The map::at method does not always exist, so instead use map::find.
[cumulus.git] / scandir.cc
index c11c561..8af3175 100644 (file)
-/* Recursively descend the filesystem and visit each file. */
+/* Cumulus: Smart Filesystem Backup to Dumb Servers
+ *
+ * Copyright (C) 2006-2008  The Regents of the University of California
+ * Written by Michael Vrable <mvrable@cs.ucsd.edu>
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License along
+ * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
+ * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
+ */
+
+/* Main entry point for LBS.  Contains logic for traversing the filesystem and
+ * constructing a backup. */
 
-#include <stdio.h>
-#include <stdlib.h>
-#include <stdint.h>
 #include <dirent.h>
 #include <errno.h>
 #include <fcntl.h>
-#include <sys/types.h>
+#include <getopt.h>
+#include <grp.h>
+#include <pwd.h>
+#include <stdint.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
 #include <sys/stat.h>
+#include <sys/sysmacros.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/wait.h>
 #include <unistd.h>
 
 #include <algorithm>
-#include <string>
-#include <list>
-#include <vector>
+#include <fstream>
 #include <iostream>
+#include <list>
+#include <set>
 #include <sstream>
+#include <string>
+#include <vector>
 
-#include "format.h"
+#include "localdb.h"
+#include "metadata.h"
+#include "remote.h"
 #include "store.h"
 #include "sha1.h"
+#include "subfile.h"
+#include "util.h"
 
 using std::list;
 using std::string;
 using std::vector;
 using std::ostream;
 
+/* Version information.  This will be filled in by the Makefile. */
+#ifndef CUMULUS_VERSION
+#define CUMULUS_VERSION Unknown
+#endif
+#define CUMULUS_STRINGIFY(s) CUMULUS_STRINGIFY2(s)
+#define CUMULUS_STRINGIFY2(s) #s
+static const char cumulus_version[] = CUMULUS_STRINGIFY(CUMULUS_VERSION);
+
+static RemoteStore *remote = NULL;
 static TarSegmentStore *tss = NULL;
+static MetadataWriter *metawriter = NULL;
 
 /* Buffer for holding a single block of data read from a file. */
-static const int LBS_BLOCK_SIZE = 1024 * 1024;
+static const size_t LBS_BLOCK_SIZE = 1024 * 1024;
 static char *block_buf;
 
-void scandir(const string& path, std::ostream& metadata);
+/* Local database, which tracks objects written in this and previous
+ * invocations to help in creating incremental snapshots. */
+LocalDb *db;
+
+/* Keep track of all segments which are needed to reconstruct the snapshot. */
+std::set<string> segment_list;
+
+/* Snapshot intent: 1=daily, 7=weekly, etc.  This is not used directly, but is
+ * stored in the local database and can help guide segment cleaning and
+ * snapshot expiration policies. */
+double snapshot_intent = 1.0;
 
-/* Converts time to microseconds since the epoch. */
-int64_t encode_time(time_t time)
+/* Selection of files to include/exclude in the snapshot. */
+std::list<string> includes;         // Paths in which files should be saved
+std::list<string> excludes;         // Paths which will not be saved
+std::list<string> excluded_names;   // Directories which will not be saved
+std::list<string> searches;         // Directories we don't want to save, but
+                                    //   do want to descend searching for data
+                                    //   in included paths
+
+bool relative_paths = true;
+
+bool flag_rebuild_statcache = false;
+
+/* Whether verbose output is enabled. */
+bool verbose = false;
+
+/* Ensure that the given segment is listed as a dependency of the current
+ * snapshot. */
+void add_segment(const string& segment)
 {
-    return (int64_t)time * 1000000;
+    segment_list.insert(segment);
 }
 
 /* Read data from a file descriptor and return the amount of data read.  A
  * short read (less than the requested size) will only occur if end-of-file is
  * hit. */
-size_t file_read(int fd, char *buf, size_t maxlen)
+ssize_t file_read(int fd, char *buf, size_t maxlen)
 {
     size_t bytes_read = 0;
 
@@ -52,7 +121,8 @@ size_t file_read(int fd, char *buf, size_t maxlen)
         if (res < 0) {
             if (errno == EINTR)
                 continue;
-            throw IOException("file_read: error reading");
+            fprintf(stderr, "error reading file: %m\n");
+            return -1;
         } else if (res == 0) {
             break;
         } else {
@@ -66,99 +136,244 @@ size_t file_read(int fd, char *buf, size_t maxlen)
 }
 
