bluesky/log.c

   1 /* Blue Sky: File Systems in the Cloud
   2  *
   3  * Copyright (C) 2010  The Regents of the University of California
   4  * Written by Michael Vrable <mvrable@cs.ucsd.edu>
   5  *
   6  * TODO: Licensing
   7  */
   8
   9 #define _GNU_SOURCE
  10 #define _ATFILE_SOURCE
  11
  12 #include <stdio.h>
  13 #include <stdint.h>
  14 #include <stdlib.h>
  15 #include <glib.h>
  16 #include <string.h>
  17 #include <errno.h>
  18 #include <sys/types.h>
  19 #include <sys/stat.h>
  20 #include <fcntl.h>
  21 #include <unistd.h>
  22 #include <sys/mman.h>
  23
  24 #include "bluesky-private.h"
  25
  26 /* The logging layer for BlueSky.  This is used to write filesystem changes
  27  * durably to disk so that they can be recovered in the event of a system
  28  * crash. */
  29
  30 /* The logging layer takes care out writing out a sequence of log records to
  31  * disk.  On disk, each record consists of a header, a data payload, and a
  32  * footer.  The footer contains a checksum of the record, meant to help with
  33  * identifying corrupt log records (we would assume because the log record was
  34  * only incompletely written out before a crash, which should only happen for
  35  * log records that were not considered committed). */
  36
  37 #define HEADER_MAGIC 0x676f4c0a
  38 #define FOOTER_MAGIC 0x2e435243
  39
  40 static size_t readbuf(int fd, char *buf, size_t len)
  41 {
  42     size_t total_bytes = 0;
  43     while (len > 0) {
  44         ssize_t bytes = read(fd, buf, len);
  45         if (bytes < 0 && errno == EINTR)
  46             continue;
  47         g_assert(bytes >= 0);
  48         if (bytes == 0)
  49             break;
  50         buf += bytes;
  51         len -= bytes;
  52     }
  53     return total_bytes;
  54 }
  55
  56 static void writebuf(int fd, const char *buf, size_t len)
  57 {
  58     while (len > 0) {
  59         ssize_t written;
  60         written = write(fd, buf, len);
  61         if (written < 0 && errno == EINTR)
  62             continue;
  63         g_assert(written >= 0);
  64         buf += written;
  65         len -= written;
  66     }
  67 }
  68
  69 static void log_commit(BlueSkyLog *log)
  70 {
  71     int batchsize = 0;
  72
  73     if (log->fd < 0)
  74         return;
  75
  76     fdatasync(log->fd);
  77
  78     /* Update disk-space usage statistics for the journal file. */
  79     g_atomic_int_add(&log->disk_used, -log->current_log->disk_used);
  80     struct stat statbuf;
  81     if (fstat(log->fd, &statbuf) >= 0) {
  82         /* Convert from 512-byte blocks to 1-kB units */
  83         log->current_log->disk_used = (statbuf.st_blocks + 1) / 2;
  84     }
  85     g_atomic_int_add(&log->disk_used, log->current_log->disk_used);
  86
  87     while (log->committed != NULL) {
  88         BlueSkyCloudLog *item = (BlueSkyCloudLog *)log->committed->data;
  89         g_mutex_lock(item->lock);
  90         bluesky_cloudlog_stats_update(item, -1);
  91         item->pending_write &= ~CLOUDLOG_JOURNAL;
  92         item->location_flags
  93             = (item->location_flags & ~CLOUDLOG_UNCOMMITTED) | CLOUDLOG_JOURNAL;
  94         bluesky_cloudlog_stats_update(item, 1);
  95         g_cond_signal(item->cond);
  96         g_mutex_unlock(item->lock);
  97         log->committed = g_slist_delete_link(log->committed, log->committed);
  98         bluesky_cloudlog_unref(item);
  99         batchsize++;
 100     }
 101
 102     if (bluesky_verbose && batchsize > 1)
 103         g_print("Log batch size: %d\n", batchsize);
 104 }
 105
 106 static gboolean log_open(BlueSkyLog *log)
 107 {
 108     char logname[64];
 109
 110     if (log->fd >= 0) {
 111         log_commit(log);
 112         close(log->fd);
 113         log->seq_num++;
 114         log->fd = -1;
 115     }
 116
 117     if (log->current_log != NULL) {
 118         bluesky_cachefile_unref(log->current_log);
 119         log->current_log = NULL;
 120     }
 121
 122     while (log->fd < 0) {
 123         g_snprintf(logname, sizeof(logname), "journal-%08d", log->seq_num);
 124         log->fd = openat(log->dirfd, logname, O_CREAT|O_WRONLY|O_EXCL, 0600);
 125         if (log->fd < 0 && errno == EEXIST) {
 126             fprintf(stderr, "Log file %s already exists...\n", logname);
 127             log->seq_num++;
 128             continue;
 129         } else if (log->fd < 0) {
 130             fprintf(stderr, "Error opening logfile %s: %m\n", logname);
 131             return FALSE;
 132         }
 133     }
 134
 135     log->current_log = bluesky_cachefile_lookup(log->fs, -1, log->seq_num,
 136                                                 FALSE);
 137     g_assert(log->current_log != NULL);
 138     g_mutex_unlock(log->current_log->lock);
 139
 140     if (ftruncate(log->fd, LOG_SEGMENT_SIZE) < 0) {
 141         fprintf(stderr, "Unable to truncate logfile %s: %m\n", logname);
 142     }
 143     fsync(log->fd);
 144     fsync(log->dirfd);
 145     return TRUE;
 146 }
 147
 148 /* All log writes (at least for a single log) are made by one thread, so we
 149  * don't need to worry about concurrent access to the log file.  Log items to
 150  * write are pulled off a queue (and so may be posted by any thread).
