sdk/python/arvados/keep.py

   1 import bz2
   2 import datetime
   3 import fcntl
   4 import functools
   5 import gflags
   6 import hashlib
   7 import json
   8 import logging
   9 import os
  10 import pprint
  11 import pycurl
  12 import Queue
  13 import re
  14 import socket
  15 import ssl
  16 import string
  17 import cStringIO
  18 import subprocess
  19 import sys
  20 import threading
  21 import time
  22 import timer
  23 import types
  24 import UserDict
  25 import zlib
  26
  27 import arvados
  28 import arvados.config as config
  29 import arvados.errors
  30 import arvados.retry as retry
  31 import arvados.util
  32
  33 _logger = logging.getLogger('arvados.keep')
  34 global_client_object = None
  35
  36
  37 class KeepLocator(object):
  38     EPOCH_DATETIME = datetime.datetime.utcfromtimestamp(0)
  39     HINT_RE = re.compile(r'^[A-Z][A-Za-z0-9@_-]+$')
  40
  41     def __init__(self, locator_str):
  42         self.hints = []
  43         self._perm_sig = None
  44         self._perm_expiry = None
  45         pieces = iter(locator_str.split('+'))
  46         self.md5sum = next(pieces)
  47         try:
  48             self.size = int(next(pieces))
  49         except StopIteration:
  50             self.size = None
  51         for hint in pieces:
  52             if self.HINT_RE.match(hint) is None:
  53                 raise ValueError("invalid hint format: {}".format(hint))
  54             elif hint.startswith('A'):
  55                 self.parse_permission_hint(hint)
  56             else:
  57                 self.hints.append(hint)
  58
  59     def __str__(self):
  60         return '+'.join(
  61             str(s) for s in [self.md5sum, self.size,
  62                              self.permission_hint()] + self.hints
  63             if s is not None)
  64
  65     def stripped(self):
  66         if self.size is not None:
  67             return "%s+%i" % (self.md5sum, self.size)
  68         else:
  69             return self.md5sum
  70
  71     def _make_hex_prop(name, length):
  72         # Build and return a new property with the given name that
  73         # must be a hex string of the given length.
  74         data_name = '_{}'.format(name)
  75         def getter(self):
  76             return getattr(self, data_name)
  77         def setter(self, hex_str):
  78             if not arvados.util.is_hex(hex_str, length):
  79                 raise ValueError("{} is not a {}-digit hex string: {}".
  80                                  format(name, length, hex_str))
  81             setattr(self, data_name, hex_str)
  82         return property(getter, setter)
  83
  84     md5sum = _make_hex_prop('md5sum', 32)
  85     perm_sig = _make_hex_prop('perm_sig', 40)
  86
  87     @property
  88     def perm_expiry(self):
  89         return self._perm_expiry
  90
  91     @perm_expiry.setter
  92     def perm_expiry(self, value):
  93         if not arvados.util.is_hex(value, 1, 8):
  94             raise ValueError(
  95                 "permission timestamp must be a hex Unix timestamp: {}".
  96                 format(value))
  97         self._perm_expiry = datetime.datetime.utcfromtimestamp(int(value, 16))
  98
  99     def permission_hint(self):
 100         data = [self.perm_sig, self.perm_expiry]
 101         if None in data:
 102             return None
 103         data[1] = int((data[1] - self.EPOCH_DATETIME).total_seconds())
 104         return "A{}@{:08x}".format(*data)
 105
 106     def parse_permission_hint(self, s):
 107         try:
 108             self.perm_sig, self.perm_expiry = s[1:].split('@', 1)
 109         except IndexError:
 110             raise ValueError("bad permission hint {}".format(s))
 111
 112     def permission_expired(self, as_of_dt=None):
 113         if self.perm_expiry is None:
 114             return False
 115         elif as_of_dt is None:
 116             as_of_dt = datetime.datetime.now()
 117         return self.perm_expiry <= as_of_dt
 118
 119
 120 class Keep(object):
 121     """Simple interface to a global KeepClient object.
 122
 123     THIS CLASS IS DEPRECATED.  Please instantiate your own KeepClient with your
 124     own API client.  The global KeepClient will build an API client from the
 125     current Arvados configuration, which may not match the one you built.
