Improve the reading back of objects committed to the journal.
authorMichael Vrable <mvrable@cs.ucsd.edu>
Tue, 3 Aug 2010 21:10:21 +0000 (14:10 -0700)
committerMichael Vrable <mvrable@cs.ucsd.edu>
Tue, 3 Aug 2010 21:10:21 +0000 (14:10 -0700)
Implement a cache of memory-mapped log files so that when multiple objects
are requested we can re-use the mapping.  Make log files fixed sizes (call
ftruncate when opening the log file) so the entire thing can be memory
mapped at the start.

bluesky/bluesky-private.h
bluesky/file.c
bluesky/log.c
bluesky/util.c

index ad8dea1..2932417 100644 (file)
@@ -241,8 +241,13 @@ uint32_t crc32c_finalize(uint32_t crc);
 struct _BlueSkyLog {
     char *log_directory;
     GAsyncQueue *queue;
-    int fd;
+    int fd, dirfd;
     int seq_num;
+    GSList *committed;
+
+    /* Cache of log segments which have been memory-mapped. */
+    GMutex *mmap_lock;
+    GHashTable *mmap_cache;
 };
 
 BlueSkyLog *bluesky_log_new(const char *log_directory);
index cb9d5f0..34e103f 100644 (file)
@@ -231,6 +231,7 @@ void bluesky_block_fetch(BlueSkyInode *inode, BlueSkyBlock *block,
     bluesky_string_ref(block->data);
     g_mutex_unlock(block->cloudref->lock);
     block->type = BLUESKY_BLOCK_CACHED;
+    g_atomic_int_add(&inode->fs->cache_total, 1);
 }
 
 /* Write the given block to cloud-backed storage and mark it clean. */
index 152f598..9b4b62b 100644 (file)
@@ -66,6 +66,61 @@ static void writebuf(int fd, const char *buf, size_t len)
     }
 }
 
+static void log_commit(BlueSkyLog *log)
+{
+    int batchsize = 0;
+
+    if (log->fd < 0)
+        return;
+
+    fdatasync(log->fd);
+    while (log->committed != NULL) {
+        BlueSkyCloudLog *item = (BlueSkyCloudLog *)log->committed->data;
+        g_mutex_lock(item->lock);
+        item->pending_write &= ~CLOUDLOG_JOURNAL;
+        item->location_flags |= CLOUDLOG_JOURNAL;
+        g_cond_signal(item->cond);
+        g_mutex_unlock(item->lock);
+        log->committed = g_slist_delete_link(log->committed, log->committed);
+        batchsize++;
+    }
+
+    if (bluesky_verbose && batchsize > 1)
+        g_print("Log batch size: %d\n", batchsize);
+}
+
+static gboolean log_open(BlueSkyLog *log)
+{
+    char logname[64];
+
+    if (log->fd >= 0) {
+        log_commit(log);
+        close(log->fd);
+        log->seq_num++;
+        log->fd = -1;
+    }
+
+    while (log->fd < 0) {
+        g_snprintf(logname, sizeof(logname), "log-%08d", log->seq_num);
+        log->fd = openat(log->dirfd, logname, O_CREAT|O_WRONLY|O_EXCL, 0600);
+        if (log->fd < 0 && errno == EEXIST) {
+            fprintf(stderr, "Log file %s already exists...\n", logname);
+            log->seq_num++;
+            continue;
+        } else if (log->fd < 0) {
+            fprintf(stderr, "Error opening logfile %s: %m\n", logname);
+            return FALSE;
+        }
+    }
+
+    if (ftruncate(log->fd, LOG_SEGMENT_SIZE) < 0) {
+        fprintf(stderr, "Unable to truncate logfile %s: %m\n", logname);
+    }
+    fsync(log->fd);
+    fsync(log->dirfd);
+    return TRUE;
+}
+
 /* All log writes (at least for a single log) are made by one thread, so we
  * don't need to worry about concurrent access to the log file.  Log items to
  * write are pulled off a queue (and so may be posted by any thread).
@@ -82,33 +137,11 @@ static gpointer log_thread(gpointer d)
 {
     BlueSkyLog *log = (BlueSkyLog *)d;
 