 151  * fdatasync() is used to ensure the log items are stable on disk.
 152  *
 153  * The log is broken up into separate files, roughly of size LOG_SEGMENT_SIZE
 154  * each.  If a log segment is not currently open (log->fd is negative), a new
 155  * one is created.  Log segment filenames are assigned sequentially.
 156  *
 157  * Log replay ought to be implemented later, and ought to set the initial
 158  * sequence number appropriately.
 159  */
 160 static gpointer log_thread(gpointer d)
 161 {
 162     BlueSkyLog *log = (BlueSkyLog *)d;
 163
 164     while (TRUE) {
 165         if (log->fd < 0) {
 166             if (!log_open(log)) {
 167                 return NULL;
 168             }
 169         }
 170
 171         BlueSkyCloudLog *item
 172             = (BlueSkyCloudLog *)g_async_queue_pop(log->queue);
 173         g_mutex_lock(item->lock);
 174         g_assert(item->data != NULL);
 175
 176         /* The item may have already been written to the journal... */
 177         if ((item->location_flags | item->pending_write) & CLOUDLOG_JOURNAL) {
 178             g_mutex_unlock(item->lock);
 179             bluesky_cloudlog_unref(item);
 180             g_atomic_int_add(&item->data_lock_count, -1);
 181             continue;
 182         }
 183
 184         bluesky_cloudlog_stats_update(item, -1);
 185         item->pending_write |= CLOUDLOG_JOURNAL;
 186         bluesky_cloudlog_stats_update(item, 1);
 187
 188         GString *data1 = g_string_new("");
 189         GString *data2 = g_string_new("");
 190         GString *data3 = g_string_new("");
 191         bluesky_serialize_cloudlog(item, data1, data2, data3);
 192
 193         struct log_header header;
 194         struct log_footer footer;
 195         size_t size = sizeof(header) + sizeof(footer);
 196         size += data1->len + data2->len + data3->len;
 197         off_t offset = 0;
 198         if (log->fd >= 0)
 199             offset = lseek(log->fd, 0, SEEK_CUR);
 200
 201         /* Check whether the item would overflow the allocated journal size.
 202          * If so, start a new log segment.  We only allow oversized log
 203          * segments if they contain a single log entry. */
 204         if (offset + size >= LOG_SEGMENT_SIZE && offset > 0) {
 205             log_open(log);
 206             offset = 0;
 207         }
 208
 209         header.magic = GUINT32_TO_LE(HEADER_MAGIC);
 210         header.offset = GUINT32_TO_LE(offset);
 211         header.size1 = GUINT32_TO_LE(data1->len);
 212         header.size2 = GUINT32_TO_LE(data2->len);
 213         header.size3 = GUINT32_TO_LE(data3->len);
 214         header.type = item->type + '0';
 215         header.id = item->id;
 216         header.inum = GUINT64_TO_LE(item->inum);
 217         footer.magic = GUINT32_TO_LE(FOOTER_MAGIC);
 218
 219         uint32_t crc = BLUESKY_CRC32C_SEED;
 220
 221         writebuf(log->fd, (const char *)&header, sizeof(header));
 222         crc = crc32c(crc, (const char *)&header, sizeof(header));
 223
 224         writebuf(log->fd, data1->str, data1->len);
 225         crc = crc32c(crc, data1->str, data1->len);
 226         writebuf(log->fd, data2->str, data2->len);
 227         crc = crc32c(crc, data2->str, data2->len);
 228         writebuf(log->fd, data3->str, data3->len);
 229         crc = crc32c(crc, data3->str, data3->len);
 230
 231         crc = crc32c(crc, (const char *)&footer,
 232                      sizeof(footer) - sizeof(uint32_t));
 233         footer.crc = crc32c_finalize(crc);
 234         writebuf(log->fd, (const char *)&footer, sizeof(footer));
 235
 236         item->log_seq = log->seq_num;
 237         item->log_offset = offset;
 238         item->log_size = size;
 239         item->data_size = item->data->len;
 240
 241         offset += size;
 242
 243         g_string_free(data1, TRUE);
 244         g_string_free(data2, TRUE);
 245         g_string_free(data3, TRUE);
 246
 247         /* Replace the log item's string data with a memory-mapped copy of the
 248          * data, now that it has been written to the log file.  (Even if it
 249          * isn't yet on disk, it should at least be in the page cache and so
 250          * available to memory map.) */
 251         bluesky_string_unref(item->data);
 252         item->data = NULL;
 253         bluesky_cloudlog_fetch(item);
 254
 255         log->committed = g_slist_prepend(log->committed, item);
 256         g_atomic_int_add(&item->data_lock_count, -1);
 257         g_mutex_unlock(item->lock);
 258
