doc/format.txt

   1                        Backup Format Description
   2                   for an LFS-Inspired Backup Solution
   3                       Version: "LBS Snapshot v0.6"
   4
   5 NOTE: This format specification is not yet complete.  Right now the code
   6 provides the best documentation of the format.
   7
   8 This document simply describes the snapshot format.  It is described
   9 from the point of view of a decompressor which wishes to restore the
  10 files from a snapshot.  It does not specify the exact behavior required
  11 of the backup program writing the snapshot.
  12
  13 This document does not explain the rationale behind the format; for
  14 that, see design.txt.
  15
  16
  17 DATA CHECKSUMS
  18 ==============
  19
  20 In several places in the LBS format, a cryptographic checksum may be
  21 used to allow data integrity to be verified.  At the moment, only the
  22 SHA-1 checksum is supported, but it is expected that other algorithms
  23 will be supported in the future.
  24
  25 When a checksum is called for, the checksum is always stored in a text
  26 format.  The general format used is
  27     <algorithm>=<hexdigits>
  28
  29 <algorithm> identifies the checksum algorithm used, and allows new
  30 algorithms to be added later.  At the moment, the only permissible value
  31 is "sha1", indicating a SHA-1 checksum.
  32
  33 <hexdigits> is a sequence of hexadecimal digits which encode the
  34 checksum value.  For sha1, <hexdigits> should be precisely 40 digits
  35 long.
  36
  37 A sample checksum string is
  38     sha1=67049e7931ad7db37b5c794d6ad146c82e5f3187
  39
  40
  41 SEGMENTS & OBJECTS: STORAGE AND NAMING
  42 ======================================
  43
  44 An LBS snapshot consists, at its base, of a collection of /objects/:
  45 binary blobs of data, much like a file.  Higher layers interpret the
  46 contents of objects in various ways, but the lowest layer is simply
  47 concerned with storing and naming these objects.
  48
  49 An object is a sequence of bytes (octets) of arbitrary length.  An
  50 object may contain as few as zero bytes (though such objects are not
  51 very useful).  Object sizes are potentially unbounded, but it is
  52 recommended that the maximum size of objects produced be on the order of
  53 megabytes.  Files of essentially unlimited size can be stored in an LBS
  54 snapshot using objects of modest size, so this should not cause any real
  55 restrictions.
  56
  57 For storage purposes, objects are grouped together into /segments/.
  58 Segments use the TAR format; each object within a segment is stored as a
  59 separate file.  Segments are named using UUIDs (Universally Unique
  60 Identifiers), which are 128-bit numbers.  The textual form of a UUID is
  61 a sequence of lowercase hexadecimal digits with hyphens inserted at
  62 fixed points; an example UUID is
  63     a704eeae-97f2-4f30-91a4-d4473956366b
  64 This segment could be stored in the filesystem as a file
  65     a704eeae-97f2-4f30-91a4-d4473956366b.tar
  66 The UUID used to name a segment is assigned when the segment is created.
  67
  68 Filters can be layered on top of the segment storage to provide
  69 compression, encryption, or other features.  For example, the example
  70 segment above might be stored as
  71     a704eeae-97f2-4f30-91a4-d4473956366b.tar.bz2
  72 or
  73     a704eeae-97f2-4f30-91a4-d4473956366b.tar.gpg
  74 if the file data had been filtered through bzip2 or gpg, respectively,
  75 before storage.  Filtering of segment data is outside the scope of this
  76 format specification, however; it is assumed that if filtering is used,
  77 when decompressing the unfiltered data can be recovered (yielding data
  78 in the TAR format).
  79
  80 Objects within a segment are numbered sequentially.  This sequence
  81 number is then formatted as an 8-digit (zero-padded) hexadecimal
  82 (lowercase) value.  The fully qualified name of an object consists of
  83 the segment name, followed by a slash ("/"), followed by the object
  84 sequence number.  So, for example
  85     a704eeae-97f2-4f30-91a4-d4473956366b/000001ad
  86 names an object.
  87
  88 Within the segment TAR file, the filename used for each object is its
  89 fully-qualified name.  Thus, when extracted using the standard tar
  90 utility, a segment will produce a directory with the same name as the
  91 segment itself, and that directory will contain a set of
  92 sequentially-numbered files each storing the contents of a single
  93 object.