 /* Read the contents of a file (specified by an open file descriptor) and copy
- * the data to the store. */
-void dumpfile(int fd, dictionary &file_info, ostream &metadata)
+ * the data to the store.  Returns the size of the file (number of bytes
+ * dumped), or -1 on error. */
+int64_t dumpfile(int fd, dictionary &file_info, const string &path,
+                 struct stat& stat_buf)
 {
-    struct stat stat_buf;
-    fstat(fd, &stat_buf);
     int64_t size = 0;
-    list<string> segment_list;
+    list<string> object_list;
+    const char *status = NULL;          /* Status indicator printed out */
+
+    /* Look up this file in the old stat cache, if we can.  If the stat
+     * information indicates that the file has not changed, do not bother
+     * re-reading the entire contents.  Even if the information has been
+     * changed, we can use the list of old blocks in the search for a sub-block
+     * incremental representation. */
+    bool cached = false;
+    list<ObjectReference> old_blocks;
+
+    bool found = metawriter->find(path);
+    if (found)
+        old_blocks = metawriter->get_blocks();
+
+    if (found
+        && !flag_rebuild_statcache
+        && metawriter->is_unchanged(&stat_buf)) {
+        cached = true;
+
+        /* If any of the blocks in the object have been expired, then we should
+         * fall back to fully reading in the file. */
+        for (list<ObjectReference>::const_iterator i = old_blocks.begin();
+             i != old_blocks.end(); ++i) {
+            const ObjectReference &ref = *i;
+            if (!db->IsAvailable(ref)) {
+                cached = false;
+                status = "repack";
+                break;
+            }
+        }
 
-    if ((stat_buf.st_mode & S_IFMT) != S_IFREG) {
-        printf("file is no longer a regular file!\n");
-        return;
+        /* If everything looks okay, use the cached information */
+        if (cached) {
+            file_info["checksum"] = metawriter->get_checksum();
+            for (list<ObjectReference>::const_iterator i = old_blocks.begin();
+                 i != old_blocks.end(); ++i) {
+                const ObjectReference &ref = *i;
+                object_list.push_back(ref.to_string());
+                if (ref.is_normal())
+                    add_segment(ref.get_segment());
+                db->UseObject(ref);
+            }
+            size = stat_buf.st_size;
+        }
     }
 
-    /* The index data consists of a sequence of pointers to the data blocks
-     * that actually comprise the file data.  This level of indirection is used
-     * so that the same data block can be used in multiple files, or multiple
-     * versions of the same file. */
-    SHA1Checksum hash;
-    while (true) {
-        size_t bytes = file_read(fd, block_buf, LBS_BLOCK_SIZE);
-        if (bytes == 0)
-            break;
-
-        hash.process(block_buf, bytes);
-
-        // tarstore processing
-        LbsObject *o = new LbsObject;
-        o->set_group("data");
-        o->set_data(block_buf, bytes);
-        o->write(tss);
-        segment_list.push_back(o->get_name());
-        delete o;
+    /* If the file is new or changed, we must read in the contents a block at a
+     * time. */
+    if (!cached) {
+        SHA1Checksum hash;
+        Subfile subfile(db);
+        subfile.load_old_blocks(old_blocks);
+
+        while (true) {
+            ssize_t bytes = file_read(fd, block_buf, LBS_BLOCK_SIZE);
+            if (bytes == 0)
+                break;
+            if (bytes < 0) {
+                fprintf(stderr, "Backup contents for %s may be incorrect\n",
+                        path.c_str());
+                break;
+            }
+
+            hash.process(block_buf, bytes);
+
+            // Sparse file processing: if we read a block of all zeroes, encode
+            // that explicitly.
+            bool all_zero = true;
+            for (int i = 0; i < bytes; i++) {
+                if (block_buf[i] != 0) {
+                    all_zero = false;
+                    break;
+                }
+            }
+
+            // Either find a copy of this block in an already-existing segment,
+            // or index it so it can be re-used in the future
+            double block_age = 0.0;
+            ObjectReference ref;
+
+            SHA1Checksum block_hash;
+            block_hash.process(block_buf, bytes);
+            string block_csum = block_hash.checksum_str();
+
+            if (all_zero) {
+                ref = ObjectReference(ObjectReference::REF_ZERO);
+                ref.set_range(0, bytes);
+            } else {
+                ref = db->FindObject(block_csum, bytes);
+            }
+
+            list<ObjectReference> refs;
+
+            // Store a copy of the object if one does not yet exist
+            if (ref.is_null()) {
+                LbsObject *o = new LbsObject;
+                int object_group;
+
+                /* We might still have seen this checksum before, if the object
+                 * was stored at some time in the past, but we have decided to
+                 * clean the segment the object was originally stored in
+                 * (FindObject will not return such objects).  When rewriting
+                 * the object contents, put it in a separate group, so that old
+                 * objects get grouped together.  The hope is that these old
+                 * objects will continue to be used in the future, and we
+                 * obtain segments which will continue to be well-utilized.
+                 * Additionally, keep track of the age of the data by looking
+                 * up the age of the block which was expired and using that
+                 * instead of the current time. */
+                if (db->IsOldObject(block_csum, bytes,
+                                    &block_age, &object_group)) {
+                    if (object_group == 0) {
+                        o->set_group("data");
+                    } else {
+                        char group[32];
+                        sprintf(group, "compacted-%d", object_group);
+                        o->set_group(group);
+                    }
+                    if (status == NULL)
+                        status = "partial";
+                } else {
+                    o->set_group("data");
+                    status = "new";
+                }
+
+                subfile.analyze_new_block(block_buf, bytes);
+                refs = subfile.create_incremental(tss, o, block_age);
+            } else {
+                if (flag_rebuild_statcache && ref.is_normal()) {
+                    subfile.analyze_new_block(block_buf, bytes);
+                    subfile.store_analyzed_signatures(ref);
+                }
+                refs.push_back(ref);
+            }
+
+            while (!refs.empty()) {
+                ref = refs.front(); refs.pop_front();
+                object_list.push_back(ref.to_string());
+                if (ref.is_normal())
+                    add_segment(ref.get_segment());
+                db->UseObject(ref);
+            }
+            size += bytes;
+
+            if (status == NULL)
+                status = "old";
+        }
 