 259         /* Force an if there are no other log items currently waiting to be
 260          * written. */
 261         if (g_async_queue_length(log->queue) <= 0)
 262             log_commit(log);
 263     }
 264
 265     return NULL;
 266 }
 267
 268 BlueSkyLog *bluesky_log_new(const char *log_directory)
 269 {
 270     BlueSkyLog *log = g_new0(BlueSkyLog, 1);
 271
 272     log->log_directory = g_strdup(log_directory);
 273     log->fd = -1;
 274     log->seq_num = 0;
 275     log->queue = g_async_queue_new();
 276     log->mmap_lock = g_mutex_new();
 277     log->mmap_cache = g_hash_table_new(g_str_hash, g_str_equal);
 278
 279     /* Determine the highest-numbered log file, so that we can start writing
 280      * out new journal entries at the next sequence number. */
 281     GDir *dir = g_dir_open(log_directory, 0, NULL);
 282     if (dir != NULL) {
 283         const gchar *file;
 284         while ((file = g_dir_read_name(dir)) != NULL) {
 285             if (strncmp(file, "journal-", 8) == 0) {
 286                 log->seq_num = MAX(log->seq_num, atoi(&file[8]) + 1);
 287             }
 288         }
 289         g_dir_close(dir);
 290         g_print("Starting journal at sequence number %d\n", log->seq_num);
 291     }
 292
 293     log->dirfd = open(log->log_directory, O_DIRECTORY);
 294     if (log->dirfd < 0) {
 295         fprintf(stderr, "Unable to open logging directory: %m\n");
 296         return NULL;
 297     }
 298
 299     g_thread_create(log_thread, log, FALSE, NULL);
 300
 301     return log;
 302 }
 303
 304 void bluesky_log_item_submit(BlueSkyCloudLog *item, BlueSkyLog *log)
 305 {
 306     if (!(item->location_flags & CLOUDLOG_JOURNAL)) {
 307         bluesky_cloudlog_ref(item);
 308         item->location_flags |= CLOUDLOG_UNCOMMITTED;
 309         g_atomic_int_add(&item->data_lock_count, 1);
 310         g_async_queue_push(log->queue, item);
 311     }
 312 }
 313
 314 void bluesky_log_finish_all(GList *log_items)
 315 {
 316     while (log_items != NULL) {
 317         BlueSkyCloudLog *item = (BlueSkyCloudLog *)log_items->data;
 318
 319         g_mutex_lock(item->lock);
 320         while ((item->location_flags & CLOUDLOG_UNCOMMITTED))
 321             g_cond_wait(item->cond, item->lock);
 322         g_mutex_unlock(item->lock);
 323         bluesky_cloudlog_unref(item);
 324
 325         log_items = g_list_delete_link(log_items, log_items);
 326     }
 327 }
 328
 329 /* Return a committed cloud log record that can be used as a watermark for how
 330  * much of the journal has been written. */
 331 BlueSkyCloudLog *bluesky_log_get_commit_point(BlueSkyFS *fs)
 332 {
 333     BlueSkyCloudLog *marker = bluesky_cloudlog_new(fs, NULL);
 334     marker->type = LOGTYPE_JOURNAL_MARKER;
 335     marker->data = bluesky_string_new(g_strdup(""), 0);
 336     bluesky_cloudlog_stats_update(marker, 1);
 337     bluesky_cloudlog_sync(marker);
 338
 339     g_mutex_lock(marker->lock);
 340     while ((marker->pending_write & CLOUDLOG_JOURNAL))
 341         g_cond_wait(marker->cond, marker->lock);
 342     g_mutex_unlock(marker->lock);
 343
 344     return marker;
 345 }
 346
 347 void bluesky_log_write_commit_point(BlueSkyFS *fs, BlueSkyCloudLog *marker)
 348 {
 349     BlueSkyCloudLog *commit = bluesky_cloudlog_new(fs, NULL);
 350     commit->type = LOGTYPE_JOURNAL_CHECKPOINT;
 351
 352     uint32_t seq, offset;
 353     seq = GUINT32_TO_LE(marker->log_seq);
 354     offset = GUINT32_TO_LE(marker->log_offset);
 355     GString *loc = g_string_new("");
 356     g_string_append_len(loc, (const gchar *)&seq, sizeof(seq));
 357     g_string_append_len(loc, (const gchar *)&offset, sizeof(offset));
 358     commit->data = bluesky_string_new_from_gstring(loc);
 359     bluesky_cloudlog_stats_update(commit, 1);
 360     bluesky_cloudlog_sync(commit);
 361
 362     g_mutex_lock(commit->lock);
 363     while ((commit->location_flags & CLOUDLOG_UNCOMMITTED))
 364         g_cond_wait(commit->cond, commit->lock);
 365     g_mutex_unlock(commit->lock);
 366
 367     bluesky_cloudlog_unref(marker);
 368     bluesky_cloudlog_unref(commit);
 369 }
 370
 371 /* Memory-map the given log object into memory (read-only) and return a pointer
 372  * to it. */
 373 static int page_size = 0;
 374
 375 void bluesky_cachefile_unref(BlueSkyCacheFile *cachefile)
 376 {
 377     g_atomic_int_add(&cachefile->refcount, -1);
 378 }
 379
 380 static void cloudlog_fetch_start(BlueSkyCacheFile *cachefile);
 381
 382 /* Find the BlueSkyCacheFile object for the given journal or cloud log segment.
