46470557a40c16838c42931da2eda5f34d922a6d
[arvados.git] / sdk / go / arvados / collection_fs.go
1 // Copyright (C) The Arvados Authors. All rights reserved.
2 //
3 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
4
5 package arvados
6
7 import (
8         "errors"
9         "fmt"
10         "io"
11         "net/http"
12         "os"
13         "path"
14         "regexp"
15         "sort"
16         "strconv"
17         "strings"
18         "sync"
19         "time"
20 )
21
22 var (
23         ErrReadOnlyFile      = errors.New("read-only file")
24         ErrNegativeOffset    = errors.New("cannot seek to negative offset")
25         ErrFileExists        = errors.New("file exists")
26         ErrInvalidOperation  = errors.New("invalid operation")
27         ErrInvalidArgument   = errors.New("invalid argument")
28         ErrDirectoryNotEmpty = errors.New("directory not empty")
29         ErrWriteOnlyMode     = errors.New("file is O_WRONLY")
30         ErrSyncNotSupported  = errors.New("O_SYNC flag is not supported")
31         ErrIsDirectory       = errors.New("cannot rename file to overwrite existing directory")
32         ErrPermission        = os.ErrPermission
33
34         maxBlockSize = 1 << 26
35 )
36
37 // A File is an *os.File-like interface for reading and writing files
38 // in a CollectionFileSystem.
39 type File interface {
40         io.Reader
41         io.Writer
42         io.Closer
43         io.Seeker
44         Size() int64
45         Readdir(int) ([]os.FileInfo, error)
46         Stat() (os.FileInfo, error)
47         Truncate(int64) error
48 }
49
50 type keepClient interface {
51         ReadAt(locator string, p []byte, off int) (int, error)
52         PutB(p []byte) (string, int, error)
53 }
54
55 type fileinfo struct {
56         name    string
57         mode    os.FileMode
58         size    int64
59         modTime time.Time
60 }
61
62 // Name implements os.FileInfo.
63 func (fi fileinfo) Name() string {
64         return fi.name
65 }
66
67 // ModTime implements os.FileInfo.
68 func (fi fileinfo) ModTime() time.Time {
69         return fi.modTime
70 }
71
72 // Mode implements os.FileInfo.
73 func (fi fileinfo) Mode() os.FileMode {
74         return fi.mode
75 }
76
77 // IsDir implements os.FileInfo.
78 func (fi fileinfo) IsDir() bool {
79         return fi.mode&os.ModeDir != 0
80 }
81
82 // Size implements os.FileInfo.
83 func (fi fileinfo) Size() int64 {
84         return fi.size
85 }
86
87 // Sys implements os.FileInfo.
88 func (fi fileinfo) Sys() interface{} {
89         return nil
90 }
91
92 // A FileSystem is an http.Filesystem plus Stat() and support for
93 // opening writable files. All methods are safe to call from multiple
94 // goroutines.
95 type FileSystem interface {
96         http.FileSystem
97
98         inode
99
100         // analogous to os.Stat()
101         Stat(name string) (os.FileInfo, error)
102
103         // analogous to os.Create(): create/truncate a file and open it O_RDWR.
104         Create(name string) (File, error)
105
106         // Like os.OpenFile(): create or open a file or directory.
107         //
108         // If flag&os.O_EXCL==0, it opens an existing file or
109         // directory if one exists. If flag&os.O_CREATE!=0, it creates
110         // a new empty file or directory if one does not already
111         // exist.
112         //
113         // When creating a new item, perm&os.ModeDir determines
114         // whether it is a file or a directory.
115         //
116         // A file can be opened multiple times and used concurrently
117         // from multiple goroutines. However, each File object should
118         // be used by only one goroutine at a time.
119         OpenFile(name string, flag int, perm os.FileMode) (File, error)
120
121         Mkdir(name string, perm os.FileMode) error
122         Remove(name string) error
123         RemoveAll(name string) error
124         Rename(oldname, newname string) error
125 }
126
127 // A CollectionFileSystem is a FileSystem that can be serialized as a
128 // manifest and stored as a collection.
129 type CollectionFileSystem interface {
130         FileSystem
131
132         // Flush all file data to Keep and return a snapshot of the
133         // filesystem suitable for saving as (Collection)ManifestText.
134         // Prefix (normally ".") is a top level directory, effectively
135         // prepended to all paths in the returned manifest.
136         MarshalManifest(prefix string) (string, error)
137 }
138
139 type fileSystem struct {
140         inode
141 }
142
143 type collectionFileSystem struct {
144         fileSystem
145 }
146
147 func (fs collectionFileSystem) MarshalManifest(prefix string) (string, error) {
148         fs.fileSystem.inode.Lock()
149         defer fs.fileSystem.inode.Unlock()
150         return fs.fileSystem.inode.(*dirnode).marshalManifest(prefix)
151 }
152
153 // OpenFile is analogous to os.OpenFile().
154 func (fs *fileSystem) OpenFile(name string, flag int, perm os.FileMode) (File, error) {
155         return fs.openFile(name, flag, perm)
156 }
157
158 func (fs *fileSystem) openFile(name string, flag int, perm os.FileMode) (*filehandle, error) {
159         var dn inode = fs.inode
160         if flag&os.O_SYNC != 0 {
161                 return nil, ErrSyncNotSupported
162         }
163         dirname, name := path.Split(name)
164         parent := rlookup(dn, dirname)
165         if parent == nil {
166                 return nil, os.ErrNotExist
167         }
168         var readable, writable bool
169         switch flag & (os.O_RDWR | os.O_RDONLY | os.O_WRONLY) {
170         case os.O_RDWR:
171                 readable = true
172                 writable = true
173         case os.O_RDONLY:
174                 readable = true
175         case os.O_WRONLY:
176                 writable = true
177         default:
178                 return nil, fmt.Errorf("invalid flags 0x%x", flag)
179         }
180         if !writable && parent.IsDir() {
181                 // A directory can be opened via "foo/", "foo/.", or
182                 // "foo/..".