  94
  95 NOTE: When naming an object, the segment portion consists of the UUID
  96 only.  Any extensions appended to the segment when storing it as a file
  97 in the filesystem (for example, .tar.bz2) are _not_ part of the name of
  98 the object.
  99
 100 There are two additional components which may appear in an object name;
 101 both are optional.
 102
 103 First, a checksum may be added to the object name to express an
 104 integrity constraint: the referred-to data must match the checksum
 105 given.  A checksum is enclosed in parentheses and appended to the object
 106 name:
 107     a704eeae-97f2-4f30-91a4-d4473956366b/000001ad(sha1=67049e7931ad7db37b5c794d6ad146c82e5f3187)
 108
 109 Secondly, an object may be /sliced/: a subset of the bytes actually
 110 stored in the object may be selected to be returned.  The slice syntax
 111 is
 112     [<start>+<length>]
 113 where <start> is the first byte to return (as a decimal offset) and
 114 <length> specifies the number of bytes to return (again in decimal).  It
 115 is invalid to select using the slice syntax a range of bytes that does
 116 not fall within the original object.  The slice specification should be
 117 appended to an object name, for example:
 118     a704eeae-97f2-4f30-91a4-d4473956366b/000001ad[264+1000]
 119 selects only bytes 264..1263 from the original object.
 120
 121 Both a checksum and a slice can be used.  In this case, the checksum is
 122 given first, followed by the slice.  The checksum is computed over the
 123 original object contents, before slicing.
 124
 125
 126 FILE METADATA LISTING
 127 =====================
 128
 129 A snapshot stores two distinct types of data into the object store
 130 described above: data and metadata.  Data for a file may be stored as a
 131 single object, or the data may be broken apart into blocks which are
 132 stored as separate objects.  The file /metadata/ log (which may be
 133 spread across multiple objects) specifies the names of the files in a
 134 snapshot, metadata about them such as ownership and timestamps, and
 135 gives the list of objects that contain the data for the file.
 136
 137 The metadata log consists of a set of stanzas, each of which are
 138 formatted somewhat like RFC 822 (email) headers.  An example is:
 139
 140     name: etc/fstab
 141     checksum: sha1=11bd6ec140e4ec3110a91e1dd0f02b63b701421f
 142     data: 2f46bce9-4554-4a60-a4a2-543637bd3989/000001f7
 143     group: 0 (root)
 144     mode: 0644
 145     mtime: 1177977313
 146     size: 867
 147     type: -
 148     user: 0 (root)
 149
 150 The meanings of all the fields are described later.  A blank line
 151 separates stanzas with information about different files.  In addition
 152 to regular stanzas, the metadata listing may contain a line containing
 153 an object reference prefixed with "@".  Such a line indicates that the
 154 contents of the referenced object should be fetched and parsed as a
 155 metadata listing at this point, prior to continuing to parse the current
 156 object.
 157
 158 Several common encodings are used for various fields.  The encoding used
 159 for each field is specified in the field listing that follows.
 160     encoded string: An arbitrary string (octet sequence), with bytes
 161         optionally escaped by replacing a byte with %xx, where "xx" is a
 162         hexadecimal representation of the byte replaced.  For example,
 163         space can be replaced with "%20".  This is the same escaping
 164         mechanism as used in URLs.
 165     integer: An integer, which may be written in decimal, octal, or
 166         hexadecimal.  Strings starting with 0 are interpreted as octal,
 167         and those starting with 0x are intepreted as hexadecimal.
 168
 169 Common fields (required in all stanzas):
 170     path [encoded string]: Full path of the file archived.  Note: In
 171         previous versions (<= 0.2) the name of this field was "name".
 172     user [special]: The user ID of the file, as an integer, optionally
 173         followed by a space and the corresponding username, as an
 174         escaped string enclosed in parentheses.
 175     group [special]: The group ID which owns the file.  Encoding is the
 176         same as for the user field: an integer, with an optional name in
 177         parentheses following.
 178     mode [integer]: Unix mode bits for the file.
 179     type [special]: A single character which indicates the type of file.
