sdk/python/arvados/diskcache.py

   1 # Copyright (C) The Arvados Authors. All rights reserved.
   2 #
   3 # SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
   4
   5 import threading
   6 import mmap
   7 import os
   8 import traceback
   9 import stat
  10 import tempfile
  11 import fcntl
  12 import time
  13 import errno
  14 import logging
  15
  16 _logger = logging.getLogger('arvados.keep')
  17
  18 cacheblock_suffix = ".keepcacheblock"
  19
  20 class DiskCacheSlot(object):
  21     __slots__ = ("locator", "ready", "content", "cachedir", "filehandle")
  22
  23     def __init__(self, locator, cachedir):
  24         self.locator = locator
  25         self.ready = threading.Event()
  26         self.content = None
  27         self.cachedir = cachedir
  28         self.filehandle = None
  29
  30     def get(self):
  31         self.ready.wait()
  32         return self.content
  33
  34     def set(self, value):
  35         tmpfile = None
  36         try:
  37             if value is None:
  38                 self.content = None
  39                 return
  40
  41             if len(value) == 0:
  42                 # Can't mmap a 0 length file
  43                 self.content = b''
  44                 return
  45
  46             if self.content is not None:
  47                 # Has been set already
  48                 return
  49
  50             blockdir = os.path.join(self.cachedir, self.locator[0:3])
  51             os.makedirs(blockdir, mode=0o700, exist_ok=True)
  52
  53             final = os.path.join(blockdir, self.locator) + cacheblock_suffix
  54
  55             self.filehandle = tempfile.NamedTemporaryFile(dir=blockdir, delete=False, prefix="tmp", suffix=cacheblock_suffix)
  56             tmpfile = self.filehandle.name
  57             os.chmod(tmpfile, stat.S_IRUSR | stat.S_IWUSR)
  58
  59             # aquire a shared lock, this tells other processes that
  60             # we're using this block and to please not delete it.
  61             fcntl.flock(self.filehandle, fcntl.LOCK_SH)
  62
  63             self.filehandle.write(value)
  64             self.filehandle.flush()
  65             os.rename(tmpfile, final)
  66             tmpfile = None
  67
  68             self.content = mmap.mmap(self.filehandle.fileno(), 0, access=mmap.ACCESS_READ)
  69         finally:
  70             if tmpfile is not None:
  71                 # If the tempfile hasn't been renamed on disk yet, try to delete it.
  72                 try:
  73                     os.remove(tmpfile)
  74                 except:
  75                     pass
  76
  77     def size(self):
  78         if self.content is None:
  79             return 0
  80         else:
  81             return len(self.content)
  82
  83     def evict(self):
  84         if self.content is not None and len(self.content) > 0:
  85             # The mmap region might be in use when we decided to evict
  86             # it.  This can happen if the cache is too small.
  87             #
  88             # If we call close() now, it'll throw an error if
  89             # something tries to access it.
  90             #
  91             # However, we don't need to explicitly call mmap.close()
  92             #
  93             # I confirmed in mmapmodule.c that that both close
  94             # and deallocate do the same thing:
  95             #
  96             # a) close the file descriptor
  97             # b) unmap the memory range
  98             #
  99             # So we can forget it in the cache and delete the file on
 100             # disk, and it will tear it down after any other
 101             # lingering Python references to the mapped memory are
 102             # gone.
 103
 104             blockdir = os.path.join(self.cachedir, self.locator[0:3])
 105             final = os.path.join(blockdir, self.locator) + cacheblock_suffix
 106             try:
 107                 fcntl.flock(self.filehandle, fcntl.LOCK_UN)
 108
 109                 # try to get an exclusive lock, this ensures other
 110                 # processes are not using the block.  It is
 111                 # nonblocking and will throw an exception if we
 112                 # can't get it, which is fine because that means
 113                 # we just won't try to delete it.