-        size += bytes;
+        file_info["checksum"] = hash.checksum_str();
     }
 
-    file_info["checksum"] = hash.checksum_str();
-
-    /* For files that only need to be broken apart into a few objects, store
-     * the list of objects directly.  For larger files, store the data
-     * out-of-line and provide a pointer to the indrect object. */
-    if (segment_list.size() < 8) {
-        string blocklist = "";
-        for (list<string>::iterator i = segment_list.begin();
-             i != segment_list.end(); ++i) {
-            if (i != segment_list.begin())
-                blocklist += " ";
-            blocklist += *i;
-        }
-        file_info["data"] = blocklist;
-    } else {
-        string blocklist = "";
-        for (list<string>::iterator i = segment_list.begin();
-             i != segment_list.end(); ++i) {
-            blocklist += *i + "\n";
+    // Sanity check: if we are rebuilding the statcache, but the file looks
+    // like it hasn't changed, then the newly-computed checksum should match
+    // the checksum in the statcache.  If not, we have possible disk corruption
+    // and report a warning.
+    if (flag_rebuild_statcache) {
+        if (found
+            && metawriter->is_unchanged(&stat_buf)
+            && file_info["checksum"] != metawriter->get_checksum()) {
+            fprintf(stderr,
+                    "Warning: Checksum for %s does not match expected value\n"
+                    "    expected: %s\n"
+                    "    actual:   %s\n",
+                    path.c_str(),
+                    metawriter->get_checksum().c_str(),
+                    file_info["checksum"].c_str());
         }
+    }
+
+    if (verbose && status != NULL)
+        printf("    [%s]\n", status);
 
-        LbsObject *i = new LbsObject;
-        i->set_group("indirect");
-        i->set_data(blocklist.data(), blocklist.size());
-        i->write(tss);
-        file_info["data"] = "@" + i->get_name();
-        delete i;
+    string blocklist = "";
+    for (list<string>::iterator i = object_list.begin();
+         i != object_list.end(); ++i) {
+        if (i != object_list.begin())
+            blocklist += "\n    ";
+        blocklist += *i;
     }
+    file_info["data"] = blocklist;
+
+    return size;
 }
 
-void scanfile(const string& path, ostream &metadata)
+/* Dump a specified filesystem object (file, directory, etc.) based on its
+ * inode information.  If the object is a regular file, an open filehandle is
+ * provided. */
+void dump_inode(const string& path,         // Path within snapshot
+                const string& fullpath,     // Path to object in filesystem
+                struct stat& stat_buf,      // Results of stat() call
+                int fd)                     // Open filehandle if regular file
 {
-    int fd;
-    long flags;
-    struct stat stat_buf;
     char *buf;
-    ssize_t len;
-    list<string> refs;
-
-    // Set to true if the item is a directory and we should recursively scan
-    bool recurse = false;
-
     dictionary file_info;
+    int64_t file_size;
+    ssize_t len;
 
-    lstat(path.c_str(), &stat_buf);
-
-    printf("%s\n", path.c_str());
-
-    metadata << "name: " << uri_encode(path) << "\n";
+    if (verbose)
+        printf("%s\n", path.c_str());
+    metawriter->find(path);
 
-    file_info["mode"] = encode_int(stat_buf.st_mode & 07777);
-    file_info["atime"] = encode_int(stat_buf.st_atime);
+    file_info["name"] = uri_encode(path);
+    file_info["mode"] = encode_int(stat_buf.st_mode & 07777, 8);
     file_info["ctime"] = encode_int(stat_buf.st_ctime);
     file_info["mtime"] = encode_int(stat_buf.st_mtime);
     file_info["user"] = encode_int(stat_buf.st_uid);
     file_info["group"] = encode_int(stat_buf.st_gid);
 