183                 switch name {
184                 case ".", "":
185                         return &filehandle{inode: parent}, nil
186                 case "..":
187                         return &filehandle{inode: parent.Parent()}, nil
188                 }
189         }
190         createMode := flag&os.O_CREATE != 0
191         if createMode {
192                 parent.Lock()
193                 defer parent.Unlock()
194         } else {
195                 parent.RLock()
196                 defer parent.RUnlock()
197         }
198         n := parent.Child(name, nil)
199         if n == nil {
200                 if !createMode {
201                         return nil, os.ErrNotExist
202                 }
203                 var err error
204                 n = parent.Child(name, func(inode) inode {
205                         var dn *dirnode
206                         switch parent := parent.(type) {
207                         case *dirnode:
208                                 dn = parent
209                         case *collectionFileSystem:
210                                 dn = parent.inode.(*dirnode)
211                         default:
212                                 err = ErrInvalidArgument
213                                 return nil
214                         }
215                         if perm.IsDir() {
216                                 n, err = dn.newDirnode(dn, name, perm|0755, time.Now())
217                         } else {
218                                 n, err = dn.newFilenode(dn, name, perm|0755, time.Now())
219                         }
220                         return n
221                 })
222                 if err != nil {
223                         return nil, err
224                 } else if n == nil {
225                         // parent rejected new child
226                         return nil, ErrInvalidOperation
227                 }
228         } else if flag&os.O_EXCL != 0 {
229                 return nil, ErrFileExists
230         } else if flag&os.O_TRUNC != 0 {
231                 if !writable {
232                         return nil, fmt.Errorf("invalid flag O_TRUNC in read-only mode")
233                 } else if fn, ok := n.(*filenode); !ok {
234                         return nil, fmt.Errorf("invalid flag O_TRUNC when opening directory")
235                 } else {
236                         fn.Truncate(0)
237                 }
238         }
239         return &filehandle{
240                 inode:    n,
241                 append:   flag&os.O_APPEND != 0,
242                 readable: readable,
243                 writable: writable,
244         }, nil
245 }
246
247 func (fs *fileSystem) Open(name string) (http.File, error) {
248         return fs.OpenFile(name, os.O_RDONLY, 0)
249 }
250
251 func (fs *fileSystem) Create(name string) (File, error) {
252         return fs.OpenFile(name, os.O_CREATE|os.O_RDWR|os.O_TRUNC, 0)
253 }
254
255 func (fs *fileSystem) Mkdir(name string, perm os.FileMode) (err error) {
256         dirname, name := path.Split(name)
257         n := rlookup(fs.inode, dirname)
258         if n == nil {
259                 return os.ErrNotExist
260         }
261         n.Lock()
262         defer n.Unlock()
263         if n.Child(name, nil) != nil {
264                 return os.ErrExist
265         }
266         dn, ok := n.(*dirnode)
267         if !ok {
268                 return ErrInvalidArgument
269         }
270         child := n.Child(name, func(inode) (child inode) {
271                 child, err = dn.newDirnode(dn, name, perm, time.Now())
272                 return
273         })
274         if err != nil {
275                 return err
276         } else if child == nil {
277                 return ErrInvalidArgument
278         }
279         return nil
280 }
281
282 func (fs *fileSystem) Stat(name string) (fi os.FileInfo, err error) {
283         node := rlookup(fs.inode, name)
284         if node == nil {
285                 err = os.ErrNotExist
286         } else {
287                 fi = node.FileInfo()
288         }
289         return
290 }
291
292 func (fs *fileSystem) Rename(oldname, newname string) error {
293         olddir, oldname := path.Split(oldname)
294         if oldname == "" || oldname == "." || oldname == ".." {
295                 return ErrInvalidArgument
296         }
297         olddirf, err := fs.openFile(olddir+".", os.O_RDONLY, 0)
298         if err != nil {
299                 return fmt.Errorf("%q: %s", olddir, err)
300         }
301         defer olddirf.Close()
302
303         newdir, newname := path.Split(newname)
304         if newname == "." || newname == ".." {
305                 return ErrInvalidArgument
306         } else if newname == "" {
307                 // Rename("a/b", "c/") means Rename("a/b", "c/b")
308                 newname = oldname
309         }
310         newdirf, err := fs.openFile(newdir+".", os.O_RDONLY, 0)
311         if err != nil {
312                 return fmt.Errorf("%q: %s", newdir, err)
313         }
314         defer newdirf.Close()
315
316         // When acquiring locks on multiple nodes, all common
317         // ancestors must be locked first in order to avoid
318         // deadlock. This is assured by locking the path from root to
319         // newdir, then locking the path from root to olddir, skipping
320         // any already-locked nodes.
321         needLock := []sync.Locker{}
322         for _, f := range []*filehandle{olddirf, newdirf} {
323                 node := f.inode
324                 needLock = append(needLock, node)
325                 for node.Parent() != node {
326                         node = node.Parent()
327                         needLock = append(needLock, node)
328                 }
329         }
330         locked := map[sync.Locker]bool{}
331         for i := len(needLock) - 1; i >= 0; i-- {
332                 if n := needLock[i]; !locked[n] {
333                         n.Lock()
334                         defer n.Unlock()
335                         locked[n] = true
336                 }
337         }
338
339         if _, ok := newdirf.inode.(*dirnode); !ok {
340                 return ErrInvalidOperation
341         }
342
343         err = nil
344         olddirf.inode.Child(oldname, func(oldinode inode) inode {
345                 if oldinode == nil {
346                         err = os.ErrNotExist
347                         return nil
348                 }
349                 newdirf.inode.Child(newname, func(existing inode) inode {
350                         if existing != nil && existing.IsDir() {
351                                 err = ErrIsDirectory
352                                 return existing
353                         }
354                         return oldinode
355                 })
356                 if err != nil {
357                         return oldinode
358                 }
359                 oldinode.Lock()
360                 defer oldinode.Unlock()
361                 olddn := olddirf.inode.(*dirnode)
362                 newdn := newdirf.inode.(*dirnode)
363                 switch n := oldinode.(type) {
364                 case *dirnode:
365                         n.parent = newdirf.inode
366                         n.treenode.fileinfo.name = newname
367                 case *filenode:
368                         n.parent = newdn
369                         n.fileinfo.name = newname
370                 default:
371                         panic(fmt.Sprintf("bad inode type %T", n))
372                 }
373                 olddn.treenode.fileinfo.modTime = time.Now()
374                 newdn.treenode.fileinfo.modTime = time.Now()
375                 return nil
376         })
377         return err
378 }
379
380 func (fs *fileSystem) Remove(name string) error {
381         return fs.remove(strings.TrimRight(name, "/"), false)
382 }
383
384 func (fs *fileSystem) RemoveAll(name string) error {
385         err := fs.remove(strings.TrimRight(name, "/"), true)
386         if os.IsNotExist(err) {
387                 // "If the path does not exist, RemoveAll returns
388                 // nil." (see "os" pkg)
389                 err = nil
390         }
391         return err
392 }
393
394 func (fs *fileSystem) remove(name string, recursive bool) (err error) {
395         dirname, name := path.Split(name)
396         if name == "" || name == "." || name == ".." {
397                 return ErrInvalidArgument
398         }
399         dir := rlookup(fs, dirname)
400         if dir == nil {
401                 return os.ErrNotExist
402         }
403         dir.Lock()
404         defer dir.Unlock()
405         dir.Child(name, func(node inode) inode {
406                 if node == nil {
407                         err = os.ErrNotExist
408                         return nil
409                 }
410                 if !recursive && node.IsDir() && node.Size() > 0 {
411                         err = ErrDirectoryNotEmpty
412                         return node
413                 }
414                 return nil
415         })
416         return err
417 }
418
419 type inode interface {
420         Parent() inode
421         Read([]byte, filenodePtr) (int, filenodePtr, error)
422         Write([]byte, filenodePtr) (int, filenodePtr, error)
423         Truncate(int64) error
424         IsDir() bool
425         Readdir() []os.FileInfo
426         Size() int64
427         FileInfo() os.FileInfo
428         // Caller must have lock (or rlock if func is nil)
429         Child(string, func(inode) inode) inode
430         sync.Locker
431         RLock()
432         RUnlock()
433 }
434
435 // filenode implements inode.