 383  * Returns the object in the locked state and with a reference taken. */
 384 BlueSkyCacheFile *bluesky_cachefile_lookup(BlueSkyFS *fs,
 385                                            int clouddir, int log_seq,
 386                                            gboolean start_fetch)
 387 {
 388     if (page_size == 0) {
 389         page_size = getpagesize();
 390     }
 391
 392     BlueSkyLog *log = fs->log;
 393
 394     struct stat statbuf;
 395     char logname[64];
 396     int type;
 397
 398     // A request for a local log file
 399     if (clouddir < 0) {
 400         sprintf(logname, "journal-%08d", log_seq);
 401         type = CLOUDLOG_JOURNAL;
 402     } else {
 403         sprintf(logname, "log-%08d-%08d", clouddir, log_seq);
 404         type = CLOUDLOG_CLOUD;
 405     }
 406
 407     BlueSkyCacheFile *map;
 408     g_mutex_lock(log->mmap_lock);
 409     map = g_hash_table_lookup(log->mmap_cache, logname);
 410
 411     if (map == NULL
 412         && type == CLOUDLOG_JOURNAL
 413         && fstatat(log->dirfd, logname, &statbuf, 0) < 0) {
 414         /* A stale reference to a journal file which doesn't exist any longer
 415          * because it was reclaimed.  Return NULL. */
 416     } else if (map == NULL) {
 417         if (bluesky_verbose)
 418             g_print("Adding cache file %s\n", logname);
 419
 420         map = g_new0(BlueSkyCacheFile, 1);
 421         map->fs = fs;
 422         map->type = type;
 423         map->lock = g_mutex_new();
 424         map->type = type;
 425         g_mutex_lock(map->lock);
 426         map->cond = g_cond_new();
 427         map->filename = g_strdup(logname);
 428         map->log_dir = clouddir;
 429         map->log_seq = log_seq;
 430         map->log = log;
 431         g_atomic_int_set(&map->mapcount, 0);
 432         g_atomic_int_set(&map->refcount, 0);
 433         map->items = bluesky_rangeset_new();
 434
 435         g_hash_table_insert(log->mmap_cache, map->filename, map);
 436
 437         int fd = openat(log->dirfd, logname, O_WRONLY | O_CREAT, 0600);
 438         if (fd >= 0) {
 439             ftruncate(fd, 5 << 20);     // FIXME
 440             close(fd);
 441         }
 442     } else {
 443         g_mutex_lock(map->lock);
 444     }
 445
 446
 447     /* If the log file is stored in the cloud and has not been fully fetched,
 448      * we may need to initiate a fetch now. */
 449     if (clouddir >= 0 && start_fetch && !map->complete && !map->fetching)
 450         cloudlog_fetch_start(map);
 451
 452     g_mutex_unlock(log->mmap_lock);
 453     if (map != NULL)
 454         g_atomic_int_inc(&map->refcount);
 455     return map;
 456 }
 457
 458 static void robust_pwrite(int fd, const char *buf, ssize_t count, off_t offset)
 459 {
 460     while (count > 0) {
 461         ssize_t written = pwrite(fd, buf, count, offset);
 462         if (written < 0) {
 463             if (errno == EINTR)
 464                 continue;
 465             g_warning("pwrite failure: %m");
 466             return;
 467         }
 468         buf += written;
 469         count -= written;
 470         offset += written;
 471     }
 472 }
 473
 474 static void cloudlog_partial_fetch_complete(BlueSkyStoreAsync *async,
 475                                             BlueSkyCacheFile *cachefile);
 476
 477 static void cloudlog_partial_fetch_start(BlueSkyCacheFile *cachefile,
 478                                          size_t offset, size_t length)
 479 {
 480     g_atomic_int_inc(&cachefile->refcount);
 481     if (bluesky_verbose)
 482         g_print("Starting partial fetch of %s from cloud (%zd + %zd)\n",
 483                 cachefile->filename, offset, length);
 484     BlueSkyStoreAsync *async = bluesky_store_async_new(cachefile->fs->store);
 485     async->op = STORE_OP_GET;
 486     async->key = g_strdup(cachefile->filename);
 487     async->start = offset;
 488     async->len = length;
 489     async->profile = bluesky_profile_get();
 490     bluesky_store_async_add_notifier(async,
 491                                      (GFunc)cloudlog_partial_fetch_complete,
 492                                      cachefile);
 493     bluesky_store_async_submit(async);
 494     bluesky_store_async_unref(async);
 495 }
 496
 497 static void cloudlog_partial_fetch_complete(BlueSkyStoreAsync *async,
 498                                             BlueSkyCacheFile *cachefile)
 499 {
 500     if (bluesky_verbose || async->result != 0)
 501         g_print("Fetch of %s from cloud complete, status = %d\n",
 502                 async->key, async->result);
 503
 504     g_mutex_lock(cachefile->lock);
 505     if (async->result >= 0) {
 506         if (async->len == 0) {
 507             if (bluesky_verbose)
 508                 g_print("Complete object was fetched.\n");
 509             cachefile->complete = TRUE;
 510         }
 511
 512         /* Descrypt items fetched and write valid items out to the local log,
 513          * but only if they do not overlap existing objects.  This will protect
 514          * against an attack by the cloud provider where one valid object is
 515          * moved to another offset and used to overwrite data that we already
 516          * have fetched. */
 517         BlueSkyRangeset *items = bluesky_rangeset_new();
 518         int fd = openat(cachefile->log->dirfd, cachefile->filename, O_WRONLY);
 519         if (fd >= 0) {
 520             gboolean allow_unauth;
 521             async->data = bluesky_string_dup(async->data);
 522             allow_unauth = cachefile->log_dir == BLUESKY_CLOUD_DIR_CLEANER;
 523             bluesky_cloudlog_decrypt(async->data->data, async->data->len,
 524                                      cachefile->fs->keys, items, allow_unauth);
 525             uint64_t item_offset = 0;
 526             while (TRUE) {
 527                 const BlueSkyRangesetItem *item;
 528                 item = bluesky_rangeset_lookup_next(items, item_offset);
 529                 if (item == NULL)
 530                     break;
 531                 if (bluesky_verbose) {
 532                     g_print("  item offset from range request: %d\n",
 533                             (int)(item->start + async->start));
 534                 }
 535                 if (bluesky_rangeset_insert(cachefile->items,
 536                                             async->start + item->start,
 537                                             item->length, item->data))
 538                 {