 126     """
 127     _last_key = None
 128
 129     @classmethod
 130     def global_client_object(cls):
 131         global global_client_object
 132         # Previously, KeepClient would change its behavior at runtime based
 133         # on these configuration settings.  We simulate that behavior here
 134         # by checking the values and returning a new KeepClient if any of
 135         # them have changed.
 136         key = (config.get('ARVADOS_API_HOST'),
 137                config.get('ARVADOS_API_TOKEN'),
 138                config.flag_is_true('ARVADOS_API_HOST_INSECURE'),
 139                config.get('ARVADOS_KEEP_PROXY'),
 140                config.get('ARVADOS_EXTERNAL_CLIENT') == 'true',
 141                os.environ.get('KEEP_LOCAL_STORE'))
 142         if (global_client_object is None) or (cls._last_key != key):
 143             global_client_object = KeepClient()
 144             cls._last_key = key
 145         return global_client_object
 146
 147     @staticmethod
 148     def get(locator, **kwargs):
 149         return Keep.global_client_object().get(locator, **kwargs)
 150
 151     @staticmethod
 152     def put(data, **kwargs):
 153         return Keep.global_client_object().put(data, **kwargs)
 154
 155 class KeepBlockCache(object):
 156     # Default RAM cache is 256MiB
 157     def __init__(self, cache_max=(256 * 1024 * 1024)):
 158         self.cache_max = cache_max
 159         self._cache = []
 160         self._cache_lock = threading.Lock()
 161
 162     class CacheSlot(object):
 163         def __init__(self, locator):
 164             self.locator = locator
 165             self.ready = threading.Event()
 166             self.content = None
 167
 168         def get(self):
 169             self.ready.wait()
 170             return self.content
 171
 172         def set(self, value):
 173             self.content = value
 174             self.ready.set()
 175
 176         def size(self):
 177             if self.content is None:
 178                 return 0
 179             else:
 180                 return len(self.content)
 181
 182     def cap_cache(self):
 183         '''Cap the cache size to self.cache_max'''
 184         with self._cache_lock:
 185             # Select all slots except those where ready.is_set() and content is
 186             # None (that means there was an error reading the block).
 187             self._cache = [c for c in self._cache if not (c.ready.is_set() and c.content is None)]
 188             sm = sum([slot.size() for slot in self._cache])
 189             while len(self._cache) > 0 and sm > self.cache_max:
 190                 for i in xrange(len(self._cache)-1, -1, -1):
 191                     if self._cache[i].ready.is_set():
 192                         del self._cache[i]
 193                         break
 194                 sm = sum([slot.size() for slot in self._cache])
 195
 196     def _get(self, locator):
 197         # Test if the locator is already in the cache
 198         for i in xrange(0, len(self._cache)):
 199             if self._cache[i].locator == locator:
 200                 n = self._cache[i]
 201                 if i != 0:
 202                     # move it to the front
 203                     del self._cache[i]
 204                     self._cache.insert(0, n)
 205                 return n
 206         return None
 207
 208     def get(self, locator):
 209         with self._cache_lock:
 210             return self._get(locator)
 211
 212     def reserve_cache(self, locator):
 213         '''Reserve a cache slot for the specified locator,
 214         or return the existing slot.'''
 215         with self._cache_lock:
 216             n = self._get(locator)
 217             if n:
 218                 return n, False
 219             else:
 220                 # Add a new cache slot for the locator
 221                 n = KeepBlockCache.CacheSlot(locator)
 222                 self._cache.insert(0, n)
 223                 return n, True
 224
 225 class KeepClient(object):
 226
 227     # Default Keep server connection timeout:  2 seconds
 228     # Default Keep server read timeout:      300 seconds
 229     # Default Keep proxy connection timeout:  20 seconds
 230     # Default Keep proxy read timeout:       300 seconds
 231     DEFAULT_TIMEOUT = (2, 300)
 232     DEFAULT_PROXY_TIMEOUT = (20, 300)
 233
 234     class ThreadLimiter(object):
 235         """
 236         Limit the number of threads running at a given time to
 237         {desired successes} minus {successes reported}. When successes
 238         reported == desired, wake up the remaining threads and tell
 239         them to quit.