436 type filenode struct {
437         fileinfo fileinfo
438         parent   *dirnode
439         segments []segment
440         // number of times `segments` has changed in a
441         // way that might invalidate a filenodePtr
442         repacked int64
443         memsize  int64 // bytes in memSegments
444         sync.RWMutex
445         nullnode
446 }
447
448 // filenodePtr is an offset into a file that is (usually) efficient to
449 // seek to. Specifically, if filenode.repacked==filenodePtr.repacked
450 // then
451 // filenode.segments[filenodePtr.segmentIdx][filenodePtr.segmentOff]
452 // corresponds to file offset filenodePtr.off. Otherwise, it is
453 // necessary to reexamine len(filenode.segments[0]) etc. to find the
454 // correct segment and offset.
455 type filenodePtr struct {
456         off        int64
457         segmentIdx int
458         segmentOff int
459         repacked   int64
460 }
461
462 // seek returns a ptr that is consistent with both startPtr.off and
463 // the current state of fn. The caller must already hold fn.RLock() or
464 // fn.Lock().
465 //
466 // If startPtr is beyond EOF, ptr.segment* will indicate precisely
467 // EOF.
468 //
469 // After seeking:
470 //
471 //     ptr.segmentIdx == len(filenode.segments) // i.e., at EOF
472 //     ||
473 //     filenode.segments[ptr.segmentIdx].Len() > ptr.segmentOff
474 func (fn *filenode) seek(startPtr filenodePtr) (ptr filenodePtr) {
475         ptr = startPtr
476         if ptr.off < 0 {
477                 // meaningless anyway
478                 return
479         } else if ptr.off >= fn.fileinfo.size {
480                 ptr.segmentIdx = len(fn.segments)
481                 ptr.segmentOff = 0
482                 ptr.repacked = fn.repacked
483                 return
484         } else if ptr.repacked == fn.repacked {
485                 // segmentIdx and segmentOff accurately reflect
486                 // ptr.off, but might have fallen off the end of a
487                 // segment
488                 if ptr.segmentOff >= fn.segments[ptr.segmentIdx].Len() {
489                         ptr.segmentIdx++
490                         ptr.segmentOff = 0
491                 }
492                 return
493         }
494         defer func() {
495                 ptr.repacked = fn.repacked
496         }()
497         if ptr.off >= fn.fileinfo.size {
498                 ptr.segmentIdx, ptr.segmentOff = len(fn.segments), 0
499                 return
500         }
501         // Recompute segmentIdx and segmentOff.  We have already
502         // established fn.fileinfo.size > ptr.off >= 0, so we don't
503         // have to deal with edge cases here.
504         var off int64
505         for ptr.segmentIdx, ptr.segmentOff = 0, 0; off < ptr.off; ptr.segmentIdx++ {
506                 // This would panic (index out of range) if
507                 // fn.fileinfo.size were larger than
508                 // sum(fn.segments[i].Len()) -- but that can't happen
509                 // because we have ensured fn.fileinfo.size is always
510                 // accurate.
511                 segLen := int64(fn.segments[ptr.segmentIdx].Len())
512                 if off+segLen > ptr.off {
513                         ptr.segmentOff = int(ptr.off - off)
514                         break
515                 }
516                 off += segLen
517         }
518         return
519 }
520
521 // caller must have lock
522 func (fn *filenode) appendSegment(e segment) {
523         fn.segments = append(fn.segments, e)
524         fn.fileinfo.size += int64(e.Len())
525 }
526
527 func (fn *filenode) Parent() inode {
528         fn.RLock()
529         defer fn.RUnlock()
530         return fn.parent
531 }
532
533 // Read reads file data from a single segment, starting at startPtr,
534 // into p. startPtr is assumed not to be up-to-date. Caller must have
535 // RLock or Lock.