 539                     robust_pwrite(fd, async->data->data + item->start,
 540                                   item->length, async->start + item->start);
 541                 } else {
 542                     g_print("    item overlaps existing data!\n");
 543                 }
 544                 item_offset = item->start + 1;
 545             }
 546             /* TODO: Iterate over items and merge into cached file. */
 547             close(fd);
 548         } else {
 549             g_warning("Unable to open and write to cache file %s: %m",
 550                       cachefile->filename);
 551         }
 552
 553         bluesky_rangeset_free(items);
 554     } else {
 555         g_print("Error fetching %s from cloud, retrying...\n", async->key);
 556         cloudlog_partial_fetch_start(cachefile, async->start, async->len);
 557     }
 558
 559     /* Update disk-space usage statistics, since the writes above may have
 560      * consumed more space. */
 561     g_atomic_int_add(&cachefile->log->disk_used, -cachefile->disk_used);
 562     struct stat statbuf;
 563     if (fstatat(cachefile->log->dirfd, cachefile->filename, &statbuf, 0) >= 0) {
 564         /* Convert from 512-byte blocks to 1-kB units */
 565         cachefile->disk_used = (statbuf.st_blocks + 1) / 2;
 566     }
 567     g_atomic_int_add(&cachefile->log->disk_used, cachefile->disk_used);
 568
 569     bluesky_cachefile_unref(cachefile);
 570     g_cond_broadcast(cachefile->cond);
 571     g_mutex_unlock(cachefile->lock);
 572 }
 573
 574 static void cloudlog_fetch_start(BlueSkyCacheFile *cachefile)
 575 {
 576     g_atomic_int_inc(&cachefile->refcount);
 577     cachefile->fetching = TRUE;
 578     if (bluesky_verbose)
 579         g_print("Starting fetch of %s from cloud\n", cachefile->filename);
 580     BlueSkyStoreAsync *async = bluesky_store_async_new(cachefile->fs->store);
 581     async->op = STORE_OP_GET;
 582     async->key = g_strdup(cachefile->filename);
 583     async->profile = bluesky_profile_get();
 584     bluesky_store_async_add_notifier(async,
 585                                      (GFunc)cloudlog_partial_fetch_complete,
 586                                      cachefile);
 587     bluesky_store_async_submit(async);
 588     bluesky_store_async_unref(async);
 589 }
 590
 591 /* Map and return a read-only version of a byte range from a cached file.  The
 592  * CacheFile object must be locked. */
 593 BlueSkyRCStr *bluesky_cachefile_map_raw(BlueSkyCacheFile *cachefile,
 594                                         off_t offset, size_t size)
 595 {
 596     cachefile->atime = bluesky_get_current_time();
 597
 598     /* Easy case: the needed data is already in memory */
 599     if (cachefile->addr != NULL && offset + size <= cachefile->len)
 600         return bluesky_string_new_from_mmap(cachefile, offset, size);
 601
 602     int fd = openat(cachefile->log->dirfd, cachefile->filename, O_RDONLY);
 603     if (fd < 0) {
 604         fprintf(stderr, "Error opening logfile %s: %m\n",
 605                 cachefile->filename);
 606         return NULL;
 607     }
 608
 609     off_t length = lseek(fd, 0, SEEK_END);
 610     if (offset + size > length) {
 611         close(fd);
 612         return NULL;
 613     }
 614
 615     /* File is not mapped in memory.  Map the entire file in, then return a
 616      * pointer to just the required data. */
 617     if (cachefile->addr == NULL) {
 618         cachefile->addr = (const char *)mmap(NULL, length, PROT_READ,
 619                                              MAP_SHARED, fd, 0);
 620         cachefile->len = length;
 621         g_atomic_int_inc(&cachefile->refcount);
 622
 623         close(fd);
 624         return bluesky_string_new_from_mmap(cachefile, offset, size);
 625     }
 626
 627     /* Otherwise, the file was mapped in but doesn't cover the data we need.
 628      * This shouldn't happen much, if at all, but if it does just read the data
 629      * we need directly from the file.  We lose memory-management benefits of
 630      * using mmapped data, but otherwise this works. */
 631     char *buf = g_malloc(size);
 632     size_t actual_size = readbuf(fd, buf, size);
 633     close(fd);
 634     if (actual_size != size) {
 635         g_free(buf);
 636         return NULL;
 637     } else {
 638         return bluesky_string_new(buf, size);
 639     }
 640 }
 641
 642 /* The arguments are mostly straightforward.  log_dir is -1 for access from the
 643  * journal, and non-negative for access to a cloud log segment.  map_data
 644  * should be TRUE for the case that are mapping just the data of an item where
 645  * we have already parsed the item headers; this surpresses the error when the
 646  * access is not to the first bytes of the item. */
 647 BlueSkyRCStr *bluesky_log_map_object(BlueSkyCloudLog *item, gboolean map_data)
 648 {
 649     BlueSkyFS *fs = item->fs;
 650     BlueSkyCacheFile *map = NULL;
 651     BlueSkyRCStr *str = NULL;
 652     int location = 0;
 653     size_t file_offset = 0, file_size = 0;
 654     gboolean range_request = bluesky_options.full_segment_fetches
 655                               ? FALSE : TRUE;
 656
 657     if (page_size == 0) {
 658         page_size = getpagesize();
 659     }
 660
 661     bluesky_cloudlog_stats_update(item, -1);
 662
 663     /* First, check to see if the journal still contains a copy of the item and
 664      * if so use that. */
 665     if ((item->location_flags | item->pending_write) & CLOUDLOG_JOURNAL) {
 666         map = bluesky_cachefile_lookup(fs, -1, item->log_seq, TRUE);
 667         if (map != NULL) {
 668             location = CLOUDLOG_JOURNAL;
 669             file_offset = item->log_offset;
 670             file_size = item->log_size;
 671         }
 672     }
 673
 674     if (location == 0 && (item->location_flags & CLOUDLOG_CLOUD)) {
 675         item->location_flags &= ~CLOUDLOG_JOURNAL;
 676         map = bluesky_cachefile_lookup(fs,
 677                                        item->location.directory,
 678                                        item->location.sequence,
 679                                        !range_request);
 680         if (map == NULL) {
 681             g_warning("Unable to remap cloud log segment!");
 682             goto exit1;
 683         }
 684         location = CLOUDLOG_CLOUD;
 685         file_offset = item->location.offset;
 686         file_size = item->location.size;
 687     }
 688
 689     /* Log segments fetched from the cloud might only be partially-fetched.