+    time_t now = time(NULL);
+    if (now - stat_buf.st_ctime < 30 || now - stat_buf.st_mtime < 30)
+        if ((stat_buf.st_mode & S_IFMT) != S_IFDIR)
+            file_info["volatile"] = "1";
+
+    struct passwd *pwd = getpwuid(stat_buf.st_uid);
+    if (pwd != NULL && pwd->pw_name != NULL) {
+        file_info["user"] += " (" + uri_encode(pwd->pw_name) + ")";
+    }
+
+    struct group *grp = getgrgid(stat_buf.st_gid);
+    if (grp != NULL && grp->gr_name != NULL) {
+        file_info["group"] += " (" + uri_encode(grp->gr_name) + ")";
+    }
+
+    if (stat_buf.st_nlink > 1 && (stat_buf.st_mode & S_IFMT) != S_IFDIR) {
+        file_info["links"] = encode_int(stat_buf.st_nlink);
+    }
+
+    file_info["inode"] = encode_int(major(stat_buf.st_dev))
+        + "/" + encode_int(minor(stat_buf.st_dev))
+        + "/" + encode_int(stat_buf.st_ino);
+
     char inode_type;
 
     switch (stat_buf.st_mode & S_IFMT) {
@@ -168,11 +383,11 @@ void scanfile(const string& path, ostream &metadata)
     case S_IFSOCK:
         inode_type = 's';
         break;
-    case S_IFCHR:
-        inode_type = 'c';
-        break;
     case S_IFBLK:
-        inode_type = 'b';
+    case S_IFCHR:
+        inode_type = ((stat_buf.st_mode & S_IFMT) == S_IFBLK) ? 'b' : 'c';
+        file_info["device"] = encode_int(major(stat_buf.st_rdev))
+            + "/" + encode_int(minor(stat_buf.st_rdev));
         break;
     case S_IFLNK:
         inode_type = 'l';
@@ -181,125 +396,571 @@ void scanfile(const string& path, ostream &metadata)
          * the symlink.  Allocate slightly more space, so that we ask for more
          * bytes than we expect and so check for truncation. */
         buf = new char[stat_buf.st_size + 2];
-        len = readlink(path.c_str(), buf, stat_buf.st_size + 1);
+        len = readlink(fullpath.c_str(), buf, stat_buf.st_size + 1);
         if (len < 0) {
-            printf("error reading symlink: %m\n");
+            fprintf(stderr, "error reading symlink: %m\n");
         } else if (len <= stat_buf.st_size) {
             buf[len] = '\0';
-            printf("    contents=%s\n", buf);
+            file_info["target"] = uri_encode(buf);
         } else if (len > stat_buf.st_size) {
-            printf("error reading symlink: name truncated\n");
+            fprintf(stderr, "error reading symlink: name truncated\n");
         }
 
-        file_info["contents"] = uri_encode(buf);
-
         delete[] buf;
         break;
     case S_IFREG:
-        inode_type = '-';
+        inode_type = 'f';
+
+        file_size = dumpfile(fd, file_info, path, stat_buf);
+        file_info["size"] = encode_int(file_size);
+
+        if (file_size < 0)
+            return;             // error occurred; do not dump file
+
+        if (file_size != stat_buf.st_size) {
+            fprintf(stderr, "Warning: Size of %s changed during reading\n",
+                    path.c_str());
+            file_info["volatile"] = "1";
+        }
+
+        break;
+    case S_IFDIR:
+        inode_type = 'd';
+        break;
+
+    default:
+        fprintf(stderr, "Unknown inode type: mode=%x\n", stat_buf.st_mode);
+        return;
+    }
+
+    file_info["type"] = string(1, inode_type);
+
+    metawriter->add(file_info);
+}
+
+void scanfile(const string& path, bool include)
+{
+    int fd = -1;
+    long flags;
+    struct stat stat_buf;
+    list<string> refs;
+
+    string true_path;
+    if (relative_paths)
+        true_path = path;
+    else
+        true_path = "/" + path;
+
+    // Set to true if we should scan through the contents of this directory,
+    // but not actually back files up
+    bool scan_only = false;
+
+    // Check this file against the include/exclude list to see if it should be
+    // considered
+    for (list<string>::iterator i = includes.begin();
+         i != includes.end(); ++i) {
+        if (path == *i) {
+            include = true;
+        }
+    }
+
+    for (list<string>::iterator i = excludes.begin();
+         i != excludes.end(); ++i) {
+        if (path == *i) {
+            include = false;
+        }
+    }
+
+    if (excluded_names.size() > 0) {
+        std::string name = path;
+        std::string::size_type last_slash = name.rfind('/');
+        if (last_slash != std::string::npos) {
+            name.replace(0, last_slash + 1, "");
+        }
+
+        for (list<string>::iterator i = excluded_names.begin();
+             i != excluded_names.end(); ++i) {
+            if (name == *i) {
+                include = false;
+            }
+        }
+    }
+
+    for (list<string>::iterator i = searches.begin();
+         i != searches.end(); ++i) {
+        if (path == *i) {
+            scan_only = true;
+        }
+    }
+
+    if (!include && !scan_only)
+        return;
+
+    if (lstat(true_path.c_str(), &stat_buf) < 0) {
+        fprintf(stderr, "lstat(%s): %m\n", path.c_str());
+        return;
+    }
 