536 func (fn *filenode) Read(p []byte, startPtr filenodePtr) (n int, ptr filenodePtr, err error) {
537         ptr = fn.seek(startPtr)
538         if ptr.off < 0 {
539                 err = ErrNegativeOffset
540                 return
541         }
542         if ptr.segmentIdx >= len(fn.segments) {
543                 err = io.EOF
544                 return
545         }
546         n, err = fn.segments[ptr.segmentIdx].ReadAt(p, int64(ptr.segmentOff))
547         if n > 0 {
548                 ptr.off += int64(n)
549                 ptr.segmentOff += n
550                 if ptr.segmentOff == fn.segments[ptr.segmentIdx].Len() {
551                         ptr.segmentIdx++
552                         ptr.segmentOff = 0
553                         if ptr.segmentIdx < len(fn.segments) && err == io.EOF {
554                                 err = nil
555                         }
556                 }
557         }
558         return
559 }
560
561 func (fn *filenode) Size() int64 {
562         fn.RLock()
563         defer fn.RUnlock()
564         return fn.fileinfo.Size()
565 }
566
567 func (fn *filenode) FileInfo() os.FileInfo {
568         fn.RLock()
569         defer fn.RUnlock()
570         return fn.fileinfo
571 }
572
573 func (fn *filenode) Truncate(size int64) error {
574         fn.Lock()
575         defer fn.Unlock()
576         return fn.truncate(size)
577 }
578
579 func (fn *filenode) truncate(size int64) error {
580         if size == fn.fileinfo.size {
581                 return nil
582         }
583         fn.repacked++
584         if size < fn.fileinfo.size {
585                 ptr := fn.seek(filenodePtr{off: size})
586                 for i := ptr.segmentIdx; i < len(fn.segments); i++ {
587                         if seg, ok := fn.segments[i].(*memSegment); ok {
588                                 fn.memsize -= int64(seg.Len())
589                         }
590                 }
591                 if ptr.segmentOff == 0 {
592                         fn.segments = fn.segments[:ptr.segmentIdx]
593                 } else {
594                         fn.segments = fn.segments[:ptr.segmentIdx+1]
595                         switch seg := fn.segments[ptr.segmentIdx].(type) {
596                         case *memSegment:
597                                 seg.Truncate(ptr.segmentOff)
598                                 fn.memsize += int64(seg.Len())
599                         default:
600                                 fn.segments[ptr.segmentIdx] = seg.Slice(0, ptr.segmentOff)
601                         }
602                 }
603                 fn.fileinfo.size = size
604                 return nil
605         }
606         for size > fn.fileinfo.size {
607                 grow := size - fn.fileinfo.size
608                 var seg *memSegment
609                 var ok bool
610                 if len(fn.segments) == 0 {
611                         seg = &memSegment{}
612                         fn.segments = append(fn.segments, seg)
613                 } else if seg, ok = fn.segments[len(fn.segments)-1].(*memSegment); !ok || seg.Len() >= maxBlockSize {
614                         seg = &memSegment{}
615                         fn.segments = append(fn.segments, seg)
616                 }
617                 if maxgrow := int64(maxBlockSize - seg.Len()); maxgrow < grow {
618                         grow = maxgrow
619                 }
620                 seg.Truncate(seg.Len() + int(grow))
621                 fn.fileinfo.size += grow
622                 fn.memsize += grow
623         }
624         return nil
625 }
626
627 // Write writes data from p to the file, starting at startPtr,
628 // extending the file size if necessary. Caller must have Lock.
629 func (fn *filenode) Write(p []byte, startPtr filenodePtr) (n int, ptr filenodePtr, err error) {
630         if startPtr.off > fn.fileinfo.size {
631                 if err = fn.truncate(startPtr.off); err != nil {
632                         return 0, startPtr, err
633                 }
634         }
635         ptr = fn.seek(startPtr)
636         if ptr.off < 0 {
637                 err = ErrNegativeOffset
638                 return
639         }
640         for len(p) > 0 && err == nil {
641                 cando := p
642                 if len(cando) > maxBlockSize {
643                         cando = cando[:maxBlockSize]
644                 }
645                 // Rearrange/grow fn.segments (and shrink cando if
646                 // needed) such that cando can be copied to
647                 // fn.segments[ptr.segmentIdx] at offset
648                 // ptr.segmentOff.
649                 cur := ptr.segmentIdx
650                 prev := ptr.segmentIdx - 1
651                 var curWritable bool
652                 if cur < len(fn.segments) {
653                         _, curWritable = fn.segments[cur].(*memSegment)
654                 }
655                 var prevAppendable bool
656                 if prev >= 0 && fn.segments[prev].Len() < maxBlockSize {
657                         _, prevAppendable = fn.segments[prev].(*memSegment)
658                 }
659                 if ptr.segmentOff > 0 && !curWritable {
660                         // Split a non-writable block.
661                         if max := fn.segments[cur].Len() - ptr.segmentOff; max <= len(cando) {
662                                 // Truncate cur, and insert a new
663                                 // segment after it.
664                                 cando = cando[:max]
665                                 fn.segments = append(fn.segments, nil)
666                                 copy(fn.segments[cur+1:], fn.segments[cur:])
667                         } else {
668                                 // Split cur into two copies, truncate
669                                 // the one on the left, shift the one
670                                 // on the right, and insert a new
671                                 // segment between them.
672                                 fn.segments = append(fn.segments, nil, nil)
673                                 copy(fn.segments[cur+2:], fn.segments[cur:])
674                                 fn.segments[cur+2] = fn.segments[cur+2].Slice(ptr.segmentOff+len(cando), -1)
675                         }
676                         cur++
677                         prev++
678                         seg := &memSegment{}
679                         seg.Truncate(len(cando))
680                         fn.memsize += int64(len(cando))
681                         fn.segments[cur] = seg
682                         fn.segments[prev] = fn.segments[prev].Slice(0, ptr.segmentOff)
683                         ptr.segmentIdx++
684                         ptr.segmentOff = 0
685                         fn.repacked++
686                         ptr.repacked++
687                 } else if curWritable {
688                         if fit := int(fn.segments[cur].Len()) - ptr.segmentOff; fit < len(cando) {
689                                 cando = cando[:fit]
690                         }
691                 } else {
692                         if prevAppendable {
693                                 // Shrink cando if needed to fit in
694                                 // prev segment.
695                                 if cangrow := maxBlockSize - fn.segments[prev].Len(); cangrow < len(cando) {
696                                         cando = cando[:cangrow]
697                                 }
698                         }
699
700                         if cur == len(fn.segments) {
701                                 // ptr is at EOF, filesize is changing.
702                                 fn.fileinfo.size += int64(len(cando))
703                         } else if el := fn.segments[cur].Len(); el <= len(cando) {
704                                 // cando is long enough that we won't
705                                 // need cur any more. shrink cando to
706                                 // be exactly as long as cur
707                                 // (otherwise we'd accidentally shift
708                                 // the effective position of all
709                                 // segments after cur).
710                                 cando = cando[:el]
711                                 copy(fn.segments[cur:], fn.segments[cur+1:])
712                                 fn.segments = fn.segments[:len(fn.segments)-1]
713                         } else {
714                                 // shrink cur by the same #bytes we're growing prev
715                                 fn.segments[cur] = fn.segments[cur].Slice(len(cando), -1)
716                         }
717
718                         if prevAppendable {
719                                 // Grow prev.