 690      * Check whether the object we are interested in is available. */
 691     if (location == CLOUDLOG_CLOUD) {
 692         while (TRUE) {
 693             const BlueSkyRangesetItem *rangeitem;
 694             rangeitem = bluesky_rangeset_lookup(map->items, file_offset);
 695             if (rangeitem != NULL && (rangeitem->start != file_offset
 696                                       || rangeitem->length != file_size)) {
 697                 g_warning("log-%d: Item offset %zd seems to be invalid!",
 698                           (int)item->location.sequence, file_offset);
 699                 goto exit2;
 700             }
 701             if (rangeitem == NULL) {
 702                 if (bluesky_verbose) {
 703                     g_print("Item at offset 0x%zx not available, need to fetch.\n",
 704                             file_offset);
 705                 }
 706                 if (range_request) {
 707                     uint64_t start = file_offset, length = file_size, end;
 708                     if (map->prefetches != NULL)
 709                         bluesky_rangeset_get_extents(map->prefetches,
 710                                                      &start, &length);
 711                     start = MIN(start, file_offset);
 712                     end = MAX(start + length, file_offset + file_size);
 713                     length = end - start;
 714                     cloudlog_partial_fetch_start(map, start, length);
 715                     if (map->prefetches != NULL) {
 716                         bluesky_rangeset_free(map->prefetches);
 717                         map->prefetches = NULL;
 718                     }
 719                 }
 720                 g_cond_wait(map->cond, map->lock);
 721             } else if (rangeitem->start == file_offset
 722                        && rangeitem->length == file_size) {
 723                 if (bluesky_verbose)
 724                     g_print("Item %zd now available.\n", file_offset);
 725                 break;
 726             }
 727         }
 728     }
 729
 730     if (map_data) {
 731         if (location == CLOUDLOG_JOURNAL)
 732             file_offset += sizeof(struct log_header);
 733         else
 734             file_offset += sizeof(struct cloudlog_header);
 735
 736         file_size = item->data_size;
 737     }
 738     str = bluesky_cachefile_map_raw(map, file_offset, file_size);
 739
 740 exit2:
 741     bluesky_cachefile_unref(map);
 742     g_mutex_unlock(map->lock);
 743 exit1:
 744     bluesky_cloudlog_stats_update(item, 1);
 745     return str;
 746 }
 747
 748 void bluesky_mmap_unref(BlueSkyCacheFile *mmap)
 749 {
 750     if (mmap == NULL)
 751         return;
 752
 753     if (g_atomic_int_dec_and_test(&mmap->mapcount)) {
 754         g_mutex_lock(mmap->lock);
 755         if (mmap->addr != NULL && g_atomic_int_get(&mmap->mapcount) == 0) {
 756             if (bluesky_verbose)
 757                 g_print("Unmapped log segment %d...\n", mmap->log_seq);
 758             munmap((void *)mmap->addr, mmap->len);
 759             mmap->addr = NULL;
 760             g_atomic_int_add(&mmap->refcount, -1);
 761         }
 762         g_mutex_unlock(mmap->lock);
 763     }
 764     g_assert(g_atomic_int_get(&mmap->mapcount) >= 0);
 765 }
 766
 767 /******************************* JOURNAL REPLAY *******************************
 768  * The journal replay code is used to recover filesystem state after a
 769  * filesystem restart.  We first look for the most recent commit record in the
 770  * journal, which indicates the point before which all data in the journal has
 771  * also been committed to the cloud.  Then, we read in all data in the log past
 772  * that point.