 240
 241         Should be used in a "with" block.
 242         """
 243         def __init__(self, todo):
 244             self._todo = todo
 245             self._done = 0
 246             self._response = None
 247             self._todo_lock = threading.Semaphore(todo)
 248             self._done_lock = threading.Lock()
 249
 250         def __enter__(self):
 251             self._todo_lock.acquire()
 252             return self
 253
 254         def __exit__(self, type, value, traceback):
 255             self._todo_lock.release()
 256
 257         def shall_i_proceed(self):
 258             """
 259             Return true if the current thread should do stuff. Return
 260             false if the current thread should just stop.
 261             """
 262             with self._done_lock:
 263                 return (self._done < self._todo)
 264
 265         def save_response(self, response_body, replicas_stored):
 266             """
 267             Records a response body (a locator, possibly signed) returned by
 268             the Keep server.  It is not necessary to save more than
 269             one response, since we presume that any locator returned
 270             in response to a successful request is valid.
 271             """
 272             with self._done_lock:
 273                 self._done += replicas_stored
 274                 self._response = response_body
 275
 276         def response(self):
 277             """
 278             Returns the body from the response to a PUT request.
 279             """
 280             with self._done_lock:
 281                 return self._response
 282
 283         def done(self):
 284             """
 285             Return how many successes were reported.
 286             """
 287             with self._done_lock:
 288                 return self._done
 289
 290
 291     class KeepService(object):
 292         """Make requests to a single Keep service, and track results.
 293
 294         A KeepService is intended to last long enough to perform one
 295         transaction (GET or PUT) against one Keep service. This can
 296         involve calling either get() or put() multiple times in order
 297         to retry after transient failures. However, calling both get()
 298         and put() on a single instance -- or using the same instance
 299         to access two different Keep services -- will not produce
 300         sensible behavior.
 301         """
 302
 303         HTTP_ERRORS = (
 304             socket.error,
 305             ssl.SSLError,
 306             arvados.errors.HttpError,
 307         )
 308
 309         def __init__(self, root, user_agent_pool=Queue.LifoQueue(), **headers):
 310             self.root = root
 311             self._user_agent_pool = user_agent_pool
 312             self._result = {'error': None}
 313             self._usable = True
 314             self._session = None
 315             self.get_headers = {'Accept': 'application/octet-stream'}
 316             self.get_headers.update(headers)
 317             self.put_headers = headers
 318
 319         def usable(self):
 320             """Is it worth attempting a request?"""
 321             return self._usable
 322
 323         def finished(self):
 324             """Did the request succeed or encounter permanent failure?"""
 325             return self._result['error'] == False or not self._usable
 326
 327         def last_result(self):
 328             return self._result
 329
 330         def _get_user_agent(self):
 331             try:
 332                 return self._user_agent_pool.get(False)
 333             except Queue.Empty:
 334                 return pycurl.Curl()
 335
 336         def _put_user_agent(self, ua):
 337             try:
 338                 ua.reset()
 339                 self._user_agent_pool.put(ua, False)
 340             except:
 341                 ua.close()
 342
 343         @staticmethod
 344         def _socket_open(family, socktype, protocol, address=None):
 345             """Because pycurl doesn't have CURLOPT_TCP_KEEPALIVE"""
 346             s = socket.socket(family, socktype, protocol)
 347             s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_KEEPALIVE, 1)
 348             s.setsockopt(socket.IPPROTO_TCP, socket.TCP_KEEPIDLE, 75)
 349             s.setsockopt(socket.IPPROTO_TCP, socket.TCP_KEEPINTVL, 75)
 350             return s
 351
 352         def get(self, locator, timeout=None):
 353             # locator is a KeepLocator object.