+    if ((stat_buf.st_mode & S_IFMT) == S_IFREG) {
         /* Be paranoid when opening the file.  We have no guarantee that the
          * file was not replaced between the stat() call above and the open()
-         * call below, so we might not even be opening a regular file.  That
-         * the file descriptor refers to a regular file is checked in
-         * dumpfile().  But we also supply flags to open to to guard against
-         * various conditions before we can perform that verification:
+         * call below, so we might not even be opening a regular file.  We
+         * supply flags to open to to guard against various conditions before
+         * we can perform an lstat to check that the file is still a regular
+         * file:
          *   - O_NOFOLLOW: in the event the file was replaced by a symlink
          *   - O_NONBLOCK: prevents open() from blocking if the file was
          *     replaced by a fifo
          * We also add in O_NOATIME, since this may reduce disk writes (for
-         * inode updates). */
-        fd = open(path.c_str(), O_RDONLY|O_NOATIME|O_NOFOLLOW|O_NONBLOCK);
+         * inode updates).  However, O_NOATIME may result in EPERM, so if the
+         * initial open fails, try again without O_NOATIME.  */
+        fd = open(true_path.c_str(), O_RDONLY|O_NOATIME|O_NOFOLLOW|O_NONBLOCK);
+        if (fd < 0) {
+            fd = open(true_path.c_str(), O_RDONLY|O_NOFOLLOW|O_NONBLOCK);
+        }
+        if (fd < 0) {
+            fprintf(stderr, "Unable to open file %s: %m\n", path.c_str());
+            return;
+        }
 
         /* Drop the use of the O_NONBLOCK flag; we only wanted that for file
          * open. */
         flags = fcntl(fd, F_GETFL);
         fcntl(fd, F_SETFL, flags & ~O_NONBLOCK);
 
-        file_info["size"] = encode_int(stat_buf.st_size);
-        dumpfile(fd, file_info, metadata);
-        close(fd);
-
-        break;
-    case S_IFDIR:
-        inode_type = 'd';
-        recurse = true;
-        break;
+        /* Perform the stat call again, and check that we still have a regular
+         * file. */
+        if (fstat(fd, &stat_buf) < 0) {
+            fprintf(stderr, "fstat: %m\n");
+            close(fd);
+            return;
+        }
 
-    default:
-        fprintf(stderr, "Unknown inode type: mode=%x\n", stat_buf.st_mode);
-        return;
+        if ((stat_buf.st_mode & S_IFMT) != S_IFREG) {
+            fprintf(stderr, "file is no longer a regular file!\n");
+            close(fd);
+            return;
+        }
     }
 
-    file_info["type"] = string(1, inode_type);
-    metadata << "type: " << inode_type << "\n";
+    dump_inode(path, true_path, stat_buf, fd);
 
-    dict_output(metadata, file_info);
-    metadata << "\n";
+    if (fd >= 0)
+        close(fd);
 
     // If we hit a directory, now that we've written the directory itself,
     // recursively scan the directory.
-    if (recurse)
-        scandir(path, metadata);
+    if ((stat_buf.st_mode & S_IFMT) == S_IFDIR) {
+        DIR *dir = opendir(true_path.c_str());
+
+        if (dir == NULL) {
+            fprintf(stderr, "Error: %m\n");
+            return;
+        }
+
+        struct dirent *ent;
+        vector<string> contents;
+        while ((ent = readdir(dir)) != NULL) {
+            string filename(ent->d_name);
+            if (filename == "." || filename == "..")
+                continue;
+            contents.push_back(filename);
+        }
+
+        closedir(dir);
+
+        sort(contents.begin(), contents.end());
+
+        for (vector<string>::iterator i = contents.begin();
+             i != contents.end(); ++i) {
+            const string& filename = *i;
+            if (path == ".")
+                scanfile(filename, include);
+            else
+                scanfile(path + "/" + filename, include);
+        }
+    }
 }
 
-void scandir(const string& path, ostream &metadata)
+/* Include the specified file path in the backups.  Append the path to the
+ * includes list, and to ensure that we actually see the path when scanning the
+ * directory tree, add all the parent directories to the search list, which
+ * means we will scan through the directory listing even if the files
+ * themselves are excluded from being backed up. */
+void add_include(const char *path)
 {
-    DIR *dir = opendir(path.c_str());
+    /* Was an absolute path specified?  If so, we'll need to start scanning
+     * from the root directory.  Make sure that the user was consistent in
+     * providing either all relative paths or all absolute paths. */
+    if (path[0] == '/') {
+        if (includes.size() > 0 && relative_paths == true) {
+            fprintf(stderr,
+                    "Error: Cannot mix relative and absolute paths!\n");
+            exit(1);
+        }
 