 773  */
 774 static GList *directory_contents(const char *dirname)
 775 {
 776     GList *contents = NULL;
 777     GDir *dir = g_dir_open(dirname, 0, NULL);
 778     if (dir == NULL) {
 779         g_warning("Unable to open journal directory: %s", dirname);
 780         return NULL;
 781     }
 782
 783     const gchar *file;
 784     while ((file = g_dir_read_name(dir)) != NULL) {
 785         if (strncmp(file, "journal-", 8) == 0)
 786             contents = g_list_prepend(contents, g_strdup(file));
 787     }
 788     g_dir_close(dir);
 789
 790     contents = g_list_sort(contents, (GCompareFunc)strcmp);
 791
 792     return contents;
 793 }
 794
 795 static gboolean validate_journal_item(const char *buf, size_t len, off_t offset)
 796 {
 797     const struct log_header *header;
 798     const struct log_footer *footer;
 799
 800     if (offset + sizeof(struct log_header) + sizeof(struct log_footer) > len)
 801         return FALSE;
 802
 803     header = (const struct log_header *)(buf + offset);
 804     if (GUINT32_FROM_LE(header->magic) != HEADER_MAGIC)
 805         return FALSE;
 806     if (GUINT32_FROM_LE(header->offset) != offset)
 807         return FALSE;
 808     size_t size = GUINT32_FROM_LE(header->size1)
 809                    + GUINT32_FROM_LE(header->size2)
 810                    + GUINT32_FROM_LE(header->size3);
 811
 812     off_t footer_offset = offset + sizeof(struct log_header) + size;
 813     if (footer_offset + sizeof(struct log_footer) > len)
 814         return FALSE;
 815     footer = (const struct log_footer *)(buf + footer_offset);
 816
 817     if (GUINT32_FROM_LE(footer->magic) != FOOTER_MAGIC)
 818         return FALSE;
 819
 820     uint32_t crc = crc32c(BLUESKY_CRC32C_SEED, buf + offset,
 821                           sizeof(struct log_header) + sizeof(struct log_footer)
 822                           + size);
 823     if (crc != BLUESKY_CRC32C_VALIDATOR) {
 824         g_warning("Journal entry failed to validate: CRC %08x != %08x",
 825                   crc, BLUESKY_CRC32C_VALIDATOR);
 826         return FALSE;
 827     }
 828
 829     return TRUE;
 830 }
 831
 832 /* Scan through a journal segment to extract correctly-written items (those
 833  * that pass sanity checks and have a valid checksum). */
 834 static void bluesky_replay_scan_journal(const char *buf, size_t len,
 835                                         uint32_t *seq, uint32_t *start_offset)
 836 {
 837     const struct log_header *header;
 838     off_t offset = 0;
 839
 840     while (validate_journal_item(buf, len, offset)) {
 841         header = (const struct log_header *)(buf + offset);
 842         size_t size = GUINT32_FROM_LE(header->size1)
 843                        + GUINT32_FROM_LE(header->size2)
 844                        + GUINT32_FROM_LE(header->size3);
 845
 846         if (header->type - '0' == LOGTYPE_JOURNAL_CHECKPOINT) {
 847             const uint32_t *data = (const uint32_t *)((const char *)header + sizeof(struct log_header));
 848             *seq = GUINT32_FROM_LE(data[0]);
 849             *start_offset = GUINT32_FROM_LE(data[1]);
 850         }
 851
 852         offset += sizeof(struct log_header) + size + sizeof(struct log_footer);
 853     }
 854 }
 855
 856 static void reload_item(BlueSkyCloudLog *log_item,
 857                         const char *data,
 858                         size_t len1, size_t len2, size_t len3)
 859 {
 860     BlueSkyFS *fs = log_item->fs;
 861     /*const char *data1 = data;*/
 862     const BlueSkyCloudID *data2
 863         = (const BlueSkyCloudID *)(data + len1);
 864     /*const BlueSkyCloudPointer *data3
 865         = (const BlueSkyCloudPointer *)(data + len1 + len2);*/
 866
 867     bluesky_cloudlog_stats_update(log_item, -1);
 868     bluesky_string_unref(log_item->data);
 869     log_item->data = NULL;
 870     log_item->location_flags = CLOUDLOG_JOURNAL;
 871     bluesky_cloudlog_stats_update(log_item, 1);
 872
 873     BlueSkyCloudID id0;
 874     memset(&id0, 0, sizeof(id0));
 875
 876     int link_count = len2 / sizeof(BlueSkyCloudID);
 877     GArray *new_links = g_array_new(FALSE, TRUE, sizeof(BlueSkyCloudLog *));
 878     for (int i = 0; i < link_count; i++) {
 879         BlueSkyCloudID id = data2[i];
 880         BlueSkyCloudLog *ref = NULL;
 881         if (memcmp(&id, &id0, sizeof(BlueSkyCloudID)) != 0) {
 882             g_mutex_lock(fs->lock);
 883             ref = g_hash_table_lookup(fs->locations, &id);
 884             if (ref != NULL) {
 885                 bluesky_cloudlog_ref(ref);
 886             }
 887             g_mutex_unlock(fs->lock);
 888         }
 889         g_array_append_val(new_links, ref);
 890     }
 891
 892     for (int i = 0; i < log_item->links->len; i++) {
 893         BlueSkyCloudLog *c = g_array_index(log_item->links,
 894                                            BlueSkyCloudLog *, i);
 895         bluesky_cloudlog_unref(c);
 896     }
 897     g_array_unref(log_item->links);
 898     log_item->links = new_links;
 899 }
 900
 901 static void bluesky_replay_scan_journal2(BlueSkyFS *fs, GList **objects,
 902                                          int log_seq, int start_offset,
 903                                          const char *buf, size_t len)
 904 {
 905     const struct log_header *header;
 906     off_t offset = start_offset;
 907
 908     while (validate_journal_item(buf, len, offset)) {
 909         header = (const struct log_header *)(buf + offset);
 910         g_print("In replay found valid item at offset %zd\n", offset);
 911         size_t size = GUINT32_FROM_LE(header->size1)
 912                        + GUINT32_FROM_LE(header->size2)
 913                        + GUINT32_FROM_LE(header->size3);