 354             url = self.root + str(locator)
 355             _logger.debug("Request: GET %s", url)
 356             curl = self._get_user_agent()
 357             try:
 358                 with timer.Timer() as t:
 359                     self._headers = {}
 360                     response_body = cStringIO.StringIO()
 361                     curl.setopt(pycurl.NOSIGNAL, 1)
 362                     curl.setopt(pycurl.OPENSOCKETFUNCTION, self._socket_open)
 363                     curl.setopt(pycurl.URL, url.encode('utf-8'))
 364                     curl.setopt(pycurl.HTTPHEADER, [
 365                         '{}: {}'.format(k,v) for k,v in self.get_headers.iteritems()])
 366                     curl.setopt(pycurl.WRITEFUNCTION, response_body.write)
 367                     curl.setopt(pycurl.HEADERFUNCTION, self._headerfunction)
 368                     self._setcurltimeouts(curl, timeout)
 369                     try:
 370                         curl.perform()
 371                     except Exception as e:
 372                         raise arvados.errors.HttpError(0, str(e))
 373                     self._result = {
 374                         'status_code': curl.getinfo(pycurl.RESPONSE_CODE),
 375                         'body': response_body.getvalue(),
 376                         'headers': self._headers,
 377                         'error': False,
 378                     }
 379                 ok = retry.check_http_response_success(self._result['status_code'])
 380                 if not ok:
 381                     self._result['error'] = arvados.errors.HttpError(
 382                         self._result['status_code'],
 383                         self._headers.get('x-status-line', 'Error'))
 384             except self.HTTP_ERRORS as e:
 385                 self._result = {
 386                     'error': e,
 387                 }
 388                 ok = False
 389             self._usable = ok != False
 390             if self._result.get('status_code', None):
 391                 # The client worked well enough to get an HTTP status
 392                 # code, so presumably any problems are just on the
 393                 # server side and it's OK to reuse the client.
 394                 self._put_user_agent(curl)
 395             else:
 396                 # Don't return this client to the pool, in case it's
 397                 # broken.
 398                 curl.close()
 399             if not ok:
 400                 _logger.debug("Request fail: GET %s => %s: %s",
 401                               url, type(self._result['error']), str(self._result['error']))
 402                 return None
 403             _logger.info("%s response: %s bytes in %s msec (%.3f MiB/sec)",
 404                          self._result['status_code'],
 405                          len(self._result['body']),
 406                          t.msecs,
 407                          (len(self._result['body'])/(1024.0*1024))/t.secs if t.secs > 0 else 0)
 408             resp_md5 = hashlib.md5(self._result['body']).hexdigest()
 409             if resp_md5 != locator.md5sum:
 410                 _logger.warning("Checksum fail: md5(%s) = %s",
 411                                 url, resp_md5)
 412                 self._result['error'] = arvados.errors.HttpError(
 413                     0, 'Checksum fail')
 414                 return None
 415             return self._result['body']
 416
 417         def put(self, hash_s, body, timeout=None):
 418             url = self.root + hash_s
 419             _logger.debug("Request: PUT %s", url)
 420             curl = self._get_user_agent()
 421             try:
 422                 self._headers = {}
 423                 body_reader = cStringIO.StringIO(body)
 424                 response_body = cStringIO.StringIO()
 425                 curl.setopt(pycurl.NOSIGNAL, 1)
 426                 curl.setopt(pycurl.OPENSOCKETFUNCTION, self._socket_open)
 427                 curl.setopt(pycurl.URL, url.encode('utf-8'))
 428                 # Using UPLOAD tells cURL to wait for a "go ahead" from the
 429                 # Keep server (in the form of a HTTP/1.1 "100 Continue"
 430                 # response) instead of sending the request body immediately.
 431                 # This allows the server to reject the request if the request
 432                 # is invalid or the server is read-only, without waiting for
 433                 # the client to send the entire block.