720                                 ptr.segmentIdx--
721                                 ptr.segmentOff = fn.segments[prev].Len()
722                                 fn.segments[prev].(*memSegment).Truncate(ptr.segmentOff + len(cando))
723                                 fn.memsize += int64(len(cando))
724                                 ptr.repacked++
725                                 fn.repacked++
726                         } else {
727                                 // Insert a segment between prev and
728                                 // cur, and advance prev/cur.
729                                 fn.segments = append(fn.segments, nil)
730                                 if cur < len(fn.segments) {
731                                         copy(fn.segments[cur+1:], fn.segments[cur:])
732                                         ptr.repacked++
733                                         fn.repacked++
734                                 } else {
735                                         // appending a new segment does
736                                         // not invalidate any ptrs
737                                 }
738                                 seg := &memSegment{}
739                                 seg.Truncate(len(cando))
740                                 fn.memsize += int64(len(cando))
741                                 fn.segments[cur] = seg
742                                 cur++
743                                 prev++
744                         }
745                 }
746
747                 // Finally we can copy bytes from cando to the current segment.
748                 fn.segments[ptr.segmentIdx].(*memSegment).WriteAt(cando, ptr.segmentOff)
749                 n += len(cando)
750                 p = p[len(cando):]
751
752                 ptr.off += int64(len(cando))
753                 ptr.segmentOff += len(cando)
754                 if ptr.segmentOff >= maxBlockSize {
755                         fn.pruneMemSegments()
756                 }
757                 if fn.segments[ptr.segmentIdx].Len() == ptr.segmentOff {
758                         ptr.segmentOff = 0
759                         ptr.segmentIdx++
760                 }
761
762                 fn.fileinfo.modTime = time.Now()
763         }
764         return
765 }
766
767 // Write some data out to disk to reduce memory use. Caller must have
768 // write lock.
769 func (fn *filenode) pruneMemSegments() {
770         // TODO: async (don't hold Lock() while waiting for Keep)
771         // TODO: share code with (*dirnode)sync()
772         // TODO: pack/flush small blocks too, when fragmented
773         for idx, seg := range fn.segments {
774                 seg, ok := seg.(*memSegment)
775                 if !ok || seg.Len() < maxBlockSize {
776                         continue
777                 }
778                 locator, _, err := fn.parent.kc.PutB(seg.buf)
779                 if err != nil {
780                         // TODO: stall (or return errors from)
781                         // subsequent writes until flushing
782                         // starts to succeed
783                         continue
784                 }
785                 fn.memsize -= int64(seg.Len())
786                 fn.segments[idx] = storedSegment{
787                         kc:      fn.parent.kc,
788                         locator: locator,
789                         size:    seg.Len(),
790                         offset:  0,
791                         length:  seg.Len(),
792                 }
793         }
794 }
795
796 // FileSystem returns a CollectionFileSystem for the collection.
797 func (c *Collection) FileSystem(client *Client, kc keepClient) (CollectionFileSystem, error) {
798         var modTime time.Time
799         if c.ModifiedAt == nil {
800                 modTime = time.Now()
801         } else {
802                 modTime = *c.ModifiedAt
803         }
804         dn := &dirnode{
805                 client: client,
806                 kc:     kc,
807                 treenode: treenode{
808                         fileinfo: fileinfo{
809                                 name:    ".",
810                                 mode:    os.ModeDir | 0755,
811                                 modTime: modTime,
812                         },
813                         parent: nil,
814                         inodes: make(map[string]inode),
815                 },
816         }
817         dn.parent = dn
818         fs := &collectionFileSystem{fileSystem: fileSystem{inode: dn}}
819         if err := dn.loadManifest(c.ManifestText); err != nil {
820                 return nil, err
821         }
822         return fs, nil
823 }
824
825 type filehandle struct {
826         inode
827         ptr        filenodePtr
828         append     bool
829         readable   bool
830         writable   bool
831         unreaddirs []os.FileInfo
832 }
833
834 func (f *filehandle) Read(p []byte) (n int, err error) {
835         if !f.readable {
836                 return 0, ErrWriteOnlyMode
837         }
838         f.inode.RLock()
839         defer f.inode.RUnlock()
840         n, f.ptr, err = f.inode.Read(p, f.ptr)
841         return
842 }
843
844 func (f *filehandle) Seek(off int64, whence int) (pos int64, err error) {
845         size := f.inode.Size()
846         ptr := f.ptr
847         switch whence {
848         case io.SeekStart:
849                 ptr.off = off
850         case io.SeekCurrent:
851                 ptr.off += off
852         case io.SeekEnd:
853                 ptr.off = size + off
854         }
855         if ptr.off < 0 {
856                 return f.ptr.off, ErrNegativeOffset
857         }
858         if ptr.off != f.ptr.off {
859                 f.ptr = ptr
860                 // force filenode to recompute f.ptr fields on next
861                 // use
862                 f.ptr.repacked = -1
863         }
864         return f.ptr.off, nil
865 }
866
867 func (f *filehandle) Truncate(size int64) error {
868         return f.inode.Truncate(size)
869 }
870
871 func (f *filehandle) Write(p []byte) (n int, err error) {
872         if !f.writable {
873                 return 0, ErrReadOnlyFile
874         }
875         f.inode.Lock()
876         defer f.inode.Unlock()
877         if fn, ok := f.inode.(*filenode); ok && f.append {
878                 f.ptr = filenodePtr{
879                         off:        fn.fileinfo.size,
880                         segmentIdx: len(fn.segments),
881                         segmentOff: 0,
882                         repacked:   fn.repacked,
883                 }
884         }
885         n, f.ptr, err = f.inode.Write(p, f.ptr)
886         return
887 }
888
889 func (f *filehandle) Readdir(count int) ([]os.FileInfo, error) {
890         if !f.inode.IsDir() {
891                 return nil, ErrInvalidOperation
892         }
893         if count <= 0 {
894                 return f.inode.Readdir(), nil
895         }
896         if f.unreaddirs == nil {
897                 f.unreaddirs = f.inode.Readdir()
898         }
899         if len(f.unreaddirs) == 0 {
900                 return nil, io.EOF
901         }
902         if count > len(f.unreaddirs) {
903                 count = len(f.unreaddirs)
904         }
905         ret := f.unreaddirs[:count]
906         f.unreaddirs = f.unreaddirs[count:]
907         return ret, nil
908 }
909
910 func (f *filehandle) Stat() (os.FileInfo, error) {
911         return f.inode.FileInfo(), nil
912 }
913
914 func (f *filehandle) Close() error {
915         return nil
916 }
917
918 type dirnode struct {
919         treenode
920         client *Client
921         kc     keepClient
922 }
923
924 // sync flushes in-memory data (for all files in the tree rooted at
925 // dn) to persistent storage. Caller must hold dn.Lock().