 180         The type indicators are meant to be consistent with the
 181         characters used with the -type option to find(1), and the file
 182         type checks in test(1):
 183             f   regular file
 184             b   block device
 185             c   character device
 186             d   directory
 187             l   symlink
 188             p   pipe
 189             s   socket
 190         Note that previous versions used '-' to indicate a regular file.
 191         This character should not be generated in any new snapshots, but
 192         may be encountered in old snapshots (those with a format version
 193         <= 0.2).
 194     mtime [integer]: Modification time of the file.
 195
 196 Optional common fields:
 197     links [integer]: Number of hard links to this file, generally only
 198         reported if greater than 1.
 199     inode [string]: String specifying the inode number of this file when
 200         it was dumped.  If "links" is greater than 1, then searching for
 201         other files that have an identical "inode" value can be used to
 202         determine which files should be hard-linked together when
 203         restoring.  The inode field should be treated as an opaque
 204         string and compared for equality as such; an implementation may
 205         choose whatever representation is convenient.  The format
 206         produced by the standard tool is <major>/<minor>/<inode> (where
 207         <major> and <minor> specify the device of the containing
 208         filesystem and <inode> is the inode number of the file).
 209     ctime [integer]: Change time for the inode.
 210
 211 Special fields used for regular files:
 212     checksum [string]: Checksum of the file contents.
 213     size [integer]: Size of the file, in bytes.
 214     data [reference list]: Whitespace-separated list of object
 215         references.  The referenced data, when concatenated in the
 216         listed order, will reconstruct the file data.  Any reference
 217         that begins with a "@" character is an indirect reference--the
 218         given object includes a whitespace-separated list of object
 219         references which should be parsed in the same manner as the data
 220         field.
 221
 222 Special fields used for symbolic links:
 223     target[encoded string]: The target of the symlink, as returned by
 224         readlink(2).  Note: In old version of the format (<= 0.2), this
 225         field was called "contents" instead of "target".
 226
 227 Special fields used for block and character device files:
 228     device[special]: The major and minor number of the device.  Encoded
 229         as "major/minor", where major is the major device number encoded
 230         into an integer, and minor is the minor device number.
 231
 232
 233 SNAPSHOT DESCRIPTOR
 234 ===================
 235
 236 The snapshot descriptor is a small file which describes a single
 237 snapshot.  It is one of the few files which is not stored as an object
 238 in the segment store.  It is stored as a separate file, in plain text,
 239 but in the same directory as segments are stored.
 240
 241 The name of snapshot descriptor file is
 242     snapshot-<scheme>-<timestamp>.lbs
 243 <scheme> is a descriptive text which can be used to distinguish several
 244 logically distinct sets of snapshots (such as snapshots for two
 245 different directory trees) that are being stored in the same location.
 246 <timestamp> gives the date and time the snapshot was taken; the format
 247 is %Y%m%dT%H%M%S (20070806T092239 means 2007-08-06 09:22:39).
 248
 249 The contents of the descriptor are a set of RFC 822-style headers (much
 250 like the metadata listing).  The fields which are defined are:
 251     Format: The string "LBS Snapshot v0.6" which identifies this file as
 252         an LBS backup descriptor.  The version number (v0.6) might
 253         change if there are changes to the format.  It is expected that
 254         at some point, once the format is stabilized, the version
 255         identifier will be changed to v1.0.
 256     Producer: A informative string which identifies the program that
 257         produced the backup.
 258     Date: The date the snapshot was produced.  This matches the
 259         timestamp encoded in the filename, but is written out in full.
 260         A timezone is given.  For example: "2007-08-06 09:22:39 -0700".
 261     Scheme: The <scheme> field from the descriptor filename.
 262     Segments: A whitespace-seprated list of segment names.  Any segment
 263         which is referenced by this snapshot must be included in the
 264         list, since this list can be used in garbage-collecting old
 265         segments, determining which segments need to be downloaded to
 266         completely reconstruct a snapshot, etc.
 267     Root: A single object reference which points to the metadata
 268         listing for the snapshot.
 269     Checksums: A checksum file may be produced (with the same name as
 270         the snapshot descriptor file, but with extension .sha1sums
 271         instead of .lbs) containing SHA-1 checksums of all segments.
 272         This field contains a checksum of that file.