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