-    /* If there are multiple log items to write, we may write more than one
-     * before calling fsync().  The committed list is used to track all the
-     * items that should be marked as committed once that final fsync() is
-     * done. */
-    GSList *committed = NULL;
-
-    int dirfd = open(log->log_directory, O_DIRECTORY);
-    if (dirfd < 0) {
-        fprintf(stderr, "Unable to open logging directory: %m\n");
-        return NULL;
-    }
-
     while (TRUE) {
         if (log->fd < 0) {
-            char logfile[64];
-            g_snprintf(logfile, sizeof(logfile), "log-%08d", log->seq_num);
-            log->fd = openat(dirfd, logfile, O_CREAT|O_WRONLY|O_EXCL, 0600);
-            if (log->fd < 0 && errno == EEXIST) {
-                fprintf(stderr, "Log file %s already exists...\n", logfile);
-                log->seq_num++;
-                continue;
-            } else if (log->fd < 0) {
-                fprintf(stderr, "Error opening logfile %s: %m\n", logfile);
+            if (!log_open(log)) {
                 return NULL;
             }
-            fsync(log->fd);
-            fsync(dirfd);
         }
 
         BlueSkyCloudLog *item
@@ -116,6 +149,7 @@ static gpointer log_thread(gpointer d)
         g_mutex_lock(item->lock);
         g_assert(item->data != NULL);
 
+        /* The item may have already been written to the journal... */
         if ((item->location_flags | item->pending_write) & CLOUDLOG_JOURNAL) {
             g_mutex_unlock(item->lock);
             bluesky_cloudlog_unref(item);
@@ -124,12 +158,23 @@ static gpointer log_thread(gpointer d)
 
         item->pending_write |= CLOUDLOG_JOURNAL;
 
-        off_t logsize = lseek(log->fd, 0, SEEK_CUR);
         struct log_header header;
         struct log_footer footer;
+        size_t size = sizeof(header) + sizeof(footer) + item->data->len;
+        off_t offset = 0;
+        if (log->fd >= 0)
+            offset = lseek(log->fd, 0, SEEK_CUR);
+
+        /* Check whether the item would overflow the allocated journal size.
+         * If so, start a new log segment.  We only allow oversized log
+         * segments if they contain a single log entry. */
+        if (offset + size >= LOG_SEGMENT_SIZE && offset > 0) {
+            log_open(log);
+            offset = 0;
+        }
 
         header.magic = GUINT32_TO_LE(HEADER_MAGIC);
-        header.offset = GUINT64_TO_LE(logsize);
+        header.offset = GUINT64_TO_LE(offset);
         header.size = GUINT32_TO_LE(item->data->len);
         header.id = item->id;
         footer.magic = GUINT32_TO_LE(FOOTER_MAGIC);
@@ -148,42 +193,18 @@ static gpointer log_thread(gpointer d)
         writebuf(log->fd, (const char *)&footer, sizeof(footer));
 
         item->log_seq = log->seq_num;
-        item->log_offset = logsize + sizeof(header);
+        item->log_offset = offset + sizeof(header);
         item->log_size = item->data->len;
 
-        logsize += sizeof(header) + sizeof(footer) + item->data->len;
+        offset += sizeof(header) + sizeof(footer) + item->data->len;
 
-        committed  = g_slist_prepend(committed, item);
+        log->committed  = g_slist_prepend(log->committed, item);
         g_mutex_unlock(item->lock);
 
-        /* Force an fsync either if we will be closing this log segment and
-         * opening a new file, or if there are no other log items currently
-         * waiting to be written. */
-
-        if (logsize >= LOG_SEGMENT_SIZE
-            || g_async_queue_length(log->queue) <= 0)
-        {
-            int batchsize = 0;
-            fdatasync(log->fd);
-            while (committed != NULL) {
-                item = (BlueSkyCloudLog *)committed->data;
-                g_mutex_lock(item->lock);
-                item->pending_write &= ~CLOUDLOG_JOURNAL;
-                item->location_flags |= CLOUDLOG_JOURNAL;
-                g_cond_signal(item->cond);
-                g_mutex_unlock(item->lock);
-                committed = g_slist_delete_link(committed, committed);
-                batchsize++;
-            }
-            /* if (batchsize > 1)
-                g_print("Log batch size: %d\n", batchsize); */
-        }
-
-        if (logsize < 0 || logsize >= LOG_SEGMENT_SIZE) {
-            close(log->fd);
-            log->fd = -1;
-            log->seq_num++;
-        }
+        /* Force an if there are no other log items currently waiting to be
+         * written. */
+        if (g_async_queue_length(log->queue) <= 0)
+            log_commit(log);
     }
 
     return NULL;
@@ -197,6 +218,14 @@ BlueSkyLog *bluesky_log_new(const char *log_directory)
     log->fd = -1;
     log->seq_num = 0;
     log->queue = g_async_queue_new();
+    log->mmap_lock = g_mutex_new();
+    log->mmap_cache = g_hash_table_new(NULL, NULL);
+
+    log->dirfd = open(log->log_directory, O_DIRECTORY);
+    if (log->dirfd < 0) {
+        fprintf(stderr, "Unable to open logging directory: %m\n");
+        return NULL;
+    }
 
     g_thread_create(log_thread, log, FALSE, NULL);
 