-    if (dir == NULL) {
-        printf("Error: %m\n");
-        return;
-    }
+        relative_paths = false;
 
-    struct dirent *ent;
-    vector<string> contents;
-    while ((ent = readdir(dir)) != NULL) {
-        string filename(ent->d_name);
-        if (filename == "." || filename == "..")
-            continue;
-        contents.push_back(filename);
+        // Skip over leading '/'
+        path++;
+    } else if (relative_paths == false && path[0] != '/') {
+        fprintf(stderr, "Error: Cannot mix relative and absolute paths!\n");
+        exit(1);
     }
 
-    sort(contents.begin(), contents.end());
+    includes.push_back(path);
+
+    /* Split the specified path into directory components, and ensure that we
+     * descend into all the directories along the path. */
+    const char *slash = path;
 
-    for (vector<string>::iterator i = contents.begin();
-         i != contents.end(); ++i) {
-        const string& filename = *i;
-        scanfile(path + "/" + filename, metadata);
+    if (path[0] == '\0')
+        return;
+
+    while ((slash = strchr(slash + 1, '/')) != NULL) {
+        string component(path, slash - path);
+        searches.push_back(component);
     }
+}
 
-    closedir(dir);
+void usage(const char *program)
+{
+    fprintf(
+        stderr,
+        "Cumulus %s\n\n"
+        "Usage: %s [OPTION]... --dest=DEST PATHS...\n"
+        "Produce backup snapshot of files in SOURCE and store to DEST.\n"
+        "\n"
+        "Options:\n"
+        "  --dest=PATH          path where backup is to be written\n"
+        "  --upload-script=COMMAND\n"
+        "                       program to invoke for each backup file generated\n"
+        "  --exclude=PATH       exclude files in PATH from snapshot\n"
+        "  --exclude-name=NAME  exclude files called NAME from snapshot\n"
+        "  --localdb=PATH       local backup metadata is stored in PATH\n"
+        "  --tmpdir=PATH        path for temporarily storing backup files\n"
+        "                           (defaults to TMPDIR environment variable or /tmp)\n"
+        "  --filter=COMMAND     program through which to filter segment data\n"
+        "                           (defaults to \"bzip2 -c\")\n"
+        "  --filter-extension=EXT\n"
+        "                       string to append to segment files\n"
+        "                           (defaults to \".bz2\")\n"
+        "  --signature-filter=COMMAND\n"
+        "                       program though which to filter descriptor\n"
+        "  --scheme=NAME        optional name for this snapshot\n"
+        "  --intent=FLOAT       intended backup type: 1=daily, 7=weekly, ...\n"
+        "                           (defaults to \"1\")\n"
+        "  --full-metadata      do not re-use metadata from previous backups\n"
+        "  --rebuild-statcache  re-read all file data to verify statcache\n"
+        "  -v --verbose         list files as they are backed up\n"
+        "\n"
+        "Exactly one of --dest or --upload-script must be specified.\n",
+        cumulus_version, program
+    );
 }
 