 914
 915         BlueSkyCloudLog *log_item = bluesky_cloudlog_get(fs, header->id);
 916         g_mutex_lock(log_item->lock);
 917         *objects = g_list_prepend(*objects, log_item);
 918
 919         log_item->inum = GUINT64_FROM_LE(header->inum);
 920         reload_item(log_item, buf + offset + sizeof(struct log_header),
 921                     GUINT32_FROM_LE(header->size1),
 922                     GUINT32_FROM_LE(header->size2),
 923                     GUINT32_FROM_LE(header->size3));
 924         log_item->log_seq = log_seq;
 925         log_item->log_offset = offset + sizeof(struct log_header);
 926         log_item->log_size = header->size1;
 927
 928         bluesky_string_unref(log_item->data);
 929         log_item->data = bluesky_string_new(g_memdup(buf + offset + sizeof(struct log_header), GUINT32_FROM_LE(header->size1)), GUINT32_FROM_LE(header->size1));
 930
 931         /* For any inodes which were read from the journal, deserialize the
 932          * inode information, overwriting any old inode data. */
 933         if (header->type - '0' == LOGTYPE_INODE) {
 934             uint64_t inum = GUINT64_FROM_LE(header->inum);
 935             BlueSkyInode *inode;
 936             g_mutex_lock(fs->lock);
 937             inode = (BlueSkyInode *)g_hash_table_lookup(fs->inodes, &inum);
 938             if (inode == NULL) {
 939                 inode = bluesky_new_inode(inum, fs, BLUESKY_PENDING);
 940                 inode->change_count = 0;
 941                 bluesky_insert_inode(fs, inode);
 942             }
 943             g_mutex_lock(inode->lock);
 944             bluesky_inode_free_resources(inode);
 945             if (!bluesky_deserialize_inode(inode, log_item))
 946                 g_print("Error deserializing inode %"PRIu64"\n", inum);
 947             fs->next_inum = MAX(fs->next_inum, inum + 1);
 948             bluesky_list_unlink(&fs->accessed_list, inode->accessed_list);
 949             inode->accessed_list = bluesky_list_prepend(&fs->accessed_list, inode);
 950             bluesky_list_unlink(&fs->dirty_list, inode->dirty_list);
 951             inode->dirty_list = bluesky_list_prepend(&fs->dirty_list, inode);
 952             bluesky_list_unlink(&fs->unlogged_list, inode->unlogged_list);
 953             inode->unlogged_list = NULL;
 954             inode->change_cloud = inode->change_commit;
 955             bluesky_cloudlog_ref(log_item);
 956             bluesky_cloudlog_unref(inode->committed_item);
 957             inode->committed_item = log_item;
 958             g_mutex_unlock(inode->lock);
 959             g_mutex_unlock(fs->lock);
 960         }
 961         bluesky_string_unref(log_item->data);
 962         log_item->data = NULL;
 963         g_mutex_unlock(log_item->lock);
 964
 965         offset += sizeof(struct log_header) + size + sizeof(struct log_footer);
 966     }
 967 }
 968
 969 void bluesky_replay(BlueSkyFS *fs)
 970 {
 971     BlueSkyLog *log = fs->log;
 972     GList *logfiles = directory_contents(log->log_directory);
 973
 974     /* Scan through log files in reverse order to find the most recent commit
 975      * record. */
 976     logfiles = g_list_reverse(logfiles);
 977     uint32_t seq_num = 0, start_offset = 0;
 978     while (logfiles != NULL) {
 979         char *filename = g_strdup_printf("%s/%s", log->log_directory,
 980                                          (char *)logfiles->data);
 981         g_print("Scanning file %s\n", filename);
 982         GMappedFile *map = g_mapped_file_new(filename, FALSE, NULL);
 983         if (map == NULL) {
 984             g_warning("Mapping logfile %s failed!\n", filename);
 985         } else {
 986             bluesky_replay_scan_journal(g_mapped_file_get_contents(map),
 987                                         g_mapped_file_get_length(map),
 988                                         &seq_num, &start_offset);
 989             g_mapped_file_unref(map);
 990         }
 991         g_free(filename);
 992
 993         g_free(logfiles->data);
 994         logfiles = g_list_delete_link(logfiles, logfiles);
 995         if (seq_num != 0 || start_offset != 0)
 996             break;
 997     }
 998     g_list_foreach(logfiles, (GFunc)g_free, NULL);
 999     g_list_free(logfiles);
1000
1001     /* Now, scan forward starting from the given point in the log to
1002      * reconstruct all filesystem state.  As we reload objects we hold a
1003      * reference to each loaded object.  At the end we free all these
1004      * references, so that any objects which were not linked into persistent
1005      * filesystem data structures are freed. */
1006     GList *objects = NULL;
1007     while (TRUE) {
1008         char *filename = g_strdup_printf("%s/journal-%08d",
1009                                          log->log_directory, seq_num);
1010         g_print("Replaying file %s from offset %d\n", filename, start_offset);
1011         GMappedFile *map = g_mapped_file_new(filename, FALSE, NULL);
1012         g_free(filename);
1013         if (map == NULL) {
1014             g_warning("Mapping logfile failed, assuming end of journal\n");
1015             break;
1016         }
1017
1018         bluesky_replay_scan_journal2(fs, &objects, seq_num, start_offset,
1019                                      g_mapped_file_get_contents(map),
1020                                      g_mapped_file_get_length(map));
1021         g_mapped_file_unref(map);
1022         seq_num++;
1023         start_offset = 0;
1024     }
1025
1026     while (objects != NULL) {
1027         bluesky_cloudlog_unref((BlueSkyCloudLog *)objects->data);
1028         objects = g_list_delete_link(objects, objects);
1029     }
1030 }