 434                 curl.setopt(pycurl.UPLOAD, True)
 435                 curl.setopt(pycurl.INFILESIZE, len(body))
 436                 curl.setopt(pycurl.READFUNCTION, body_reader.read)
 437                 curl.setopt(pycurl.HTTPHEADER, [
 438                     '{}: {}'.format(k,v) for k,v in self.put_headers.iteritems()])
 439                 curl.setopt(pycurl.WRITEFUNCTION, response_body.write)
 440                 curl.setopt(pycurl.HEADERFUNCTION, self._headerfunction)
 441                 self._setcurltimeouts(curl, timeout)
 442                 try:
 443                     curl.perform()
 444                 except Exception as e:
 445                     raise arvados.errors.HttpError(0, str(e))
 446                 self._result = {
 447                     'status_code': curl.getinfo(pycurl.RESPONSE_CODE),
 448                     'body': response_body.getvalue(),
 449                     'headers': self._headers,
 450                     'error': False,
 451                 }
 452                 ok = retry.check_http_response_success(self._result['status_code'])
 453                 if not ok:
 454                     self._result['error'] = arvados.errors.HttpError(
 455                         self._result['status_code'],
 456                         self._headers.get('x-status-line', 'Error'))
 457             except self.HTTP_ERRORS as e:
 458                 self._result = {
 459                     'error': e,
 460                 }
 461                 ok = False
 462             self._usable = ok != False # still usable if ok is True or None
 463             if self._result.get('status_code', None):
 464                 # Client is functional. See comment in get().
 465                 self._put_user_agent(curl)
 466             else:
 467                 curl.close()
 468             if not ok:
 469                 _logger.debug("Request fail: PUT %s => %s: %s",
 470                               url, type(self._result['error']), str(self._result['error']))
 471                 return False
 472             return True
 473
 474         def _setcurltimeouts(self, curl, timeouts):
 475             if not timeouts:
 476                 return
 477             elif isinstance(timeouts, tuple):
 478                 conn_t, xfer_t = timeouts
 479             else:
 480                 conn_t, xfer_t = (timeouts, timeouts)
 481             curl.setopt(pycurl.CONNECTTIMEOUT_MS, int(conn_t*1000))
 482             curl.setopt(pycurl.TIMEOUT_MS, int(xfer_t*1000))
 483
 484         def _headerfunction(self, header_line):
 485             header_line = header_line.decode('iso-8859-1')
 486             if ':' in header_line:
 487                 name, value = header_line.split(':', 1)
 488                 name = name.strip().lower()
 489                 value = value.strip()
 490             elif self._headers:
 491                 name = self._lastheadername
 492                 value = self._headers[name] + ' ' + header_line.strip()
 493             elif header_line.startswith('HTTP/'):
 494                 name = 'x-status-line'
 495                 value = header_line
 496             else:
 497                 _logger.error("Unexpected header line: %s", header_line)
 498                 return
 499             self._lastheadername = name
 500             self._headers[name] = value
 501             # Returning None implies all bytes were written
 502
 503
 504     class KeepWriterThread(threading.Thread):
 505         """
 506         Write a blob of data to the given Keep server. On success, call
 507         save_response() of the given ThreadLimiter to save the returned
 508         locator.
 509         """
 510         def __init__(self, keep_service, **kwargs):
 511             super(KeepClient.KeepWriterThread, self).__init__()
 512             self.service = keep_service
 513             self.args = kwargs
 514             self._success = False
 515
 516         def success(self):
 517             return self._success
 518
 519         def run(self):
 520             with self.args['thread_limiter'] as limiter:
 521                 if not limiter.shall_i_proceed():
 522                     # My turn arrived, but the job has been done without
 523                     # me.
 524                     return
 525                 self.run_with_limiter(limiter)
 526
 527         def run_with_limiter(self, limiter):
 528             if self.service.finished():
 529                 return
 530             _logger.debug("KeepWriterThread %s proceeding %s+%i %s",
 531                           str(threading.current_thread()),
 532                           self.args['data_hash'],
 533                           len(self.args['data']),
 534                           self.args['service_root'])
 535             self._success = bool(self.service.put(
 536                 self.args['data_hash'],
 537                 self.args['data'],
 538                 timeout=self.args.get('timeout', None)))
 539             result = self.service.last_result()
 540             if self._success:
 541                 _logger.debug("KeepWriterThread %s succeeded %s+%i %s",
 542                               str(threading.current_thread()),
 543                               self.args['data_hash'],
 544                               len(self.args['data']),
 545                               self.args['service_root'])
 546                 # Tick the 'done' counter for the number of replica
 547                 # reported stored by the server, for the case that
 548                 # we're talking to a proxy or other backend that
 549                 # stores to multiple copies for us.