 int main(int argc, char *argv[])
 {
+    string backup_dest = "", backup_script = "";
+    string localdb_dir = "";
+    string backup_scheme = "";
+    string signature_filter = "";
+
+    string tmp_dir = "/tmp";
+    if (getenv("TMPDIR") != NULL)
+        tmp_dir = getenv("TMPDIR");
+
+    while (1) {
+        static struct option long_options[] = {
+            {"localdb", 1, 0, 0},           // 0
+            {"exclude", 1, 0, 0},           // 1
+            {"filter", 1, 0, 0},            // 2
+            {"filter-extension", 1, 0, 0},  // 3
+            {"dest", 1, 0, 0},              // 4
+            {"scheme", 1, 0, 0},            // 5
+            {"signature-filter", 1, 0, 0},  // 6
+            {"intent", 1, 0, 0},            // 7
+            {"full-metadata", 0, 0, 0},     // 8
+            {"tmpdir", 1, 0, 0},            // 9
+            {"upload-script", 1, 0, 0},     // 10
+            {"rebuild-statcache", 0, 0, 0}, // 11
+            {"exclude-name", 1, 0, 0},      // 12
+            // Aliases for short options
+            {"verbose", 0, 0, 'v'},
+            {NULL, 0, 0, 0},
+        };
+
+        int long_index;
+        int c = getopt_long(argc, argv, "v", long_options, &long_index);
+
+        if (c == -1)
+            break;
+
+        if (c == 0) {
+            switch (long_index) {
+            case 0:     // --localdb
+                localdb_dir = optarg;
+                break;
+            case 1:     // --exclude
+                if (optarg[0] != '/')
+                    excludes.push_back(optarg);
+                else
+                    excludes.push_back(optarg + 1);
+                break;
+            case 2:     // --filter
+                filter_program = optarg;
+                break;
+            case 3:     // --filter-extension
+                filter_extension = optarg;
+                break;
+            case 4:     // --dest
+                backup_dest = optarg;
+                break;
+            case 5:     // --scheme
+                backup_scheme = optarg;
+                break;
+            case 6:     // --signature-filter
+                signature_filter = optarg;
+                break;
+            case 7:     // --intent
+                snapshot_intent = atof(optarg);
+                if (snapshot_intent <= 0)
+                    snapshot_intent = 1;
+                break;
+            case 8:     // --full-metadata
+                flag_full_metadata = true;
+                break;
+            case 9:     // --tmpdir
+                tmp_dir = optarg;
+                break;
+            case 10:    // --upload-script
+                backup_script = optarg;
+                break;
+            case 11:    // --rebuild-statcache
+                flag_rebuild_statcache = true;
+                break;
+            case 12:     // --exclude-name
+                excluded_names.push_back(optarg);
+                break;
+            default:
+                fprintf(stderr, "Unhandled long option!\n");
+                return 1;
+            }
+        } else {
+            switch (c) {
+            case 'v':
+                verbose = true;
+                break;
+            default:
+                usage(argv[0]);
+                return 1;
+            }
+        }
+    }
+
+    if (optind == argc) {
+        usage(argv[0]);
+        return 1;
+    }
+
+    searches.push_back(".");
+    for (int i = optind; i < argc; i++)
+        add_include(argv[i]);
+
+    if (backup_dest == "" && backup_script == "") {
+        fprintf(stderr,
+                "Error: Backup destination must be specified using --dest= or --upload-script=\n");
+        usage(argv[0]);
+        return 1;
+    }
+
+    if (backup_dest != "" && backup_script != "") {
+        fprintf(stderr,
+                "Error: Cannot specify both --dest= and --upload-script=\n");
+        usage(argv[0]);
+        return 1;
+    }
+
+    // Default for --localdb is the same as --dest
+    if (localdb_dir == "") {
+        localdb_dir = backup_dest;
+    }
+    if (localdb_dir == "") {
+        fprintf(stderr,
+                "Error: Must specify local database path with --localdb=\n");
+        usage(argv[0]);
+        return 1;
+    }
+
     block_buf = new char[LBS_BLOCK_SIZE];
 
-    if (argc > 1) {
-        tss = new TarSegmentStore(argv[1]);
+    /* Initialize the remote storage layer.  If using an upload script, create
+     * a temporary directory for staging files.  Otherwise, write backups
+     * directly to the destination directory. */
+    if (backup_script != "") {
+        tmp_dir = tmp_dir + "/lbs." + generate_uuid();
+        if (mkdir(tmp_dir.c_str(), 0700) < 0) {
+            fprintf(stderr, "Cannot create temporary directory %s: %m\n",
+                    tmp_dir.c_str());
+            return 1;
+        }
+        remote = new RemoteStore(tmp_dir, backup_script=backup_script);
     } else {
-        tss = new TarSegmentStore(".");
+        remote = new RemoteStore(backup_dest);
     }
 
-    std::ostringstream metadata;
+    /* Store the time when the backup started, so it can be included in the
+     * snapshot name. */
+    time_t now;
+    struct tm time_buf;
+    char desc_buf[256];
+    time(&now);
+    localtime_r(&now, &time_buf);
+    strftime(desc_buf, sizeof(desc_buf), "%Y%m%dT%H%M%S", &time_buf);
 
-    try {
-        scanfile(".", metadata);
-    } catch (IOException e) {
-        fprintf(stderr, "IOException: %s\n", e.getError().c_str());
-    }
+    /* Open the local database which tracks all objects that are stored
+     * remotely, for efficient incrementals.  Provide it with the name of this
+     * snapshot. */
+    string database_path = localdb_dir + "/localdb.sqlite";
+    db = new LocalDb;
+    db->Open(database_path.c_str(), desc_buf, backup_scheme.c_str(),
+             snapshot_intent);
+
+    tss = new TarSegmentStore(remote, db);
+
+    /* Initialize the stat cache, for skipping over unchanged files. */
+    metawriter = new MetadataWriter(tss, localdb_dir.c_str(), desc_buf,
+                                    backup_scheme.c_str());
+
+    scanfile(".", false);
 
-    const string md = metadata.str();
+    ObjectReference root_ref = metawriter->close();
+    add_segment(root_ref.get_segment());
+    string backup_root = root_ref.to_string();
 
-    LbsObject *r = new LbsObject;
-    r->set_group("root");
-    r->set_data(md.data(), md.size());
-    r->write(tss);
-    delete r;
+    delete metawriter;
 
     tss->sync();
+    tss->dump_stats();
     delete tss;
 