926 func (dn *dirnode) sync() error {
927         type shortBlock struct {
928                 fn  *filenode
929                 idx int
930         }
931         var pending []shortBlock
932         var pendingLen int
933
934         flush := func(sbs []shortBlock) error {
935                 if len(sbs) == 0 {
936                         return nil
937                 }
938                 block := make([]byte, 0, maxBlockSize)
939                 for _, sb := range sbs {
940                         block = append(block, sb.fn.segments[sb.idx].(*memSegment).buf...)
941                 }
942                 locator, _, err := dn.kc.PutB(block)
943                 if err != nil {
944                         return err
945                 }
946                 off := 0
947                 for _, sb := range sbs {
948                         data := sb.fn.segments[sb.idx].(*memSegment).buf
949                         sb.fn.segments[sb.idx] = storedSegment{
950                                 kc:      dn.kc,
951                                 locator: locator,
952                                 size:    len(block),
953                                 offset:  off,
954                                 length:  len(data),
955                         }
956                         off += len(data)
957                         sb.fn.memsize -= int64(len(data))
958                 }
959                 return nil
960         }
961
962         names := make([]string, 0, len(dn.inodes))
963         for name := range dn.inodes {
964                 names = append(names, name)
965         }
966         sort.Strings(names)
967
968         for _, name := range names {
969                 fn, ok := dn.inodes[name].(*filenode)
970                 if !ok {
971                         continue
972                 }
973                 fn.Lock()
974                 defer fn.Unlock()
975                 for idx, seg := range fn.segments {
976                         seg, ok := seg.(*memSegment)
977                         if !ok {
978                                 continue
979                         }
980                         if seg.Len() > maxBlockSize/2 {
981                                 if err := flush([]shortBlock{{fn, idx}}); err != nil {
982                                         return err
983                                 }
984                                 continue
985                         }
986                         if pendingLen+seg.Len() > maxBlockSize {
987                                 if err := flush(pending); err != nil {
988                                         return err
989                                 }
990                                 pending = nil
991                                 pendingLen = 0
992                         }
993                         pending = append(pending, shortBlock{fn, idx})
994                         pendingLen += seg.Len()
995                 }
996         }
997         return flush(pending)
998 }
999
1000 // caller must have read lock.
1001 func (dn *dirnode) marshalManifest(prefix string) (string, error) {
1002         var streamLen int64
1003         type filepart struct {
1004                 name   string
1005                 offset int64
1006                 length int64
1007         }
1008         var fileparts []filepart
1009         var subdirs string
1010         var blocks []string
1011
1012         if err := dn.sync(); err != nil {
1013                 return "", err
1014         }
1015
1016         names := make([]string, 0, len(dn.inodes))
1017         for name, node := range dn.inodes {
1018                 names = append(names, name)
1019                 node.Lock()
1020                 defer node.Unlock()
1021         }
1022         sort.Strings(names)
1023
1024         for _, name := range names {
1025                 switch node := dn.inodes[name].(type) {
1026                 case *dirnode:
1027                         subdir, err := node.marshalManifest(prefix + "/" + name)
1028                         if err != nil {
1029                                 return "", err
1030                         }
1031                         subdirs = subdirs + subdir
1032                 case *filenode:
1033                         if len(node.segments) == 0 {
1034                                 fileparts = append(fileparts, filepart{name: name})
1035                                 break
1036                         }
1037                         for _, seg := range node.segments {
1038                                 switch seg := seg.(type) {
1039                                 case storedSegment:
1040                                         if len(blocks) > 0 && blocks[len(blocks)-1] == seg.locator {
1041                                                 streamLen -= int64(seg.size)
1042                                         } else {
1043                                                 blocks = append(blocks, seg.locator)
1044                                         }
1045                                         next := filepart{
1046                                                 name:   name,
1047                                                 offset: streamLen + int64(seg.offset),
1048                                                 length: int64(seg.length),
1049                                         }
1050                                         if prev := len(fileparts) - 1; prev >= 0 &&
1051                                                 fileparts[prev].name == name &&
1052                                                 fileparts[prev].offset+fileparts[prev].length == next.offset {
1053                                                 fileparts[prev].length += next.length
1054                                         } else {
1055                                                 fileparts = append(fileparts, next)
1056                                         }
1057                                         streamLen += int64(seg.size)
1058                                 default:
1059                                         // This can't happen: we
1060                                         // haven't unlocked since
1061                                         // calling sync().
