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  * is built on top of libtar, and represents segments as TAR files and objects
   7  * as files within them. */
   8
   9 #ifndef _LBS_STORE_H
  10 #define _LBS_STORE_H
  11
  12 #include <stdint.h>
  13 #include <libtar.h>
  14
  15 #include <list>
  16 #include <map>
  17 #include <set>
  18 #include <string>
  19 #include <iostream>
  20 #include <sstream>
  21
  22 #include "sha1.h"
  23 #include "ref.h"
  24
  25 class LbsObject;
  26
  27 /* In memory datatype to represent key/value pairs of information, such as file
  28  * metadata.  Currently implemented as map<string, string>. */
  29 typedef std::map<std::string, std::string> dictionary;
  30
  31 /* IOException will be thrown if an error occurs while reading or writing in
  32  * one of the I/O wrappers.  Depending upon the context; this may be fatal or
  33  * not--typically, errors reading/writing the store will be serious, but errors
  34  * reading an individual file are less so. */
  35 class IOException : public std::exception {
  36 private:
  37     std::string error;
  38 public:
  39     explicit IOException(const std::string &err) { error = err; }
  40     virtual ~IOException() throw () { }
  41     std::string getError() const { return error; }
  42 };
  43
  44 /* A simple wrapper around a single TAR file to represent a segment.  Objects
  45  * may only be written out all at once, since the tar header must be written
  46  * first; incremental writing is not supported. */
  47 class Tarfile {
  48 public:
  49     Tarfile(const std::string &path, const std::string &segment);
  50     ~Tarfile();
  51
  52     int spawn_filter(int fd_out);
  53     void write_object(int id, const char *data, size_t len);
  54
  55     // Return an estimate of the size of the file.
  56     size_t size_estimate();
  57
  58     void internal_write_object(const std::string &path,
  59                                const char *data, size_t len);
  60
  61 private:
  62     size_t size;
  63     std::string segment_name;
  64     TAR *t;
  65
  66     /* Filter support. */
  67     int real_fd, filter_fd;
  68     pid_t filter_pid;
  69 };
  70
  71 class TarSegmentStore {
  72 public:
  73     // New segments will be stored in the given directory.
  74     TarSegmentStore(const std::string &path) { this->path = path; }
  75     ~TarSegmentStore() { sync(); }
  76
  77     // Writes an object to segment in the store, and returns the name
  78     // (segment/object) to refer to it.  The optional parameter group can be
  79     // used to control object placement; objects with different group
  80     // parameters are kept in separate segments.
  81     ObjectReference write_object(const char *data, size_t len,
  82                                  const std::string &group = "");
  83
  84     // Ensure all segments have been fully written.
  85     void sync();
  86
  87 private:
  88     struct segment_info {
  89         Tarfile *file;
  90         std::string name;           // UUID
  91         int count;                  // Objects written to this segment
  92     };
  93
  94     std::string path;
  95     std::map<std::string, struct segment_info *> segments;
  96
  97     // Ensure that all segments in the given group have been fully written.
  98     void close_segment(const std::string &group);
  99
 100     // Parse an object reference string and return just the segment name
 101     // portion.
 102     std::string object_reference_to_segment(const std::string &object);
 103 };
 104
 105 /* An in-memory representation of an object, which can be incrementally built
 106  * before it is written out to a segment. */
 107 class LbsObject {
 108 public:
 109     LbsObject();
 110     ~LbsObject();
 111
 112     // If an object is placed in a group, it will be written out to segments
 113     // only containing other objects in the same group.  A group name is simply
 114     // a string.
 115     //std::string get_group() const { return group; }
 116     void set_group(const std::string &g) { group = g; }
 117
 118     // Data in an object must be written all at once, and cannot be generated
 119     // incrementally.  Data can be an arbitrary block of binary data of any
 120     // size.  The pointer to the data need only remain valid until write() is
 121     // called.
 122     void set_data(const char *d, size_t len) { data = d; data_len = len; }
 123
 124     // Write an object to a segment, thus making it permanent.  This function
 125     // can be called at most once.
 126     void write(TarSegmentStore *store);
 127
 128     // Compute the checksum of an object, and include it in the object
 129     // reference.  This should be called after write(), and the data specified
 130     // by set_data() must remain valid through the call to checksum().
 131     void checksum();
 132
 133     // An object is assigned a permanent name once it has been written to a
 134     // segment.  Until that time, its name cannot be determined.
 135     std::string get_name() const { return ref.to_string(); }
 136     ObjectReference get_ref() { return ref; }
 137
 138 private:
 139     std::string group;
 140     const char *data;
 141     size_t data_len;
 142
 143     bool written;
 144     ObjectReference ref;
 145 };
 146
 147 #endif // _LBS_STORE_H