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