1062                                         panic(fmt.Sprintf("can't marshal segment type %T", seg))
1063                                 }
1064                         }
1065                 default:
1066                         panic(fmt.Sprintf("can't marshal inode type %T", node))
1067                 }
1068         }
1069         var filetokens []string
1070         for _, s := range fileparts {
1071                 filetokens = append(filetokens, fmt.Sprintf("%d:%d:%s", s.offset, s.length, manifestEscape(s.name)))
1072         }
1073         if len(filetokens) == 0 {
1074                 return subdirs, nil
1075         } else if len(blocks) == 0 {
1076                 blocks = []string{"d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e+0"}
1077         }
1078         return manifestEscape(prefix) + " " + strings.Join(blocks, " ") + " " + strings.Join(filetokens, " ") + "\n" + subdirs, nil
1079 }
1080
1081 func (dn *dirnode) loadManifest(txt string) error {
1082         var dirname string
1083         streams := strings.Split(txt, "\n")
1084         if streams[len(streams)-1] != "" {
1085                 return fmt.Errorf("line %d: no trailing newline", len(streams))
1086         }
1087         streams = streams[:len(streams)-1]
1088         segments := []storedSegment{}
1089         for i, stream := range streams {
1090                 lineno := i + 1
1091                 var anyFileTokens bool
1092                 var pos int64
1093                 var segIdx int
1094                 segments = segments[:0]
1095                 for i, token := range strings.Split(stream, " ") {
1096                         if i == 0 {
1097                                 dirname = manifestUnescape(token)
1098                                 continue
1099                         }
1100                         if !strings.Contains(token, ":") {
1101                                 if anyFileTokens {
1102                                         return fmt.Errorf("line %d: bad file segment %q", lineno, token)
1103                                 }
1104                                 toks := strings.SplitN(token, "+", 3)
1105                                 if len(toks) < 2 {
1106                                         return fmt.Errorf("line %d: bad locator %q", lineno, token)
1107                                 }
1108                                 length, err := strconv.ParseInt(toks[1], 10, 32)
1109                                 if err != nil || length < 0 {
1110                                         return fmt.Errorf("line %d: bad locator %q", lineno, token)
1111                                 }
1112                                 segments = append(segments, storedSegment{
1113                                         locator: token,
1114                                         size:    int(length),
1115                                         offset:  0,
1116                                         length:  int(length),
1117                                 })
1118                                 continue
1119                         } else if len(segments) == 0 {
1120                                 return fmt.Errorf("line %d: bad locator %q", lineno, token)
1121                         }
1122
1123                         toks := strings.SplitN(token, ":", 3)
1124                         if len(toks) != 3 {
1125                                 return fmt.Errorf("line %d: bad file segment %q", lineno, token)
1126                         }
1127                         anyFileTokens = true
1128
1129                         offset, err := strconv.ParseInt(toks[0], 10, 64)
1130                         if err != nil || offset < 0 {
1131                                 return fmt.Errorf("line %d: bad file segment %q", lineno, token)
1132                         }
1133                         length, err := strconv.ParseInt(toks[1], 10, 64)
1134                         if err != nil || length < 0 {
1135                                 return fmt.Errorf("line %d: bad file segment %q", lineno, token)
1136                         }
1137                         name := dirname + "/" + manifestUnescape(toks[2])
1138                         fnode, err := dn.createFileAndParents(name)
1139                         if err != nil {
1140                                 return fmt.Errorf("line %d: cannot use path %q: %s", lineno, name, err)
1141                         }
1142                         // Map the stream offset/range coordinates to
1143                         // block/offset/range coordinates and add
1144                         // corresponding storedSegments to the filenode
1145                         if pos > offset {
1146                                 // Can't continue where we left off.
1147                                 // TODO: binary search instead of
1148                                 // rewinding all the way (but this
1149                                 // situation might be rare anyway)
1150                                 segIdx, pos = 0, 0
1151                         }
1152                         for next := int64(0); segIdx < len(segments); segIdx++ {
1153                                 seg := segments[segIdx]
1154                                 next = pos + int64(seg.Len())
1155                                 if next <= offset || seg.Len() == 0 {
1156                                         pos = next
1157                                         continue
1158                                 }
1159                                 if pos >= offset+length {
1160                                         break
1161                                 }
1162                                 var blkOff int
1163                                 if pos < offset {
1164                                         blkOff = int(offset - pos)
1165                                 }
1166                                 blkLen := seg.Len() - blkOff
1167                                 if pos+int64(blkOff+blkLen) > offset+length {
1168                                         blkLen = int(offset + length - pos - int64(blkOff))
1169                                 }
1170                                 fnode.appendSegment(storedSegment{
1171                                         kc:      dn.kc,
1172                                         locator: seg.locator,
1173                                         size:    seg.size,
1174                                         offset:  blkOff,
1175                                         length:  blkLen,
1176                                 })
1177                                 if next > offset+length {
1178                                         break
1179                                 } else {
1180                                         pos = next
1181                                 }
1182                         }
1183                         if segIdx == len(segments) && pos < offset+length {
1184                                 return fmt.Errorf("line %d: invalid segment in %d-byte stream: %q", lineno, pos, token)
1185                         }
1186                 }
1187                 if !anyFileTokens {
1188                         return fmt.Errorf("line %d: no file segments", lineno)
1189                 } else if len(segments) == 0 {
1190                         return fmt.Errorf("line %d: no locators", lineno)
1191                 } else if dirname == "" {
1192                         return fmt.Errorf("line %d: no stream name", lineno)
1193                 }
1194         }
1195         return nil
1196 }
1197
1198 // only safe to call from loadManifest -- no locking
1199 func (dn *dirnode) createFileAndParents(path string) (fn *filenode, err error) {
1200         node := dn
1201         names := strings.Split(path, "/")
1202         basename := names[len(names)-1]
1203         if basename == "" || basename == "." || basename == ".." {
1204                 err = fmt.Errorf("invalid filename")
1205                 return
1206         }
1207         for _, name := range names[:len(names)-1] {
1208                 switch name {
1209                 case "", ".":
1210                         continue
1211                 case "..":
1212                         if node == dn {
1213                                 // can't be sure parent will be a *dirnode
1214                                 return nil, ErrInvalidArgument
1215                         }
1216                         node = node.Parent().(*dirnode)
1217                         continue
1218                 }
1219                 node.Child(name, func(child inode) inode {
1220                         switch child.(type) {
1221                         case nil:
1222                                 node, err = dn.newDirnode(node, name, 0755|os.ModeDir, node.Parent().FileInfo().ModTime())
1223                                 child = node
1224                         case *dirnode:
1225                                 node = child.(*dirnode)
1226                         case *filenode:
1227                                 err = ErrFileExists
1228                         default:
1229                                 err = ErrInvalidOperation
1230                         }
1231                         return child
1232                 })
1233                 if err != nil {
1234                         return
1235                 }
1236         }
1237         node.Child(basename, func(child inode) inode {
1238                 switch child := child.(type) {
1239                 case nil:
1240                         fn, err = dn.newFilenode(node, basename, 0755, node.FileInfo().ModTime())
1241                         return fn
1242                 case *filenode:
1243                         fn = child
1244                         return child
1245                 case *dirnode:
1246                         err = ErrIsDirectory
1247                         return child
1248                 default:
1249                         err = ErrInvalidOperation
1250                         return child
1251                 }
1252         })
1253         return
1254 }
1255
1256 // rlookup (recursive lookup) returns the inode for the file/directory
1257 // with the given name (which may contain "/" separators). If no such
1258 // file/directory exists, the returned node is nil.