 114                 #
 115                 # I should note here, the file locking is not
 116                 # strictly necessary, we could just remove it and
 117                 # the kernel would ensure that the underlying
 118                 # inode remains available as long as other
 119                 # processes still have the file open.  However, if
 120                 # you have multiple processes sharing the cache
 121                 # and deleting each other's files, you'll end up
 122                 # with a bunch of ghost files that don't show up
 123                 # in the file system but are still taking up
 124                 # space, which isn't particularly user friendly.
 125                 # The locking strategy ensures that cache blocks
 126                 # in use remain visible.
 127                 #
 128                 fcntl.flock(self.filehandle, fcntl.LOCK_EX | fcntl.LOCK_NB)
 129
 130                 os.remove(final)
 131                 return True
 132             except OSError:
 133                 pass
 134             finally:
 135                 self.filehandle = None
 136                 self.content = None
 137             return False
 138
 139     @staticmethod
 140     def get_from_disk(locator, cachedir):
 141         blockdir = os.path.join(cachedir, locator[0:3])
 142         final = os.path.join(blockdir, locator) + cacheblock_suffix
 143
 144         try:
 145             filehandle = open(final, "rb")
 146
 147             # aquire a shared lock, this tells other processes that
 148             # we're using this block and to please not delete it.
 149             fcntl.flock(filehandle, fcntl.LOCK_SH)
 150
 151             content = mmap.mmap(filehandle.fileno(), 0, access=mmap.ACCESS_READ)
 152             dc = DiskCacheSlot(locator, cachedir)
 153             dc.filehandle = filehandle
 154             dc.content = content
 155             dc.ready.set()
 156             return dc
 157         except FileNotFoundError:
 158             pass
 159         except Exception as e:
 160             traceback.print_exc()
 161
 162         return None
 163
 164     @staticmethod
 165     def cache_usage(cachedir):
 166         usage = 0
 167         for root, dirs, files in os.walk(cachedir):
 168             for name in files:
 169                 if not name.endswith(cacheblock_suffix):
 170                     continue
 171
 172                 blockpath = os.path.join(root, name)
 173                 res = os.stat(blockpath)
 174                 usage += res.st_size
 175         return usage
 176
 177
 178     @staticmethod
 179     def init_cache(cachedir, maxslots):
 180         #
 181         # First check the disk cache works at all by creating a 1 byte cache entry
 182         #
 183         checkexists = DiskCacheSlot.get_from_disk('0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661', cachedir)
 184         ds = DiskCacheSlot('0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661', cachedir)
 185         ds.set(b'a')
 186         if checkexists is None:
 187             # Don't keep the test entry around unless it existed beforehand.
 188             ds.evict()
 189
 190         # map in all the files in the cache directory, up to max slots.
 191         # after max slots, try to delete the excess blocks.
 192         #
 193         # this gives the calling process ownership of all the blocks
 194
 195         blocks = []
 196         for root, dirs, files in os.walk(cachedir):
 197             for name in files:
 198                 if not name.endswith(cacheblock_suffix):
 199                     continue
 200
 201                 blockpath = os.path.join(root, name)
 202                 res = os.stat(blockpath)
 203
 204                 if len(name) == (32+len(cacheblock_suffix)) and not name.startswith("tmp"):
 205                     blocks.append((name[0:32], res.st_atime))
 206                 elif name.startswith("tmp") and ((time.time() - res.st_mtime) > 60):
 207                     # found a temporary file more than 1 minute old,
 208                     # try to delete it.
 209                     try:
 210                         os.remove(blockpath)
 211                     except:
 212                         pass
 213
 214         # sort by access time (atime), going from most recently
 215         # accessed (highest timestamp) to least recently accessed
 216         # (lowest timestamp).
 217         blocks.sort(key=lambda x: x[1], reverse=True)
 218
 219         # Map in all the files we found, up to maxslots, if we exceed
 220         # maxslots, start throwing things out.
 221         cachelist = []
 222         for b in blocks:
 223             got = DiskCacheSlot.get_from_disk(b[0], cachedir)
 224             if got is None:
 225                 continue
 226             if len(cachelist) < maxslots:
 227                 cachelist.append(got)
 228             else:
 229                 # we found more blocks than maxslots, try to
 230                 # throw it out of the cache.
 231                 got.evict()
 232
 233         return cachelist