 550                 try:
 551                     replicas_stored = int(result['headers']['x-keep-replicas-stored'])
 552                 except (KeyError, ValueError):
 553                     replicas_stored = 1
 554                 limiter.save_response(result['body'].strip(), replicas_stored)
 555             elif result.get('status_code', None):
 556                 _logger.debug("Request fail: PUT %s => %s %s",
 557                               self.args['data_hash'],
 558                               result['status_code'],
 559                               result['body'])
 560
 561
 562     def __init__(self, api_client=None, proxy=None,
 563                  timeout=DEFAULT_TIMEOUT, proxy_timeout=DEFAULT_PROXY_TIMEOUT,
 564                  api_token=None, local_store=None, block_cache=None,
 565                  num_retries=0, session=None):
 566         """Initialize a new KeepClient.
 567
 568         Arguments:
 569         :api_client:
 570           The API client to use to find Keep services.  If not
 571           provided, KeepClient will build one from available Arvados
 572           configuration.
 573
 574         :proxy:
 575           If specified, this KeepClient will send requests to this Keep
 576           proxy.  Otherwise, KeepClient will fall back to the setting of the
 577           ARVADOS_KEEP_PROXY configuration setting.  If you want to ensure
 578           KeepClient does not use a proxy, pass in an empty string.
 579
 580         :timeout:
 581           The initial timeout (in seconds) for HTTP requests to Keep
 582           non-proxy servers.  A tuple of two floats is interpreted as
 583           (connection_timeout, read_timeout): see
 584           http://docs.python-requests.org/en/latest/user/advanced/#timeouts.
 585           Because timeouts are often a result of transient server load, the
 586           actual connection timeout will be increased by a factor of two on
 587           each retry.
 588           Default: (2, 300).
 589
 590         :proxy_timeout:
 591           The initial timeout (in seconds) for HTTP requests to
 592           Keep proxies. A tuple of two floats is interpreted as
 593           (connection_timeout, read_timeout). The behavior described
 594           above for adjusting connection timeouts on retry also applies.
 595           Default: (20, 300).
 596
 597         :api_token:
 598           If you're not using an API client, but only talking
 599           directly to a Keep proxy, this parameter specifies an API token
 600           to authenticate Keep requests.  It is an error to specify both
 601           api_client and api_token.  If you specify neither, KeepClient
 602           will use one available from the Arvados configuration.
 603
 604         :local_store:
 605           If specified, this KeepClient will bypass Keep
 606           services, and save data to the named directory.  If unspecified,
 607           KeepClient will fall back to the setting of the $KEEP_LOCAL_STORE
 608           environment variable.  If you want to ensure KeepClient does not
 609           use local storage, pass in an empty string.  This is primarily
 610           intended to mock a server for testing.
 611
 612         :num_retries:
 613           The default number of times to retry failed requests.
 614           This will be used as the default num_retries value when get() and
 615           put() are called.  Default 0.
 616         """
 617         self.lock = threading.Lock()
 618         if proxy is None:
 619             proxy = config.get('ARVADOS_KEEP_PROXY')
 620         if api_token is None:
 621             if api_client is None:
 622                 api_token = config.get('ARVADOS_API_TOKEN')
 623             else:
 624                 api_token = api_client.api_token
 625         elif api_client is not None:
 626             raise ValueError(
 627                 "can't build KeepClient with both API client and token")
 628         if local_store is None:
 629             local_store = os.environ.get('KEEP_LOCAL_STORE')
 630
 631         self.block_cache = block_cache if block_cache else KeepBlockCache()
 632         self.timeout = timeout
 633         self.proxy_timeout = proxy_timeout
 634         self._user_agent_pool = Queue.LifoQueue()
 635
 636         if local_store:
 637             self.local_store = local_store
 638             self.get = self.local_store_get
 639             self.put = self.local_store_put
 640         else:
 641             self.num_retries = num_retries
 642             if proxy:
 643                 if not proxy.endswith('/'):
 644                     proxy += '/'
 645                 self.api_token = api_token
 646                 self._gateway_services = {}
 647                 self._keep_services = [{
 648                     'uuid': 'proxy',
 649                     '_service_root': proxy,
 650                     }]
 651                 self._writable_services = self._keep_services
 652                 self.using_proxy = True
 653                 self._static_services_list = True
 654                 self.max_replicas_per_service = 1
 655             else:
 656                 # It's important to avoid instantiating an API client
 657                 # unless we actually need one, for testing's sake.
