store.h

   1 /* LBS: An LFS-inspired filesystem backup system
   2  * Copyright (C) 2006  Michael Vrable
   3  *
   4  * Backup data is stored in a collection of objects, which are grouped together
   5  * into segments for storage purposes.  This implementation of the object store
   6  * represents segments as TAR files and objects as files within them. */
   7
   8 #ifndef _LBS_STORE_H
   9 #define _LBS_STORE_H
  10
  11 #include <stdint.h>
  12
  13 #include <list>
  14 #include <map>
  15 #include <set>
  16 #include <string>
  17 #include <iostream>
  18 #include <sstream>
  19
  20 #include "localdb.h"
  21 #include "sha1.h"
  22 #include "ref.h"
  23
  24 class LbsObject;
  25
  26 /* In memory datatype to represent key/value pairs of information, such as file
  27  * metadata.  Currently implemented as map<string, string>. */
  28 typedef std::map<std::string, std::string> dictionary;
  29
  30 /* IOException will be thrown if an error occurs while reading or writing in
  31  * one of the I/O wrappers.  Depending upon the context; this may be fatal or
  32  * not--typically, errors reading/writing the store will be serious, but errors
  33  * reading an individual file are less so. */
  34 class IOException : public std::exception {
  35 private:
  36     std::string error;
  37 public:
  38     explicit IOException(const std::string &err) { error = err; }
  39     virtual ~IOException() throw () { }
  40     std::string getError() const { return error; }
  41 };
  42
  43 /* Simplified TAR header--we only need to store regular files, don't need to
  44  * handle long filenames, etc. */
  45 static const int TAR_BLOCK_SIZE = 512;
  46
  47 struct tar_header
  48 {
  49     char name[100];
  50     char mode[8];
  51     char uid[8];
  52     char gid[8];
  53     char size[12];
  54     char mtime[12];
  55     char chksum[8];
  56     char typeflag;
  57     char linkname[100];
  58     char magic[8];
  59     char uname[32];
  60     char gname[32];
  61     char devmajor[8];
  62     char devminor[8];
  63     char prefix[155];
  64     char padding[12];
  65 };
  66
  67 /* A simple wrapper around a single TAR file to represent a segment.  Objects
  68  * may only be written out all at once, since the tar header must be written
  69  * first; incremental writing is not supported. */
  70 class Tarfile {
  71 public:
  72     Tarfile(const std::string &path, const std::string &segment);
  73     ~Tarfile();
  74
  75     int spawn_filter(int fd_out);
  76     void write_object(int id, const char *data, size_t len);
  77
  78     // Return an estimate of the size of the file.
  79     size_t size_estimate();
  80
  81     void internal_write_object(const std::string &path,
  82                                const char *data, size_t len);
  83
  84 private:
  85     size_t size;
  86     std::string segment_name;
  87
  88     /* Filter support. */
  89     int real_fd, filter_fd;
  90     pid_t filter_pid;
  91
  92     // Write data to the tar file
  93     void tar_write(const char *data, size_t size);
  94 };
  95
  96 class TarSegmentStore {
  97 public:
  98     // New segments will be stored in the given directory.
  99     TarSegmentStore(const std::string &path,
 100                     LocalDb *db = NULL)
 101         { this->path = path; this->db = db; }
 102     ~TarSegmentStore() { sync(); }
 103
 104     // Writes an object to segment in the store, and returns the name
 105     // (segment/object) to refer to it.  The optional parameter group can be
 106     // used to control object placement; objects with different group
 107     // parameters are kept in separate segments.
 108     ObjectReference write_object(const char *data, size_t len,
 109                                  const std::string &group = "");
 110
 111     // Ensure all segments have been fully written.
 112     void sync();
 113
 114     // Dump statistics to stdout about how much data has been written
 115     void dump_stats();
 116
 117 private:
 118     struct segment_info {
 119         Tarfile *file;
 120         std::string name;           // UUID
 121         int count;                  // Objects written to this segment
 122         std::string basename;       // Name of segment without directory
 123         std::string fullname;       // Full path to stored segment
 124     };
 125
 126     std::string path;
 127     std::map<std::string, struct segment_info *> segments;
 128     LocalDb *db;
 129
 130     // Ensure that all segments in the given group have been fully written.
 131     void close_segment(const std::string &group);
 132
 133     // Parse an object reference string and return just the segment name
 134     // portion.
 135     std::string object_reference_to_segment(const std::string &object);
 136 };
 137
 138 /* An in-memory representation of an object, which can be incrementally built
 139  * before it is written out to a segment. */
 140 class LbsObject {
 141 public:
 142     LbsObject();
 143     ~LbsObject();
 144
 145     // If an object is placed in a group, it will be written out to segments
 146     // only containing other objects in the same group.  A group name is simply
 147     // a string.
 148     //std::string get_group() const { return group; }
 149     void set_group(const std::string &g) { group = g; }
 150
 151     // Data in an object must be written all at once, and cannot be generated
 152     // incrementally.  Data can be an arbitrary block of binary data of any
 153     // size.  The pointer to the data need only remain valid until write() is
 154     // called.
 155     void set_data(const char *d, size_t len) { data = d; data_len = len; }
 156
 157     // Write an object to a segment, thus making it permanent.  This function
 158     // can be called at most once.
 159     void write(TarSegmentStore *store);
 160
 161     // Compute the checksum of an object, and include it in the object
 162     // reference.  This should be called after write(), and the data specified
 163     // by set_data() must remain valid through the call to checksum().
 164     void checksum();
 165
 166     // An object is assigned a permanent name once it has been written to a
 167     // segment.  Until that time, its name cannot be determined.
 168     std::string get_name() const { return ref.to_string(); }
 169     ObjectReference get_ref() { return ref; }
 170
 171 private:
 172     std::string group;
 173     const char *data;
 174     size_t data_len;
 175
 176     bool written;
 177     ObjectReference ref;
 178 };
 179
 180 /* Program through which segment data is piped before being written to file. */
 181 extern const char *filter_program;
 182
 183 /* Extension which should be appended to segments written out (.tar is already
 184  * included; this adds to it) */
 185 extern const char *filter_extension;
 186
 187 #endif // _LBS_STORE_H