+    /* Write out a checksums file which lists the checksums for all the
+     * segments included in this snapshot.  The format is designed so that it
+     * may be easily verified using the sha1sums command. */
+    const char csum_type[] = "sha1";
+    string checksum_filename = "snapshot-";
+    if (backup_scheme.size() > 0)
+        checksum_filename += backup_scheme + "-";
+    checksum_filename = checksum_filename + desc_buf + "." + csum_type + "sums";
+    RemoteFile *checksum_file = remote->alloc_file(checksum_filename,
+                                                   "checksums");
+    FILE *checksums = fdopen(checksum_file->get_fd(), "w");
+
+    for (std::set<string>::iterator i = segment_list.begin();
+         i != segment_list.end(); ++i) {
+        string seg_path, seg_csum;
+        if (db->GetSegmentChecksum(*i, &seg_path, &seg_csum)) {
+            const char *raw_checksum = NULL;
+            if (strncmp(seg_csum.c_str(), csum_type,
+                        strlen(csum_type)) == 0) {
+                raw_checksum = seg_csum.c_str() + strlen(csum_type);
+                if (*raw_checksum == '=')
+                    raw_checksum++;
+                else
+                    raw_checksum = NULL;
+            }
+
+            if (raw_checksum != NULL)
+                fprintf(checksums, "%s *%s\n",
+                        raw_checksum, seg_path.c_str());
+        }
+    }
+    fclose(checksums);
+
+    SHA1Checksum checksum_csum;
+    string csum;
+    checksum_filename = checksum_file->get_local_path();
+    if (checksum_csum.process_file(checksum_filename.c_str())) {
+        csum = checksum_csum.checksum_str();
+    }
+
+    checksum_file->send();
+
+    db->Close();
+
+    /* All other files should be flushed to remote storage before writing the
+     * backup descriptor below, so that it is not possible to have a backup
+     * descriptor written out depending on non-existent (not yet written)
+     * files. */
+    remote->sync();
+
+    /* Write a backup descriptor file, which says which segments are needed and
+     * where to start to restore this snapshot.  The filename is based on the
+     * current time.  If a signature filter program was specified, filter the
+     * data through that to give a chance to sign the descriptor contents. */
+    string desc_filename = "snapshot-";
+    if (backup_scheme.size() > 0)
+        desc_filename += backup_scheme + "-";
+    desc_filename = desc_filename + desc_buf + ".lbs";
+
+    RemoteFile *descriptor_file = remote->alloc_file(desc_filename,
+                                                     "snapshots");
+    int descriptor_fd = descriptor_file->get_fd();
+    if (descriptor_fd < 0) {
+        fprintf(stderr, "Unable to open descriptor output file: %m\n");
+        return 1;
+    }
+    pid_t signature_pid = 0;
+    if (signature_filter.size() > 0) {
+        int new_fd = spawn_filter(descriptor_fd, signature_filter.c_str(),
+                                  &signature_pid);
+        close(descriptor_fd);
+        descriptor_fd = new_fd;
+    }
+    FILE *descriptor = fdopen(descriptor_fd, "w");
+
+    fprintf(descriptor, "Format: LBS Snapshot v0.8\n");
+    fprintf(descriptor, "Producer: Cumulus %s\n", cumulus_version);
+    strftime(desc_buf, sizeof(desc_buf), "%Y-%m-%d %H:%M:%S %z", &time_buf);
+    fprintf(descriptor, "Date: %s\n", desc_buf);
+    if (backup_scheme.size() > 0)
+        fprintf(descriptor, "Scheme: %s\n", backup_scheme.c_str());
+    fprintf(descriptor, "Backup-Intent: %g\n", snapshot_intent);
+    fprintf(descriptor, "Root: %s\n", backup_root.c_str());
+
+    if (csum.size() > 0) {
+        fprintf(descriptor, "Checksums: %s\n", csum.c_str());
+    }
+
+    fprintf(descriptor, "Segments:\n");
+    for (std::set<string>::iterator i = segment_list.begin();
+         i != segment_list.end(); ++i) {
+        fprintf(descriptor, "    %s\n", i->c_str());
+    }
+
+    fclose(descriptor);
+
+    if (signature_pid) {
+        int status;
+        waitpid(signature_pid, &status, 0);
+
+        if (!WIFEXITED(status) || WEXITSTATUS(status) != 0) {
+            fatal("Signature filter process error");
+        }
+    }
+
+    descriptor_file->send();
+
+    remote->sync();
+    delete remote;
+
+    if (backup_script != "") {
+        if (rmdir(tmp_dir.c_str()) < 0) {
+            fprintf(stderr,
+                    "Warning: Cannot delete temporary directory %s: %m\n",
+                    tmp_dir.c_str());
+        }
+    }
+
     return 0;
 }