string_ref(data);
 256     bluesky_cloudlog_sync(cloudlog);
 257     *log_items = g_list_prepend(*log_items, cloudlog);
 258     bluesky_cloudlog_insert(cloudlog);
 259
 260     block->cloudref = cloudlog;
 261     bluesky_cloudlog_ref(cloudlog);
 262
 263     block->type = BLUESKY_BLOCK_CACHED;
 264     g_atomic_int_add(&fs->cache_dirty, -1);
 265 }
 266
 267 /* Flush all blocks in a file to stable storage. */
 268 void bluesky_file_flush(BlueSkyInode *inode, GList **log_items)
 269 {
 270     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 271
 272     for (int i = 0; i < inode->blocks->len; i++) {
 273         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock, i);
 274         bluesky_block_flush(inode, b, log_items);
 275     }
 276 }
 277
 278 /* Drop clean data blocks for a file from cache. */
 279 void bluesky_file_drop_cached(BlueSkyInode *inode)
 280 {
 281     g_return_if_fail(inode->type == BLUESKY_REGULAR);
 282
 283     for (int i = 0; i < inode->blocks->len; i++) {
 284         BlueSkyBlock *b = &g_array_index(inode->blocks, BlueSkyBlock, i);
 285         if (b->type == BLUESKY_BLOCK_CACHED) {
 286             if (bluesky_verbose) {
 287                 g_log("bluesky/cache", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 288                       "Dropping block %d of inode %"PRIu64" from cache",
 289                       i, inode->inum);
 290                 g_log("bluesky/cache", G_LOG_LEVEL_DEBUG,
 291                       "  (reference count was %d)", b->data->refcount);
 292             }
 293
 294             bluesky_string_unref(b->data);
 295             b->data = NULL;
 296             b->type = BLUESKY_BLOCK_REF;
 297             g_atomic_int_add(&inode->fs->cache_total, -1);
 298             g_mutex_lock(b->cloudref->lock);
 299             bluesky_string_unref(b->cloudref->data);
 300             b->cloudref->data = NULL;
 301             g_mutex_unlock(b->cloudref->lock);
 302         }
 303     }
 304 }