1259 func rlookup(start inode, path string) (node inode) {
1260         node = start
1261         for _, name := range strings.Split(path, "/") {
1262                 if node == nil {
1263                         break
1264                 }
1265                 if node.IsDir() {
1266                         if name == "." || name == "" {
1267                                 continue
1268                         }
1269                         if name == ".." {
1270                                 node = node.Parent()
1271                                 continue
1272                         }
1273                 }
1274                 node = func() inode {
1275                         node.RLock()
1276                         defer node.RUnlock()
1277                         return node.Child(name, nil)
1278                 }()
1279         }
1280         return
1281 }
1282
1283 // Caller must have lock, and must have already ensured
1284 // Children(name,nil) is nil.
1285 func (dn *dirnode) newDirnode(parent *dirnode, name string, perm os.FileMode, modTime time.Time) (node *dirnode, err error) {
1286         if name == "" || name == "." || name == ".." {
1287                 return nil, ErrInvalidArgument
1288         }
1289         return &dirnode{
1290                 client: dn.client,
1291                 kc:     dn.kc,
1292                 treenode: treenode{
1293                         parent: parent,
1294                         fileinfo: fileinfo{
1295                                 name:    name,
1296                                 mode:    perm | os.ModeDir,
1297                                 modTime: modTime,
1298                         },
1299                         inodes: make(map[string]inode),
1300                 },
1301         }, nil
1302 }
1303
1304 func (dn *dirnode) newFilenode(parent *dirnode, name string, perm os.FileMode, modTime time.Time) (node *filenode, err error) {
1305         if name == "" || name == "." || name == ".." {
1306                 return nil, ErrInvalidArgument
1307         }
1308         return &filenode{
1309                 parent: parent,
1310                 fileinfo: fileinfo{
1311                         name:    name,
1312                         mode:    perm & ^os.ModeDir,
1313                         modTime: modTime,
1314                 },
1315         }, nil
1316 }
1317
1318 type segment interface {
1319         io.ReaderAt
1320         Len() int
1321         // Return a new segment with a subsection of the data from this
1322         // one. length<0 means length=Len()-off.
1323         Slice(off int, length int) segment
1324 }
1325
1326 type memSegment struct {
1327         buf []byte
1328 }
1329
1330 func (me *memSegment) Len() int {
1331         return len(me.buf)
1332 }
1333
1334 func (me *memSegment) Slice(off, length int) segment {
1335         if length < 0 {
1336                 length = len(me.buf) - off
1337         }
1338         buf := make([]byte, length)
1339         copy(buf, me.buf[off:])
1340         return &memSegment{buf: buf}
1341 }
1342
1343 func (me *memSegment) Truncate(n int) {
1344         if n > cap(me.buf) {
1345                 newsize := 1024
1346                 for newsize < n {
1347                         newsize = newsize << 2
1348                 }
1349                 newbuf := make([]byte, n, newsize)
1350                 copy(newbuf, me.buf)
1351                 me.buf = newbuf
1352         } else {
1353                 // Zero unused part when shrinking, in case we grow
1354                 // and start using it again later.
1355                 for i := n; i < len(me.buf); i++ {
1356                         me.buf[i] = 0
1357                 }
1358         }
1359         me.buf = me.buf[:n]
1360 }
1361
1362 func (me *memSegment) WriteAt(p []byte, off int) {
1363         if off+len(p) > len(me.buf) {
1364                 panic("overflowed segment")
1365         }
1366         copy(me.buf[off:], p)
1367 }
1368
1369 func (me *memSegment) ReadAt(p []byte, off int64) (n int, err error) {
1370         if off > int64(me.Len()) {
1371                 err = io.EOF
1372                 return
1373         }
1374         n = copy(p, me.buf[int(off):])
1375         if n < len(p) {
1376                 err = io.EOF
1377         }
1378         return
1379 }
1380
1381 type storedSegment struct {
1382         kc      keepClient
1383         locator string
1384         size    int // size of stored block (also encoded in locator)
1385         offset  int // position of segment within the stored block
1386         length  int // bytes in this segment (offset + length <= size)
1387 }
1388
1389 func (se storedSegment) Len() int {
1390         return se.length
1391 }
1392
1393 func (se storedSegment) Slice(n, size int) segment {
1394         se.offset += n
1395         se.length -= n
1396         if size >= 0 && se.length > size {
1397                 se.length = size
1398         }
1399         return se
1400 }
1401
1402 func (se storedSegment) ReadAt(p []byte, off int64) (n int, err error) {
1403         if off > int64(se.length) {
1404                 return 0, io.EOF
1405         }
1406         maxlen := se.length - int(off)
1407         if len(p) > maxlen {
1408                 p = p[:maxlen]
1409                 n, err = se.kc.ReadAt(se.locator, p, int(off)+se.offset)
1410                 if err == nil {
1411                         err = io.EOF
1412                 }
1413                 return
1414         }
1415         return se.kc.ReadAt(se.locator, p, int(off)+se.offset)
1416 }
1417
1418 func canonicalName(name string) string {
1419         name = path.Clean("/" + name)
1420         if name == "/" || name == "./" {
1421                 name = "."
1422         } else if strings.HasPrefix(name, "/") {
1423                 name = "." + name
1424         }
1425         return name
1426 }
1427
1428 var manifestEscapeSeq = regexp.MustCompile(`\\([0-7]{3}|\\)`)
1429
1430 func manifestUnescapeFunc(seq string) string {
1431         if seq == `\\` {
1432                 return `\`
1433         }
1434         i, err := strconv.ParseUint(seq[1:], 8, 8)
1435         if err != nil {
1436                 // Invalid escape sequence: can't unescape.
1437                 return seq
1438         }
1439         return string([]byte{byte(i)})
1440 }
1441
1442 func manifestUnescape(s string) string {
1443         return manifestEscapeSeq.ReplaceAllStringFunc(s, manifestUnescapeFunc)
1444 }
1445
1446 var manifestEscapedChar = regexp.MustCompile(`[\000-\040:\s\\]`)
1447
1448 func manifestEscapeFunc(seq string) string {
1449         return fmt.Sprintf("\\%03o", byte(seq[0]))
1450 }
1451
1452 func manifestEscape(s string) string {
1453         return manifestEscapedChar.ReplaceAllStringFunc(s, manifestEscapeFunc)
1454 }