@@ -225,8 +254,7 @@ void bluesky_log_finish_all(GList *log_items)
 }
 
 /* Memory-map the given log object into memory (read-only) and return a pointer
- * to it.  FIXME: Use some type of cache, map entire log segments, and use
- * reference counting? */
+ * to it. */
 static int page_size = 0;
 
 BlueSkyRCStr *bluesky_log_map_object(BlueSkyLog *log,
@@ -236,44 +264,35 @@ BlueSkyRCStr *bluesky_log_map_object(BlueSkyLog *log,
         page_size = getpagesize();
     }
 
-    int dirfd = open(log->log_directory, O_DIRECTORY);
-    if (dirfd < 0) {
-        fprintf(stderr, "Unable to open logging directory: %m\n");
-        return NULL;
-    }
+    BlueSkyMmap *map;
+    g_mutex_lock(log->mmap_lock);
+    map = g_hash_table_lookup(log->mmap_cache, GINT_TO_POINTER(log_seq));
 
-    char logfile[64];
-    g_snprintf(logfile, sizeof(logfile), "log-%08d", log_seq);
-    int fd = openat(dirfd, logfile, O_RDONLY);
-    close(dirfd);
+    if (map == NULL) {
+        char logname[64];
+        g_snprintf(logname, sizeof(logname), "log-%08d", log_seq);
+        int fd = openat(log->dirfd, logname, O_RDONLY);
 
-    if (fd < 0) {
-        fprintf(stderr, "Error opening logfile %s: %m\n", logfile);
-        return NULL;
-    }
+        if (fd < 0) {
+            fprintf(stderr, "Error opening logfile %s: %m\n", logname);
+            g_mutex_unlock(log->mmap_lock);
+            return NULL;
+        }
+
+        map = g_new0(BlueSkyMmap, 1);
 
-    off_t off_start, off_end;
-    off_start = log_offset;
-    off_end = off_start + log_size;
-    off_start &= ~(page_size - 1);
-    off_end = (off_end + (page_size - 1)) & (page_size - 1);
+        off_t length = lseek(fd, 0, SEEK_END);
+        map->addr = (const char *)mmap(NULL, length, PROT_READ, MAP_SHARED,
+                                       fd, 0);
+        map->len = length;
+        g_atomic_int_set(&map->refcount, 1);
 
-    const char *ptr = (const char *)mmap(NULL, off_end - off_start, PROT_READ,
-                                         MAP_SHARED, fd, off_start);
+        g_hash_table_insert(log->mmap_cache, GINT_TO_POINTER(log_seq), map);
 
-    if (ptr == NULL) {
-        fprintf(stderr, "Error mapping logfile: %m\n");
         close(fd);
-        return NULL;
     }
 
-    close(fd);
-
-    BlueSkyMmap *mmap = g_new0(BlueSkyMmap, 1);
-    mmap->addr = ptr;
-    mmap->len = off_end - off_start;
-    g_atomic_int_set(&mmap->refcount, 1);
+    g_mutex_unlock(log->mmap_lock);
 
-    return bluesky_string_new_from_mmap(mmap,
-                                        log_offset - off_start, log_size);
+    return bluesky_string_new_from_mmap(map, log_offset, log_size);
 }
index c4bac19..0bc1c6c 100644 (file)
@@ -89,6 +89,8 @@ BlueSkyRCStr *bluesky_string_new_from_gstring(GString *s)
 BlueSkyRCStr *bluesky_string_new_from_mmap(BlueSkyMmap *mmap,
                                            int offset, gsize len)
 {
+    g_assert(offset + len < mmap->len);
+
     BlueSkyRCStr *string = g_new(BlueSkyRCStr, 1);
     string->mmap = mmap;
     g_atomic_int_inc(&mmap->refcount);