 658                 if api_client is None:
 659                     api_client = arvados.api('v1')
 660                 self.api_client = api_client
 661                 self.api_token = api_client.api_token
 662                 self._gateway_services = {}
 663                 self._keep_services = None
 664                 self._writable_services = None
 665                 self.using_proxy = None
 666                 self._static_services_list = False
 667                 self.max_replicas_per_service = 1
 668
 669     def current_timeout(self, attempt_number):
 670         """Return the appropriate timeout to use for this client.
 671
 672         The proxy timeout setting if the backend service is currently a proxy,
 673         the regular timeout setting otherwise.  The `attempt_number` indicates
 674         how many times the operation has been tried already (starting from 0
 675         for the first try), and scales the connection timeout portion of the
 676         return value accordingly.
 677
 678         """
 679         # TODO(twp): the timeout should be a property of a
 680         # KeepService, not a KeepClient. See #4488.
 681         t = self.proxy_timeout if self.using_proxy else self.timeout
 682         return (t[0] * (1 << attempt_number), t[1])
 683
 684     def build_services_list(self, force_rebuild=False):
 685         if (self._static_services_list or
 686               (self._keep_services and not force_rebuild)):
 687             return
 688         with self.lock:
 689             try:
 690                 keep_services = self.api_client.keep_services().accessible()
 691             except Exception:  # API server predates Keep services.
 692                 keep_services = self.api_client.keep_disks().list()
 693
 694             accessible = keep_services.execute().get('items')
 695             if not accessible:
 696                 raise arvados.errors.NoKeepServersError()
 697
 698             # Precompute the base URI for each service.
 699             for r in accessible:
 700                 host = r['service_host']
 701                 if not host.startswith('[') and host.find(':') >= 0:
 702                     # IPv6 URIs must be formatted like http://[::1]:80/...
 703                     host = '[' + host + ']'
 704                 r['_service_root'] = "{}://{}:{:d}/".format(
 705                     'https' if r['service_ssl_flag'] else 'http',
 706                     host,
 707                     r['service_port'])
 708
 709             # Gateway services are only used when specified by UUID,
 710             # so there's nothing to gain by filtering them by
 711             # service_type.
 712             self._gateway_services = {ks.get('uuid'): ks for ks in accessible}
 713             _logger.debug(str(self._gateway_services))
 714
 715             self._keep_services = [
 716                 ks for ks in accessible
 717                 if ks.get('service_type') in ['disk', 'proxy']]
 718             self._writable_services = [
 719                 ks for ks in accessible
 720                 if (ks.get('service_type') in ['disk', 'proxy']) and (True != ks.get('read_only'))]
 721             _logger.debug(str(self._keep_services))
 722
 723             self.using_proxy = any(ks.get('service_type') == 'proxy'
 724                                    for ks in self._keep_services)
 725             # For disk type services, max_replicas_per_service is 1
 726             # It is unknown or unlimited for non-disk typed services.
 727             for ks in accessible:
 728                 if ('disk' != ks.get('service_type')) and (not ks.get('read_only')):
 729                     self.max_replicas_per_service = None
 730
 731     def _service_weight(self, data_hash, service_uuid):
 732         """Compute the weight of a Keep service endpoint for a data
 733         block with a known hash.
 734
 735         The weight is md5(h + u) where u is the last 15 characters of
 736         the service endpoint's UUID.
 737         """
 738         return hashlib.md5(data_hash + service_uuid[-15:]).hexdigest()
 739
 740     def weighted_service_roots(self, locator, force_rebuild=False, need_writable=False):
 741         """Return an array of Keep service endpoints, in the order in
 742         which they should be probed when reading or writing data with
 743         the given hash+hints.
 744         """
 745         self.build_services_list(force_rebuild)
 746
 747         sorted_roots = []
 748         # Use the services indicated by the given +K@... remote
 749         # service hints, if any are present and can be resolved to a
 750         # URI.
 751         for hint in locator.hints:
 752             if hint.startswith('K@'):
 753                 if len(hint) == 7:
 754                     sorted_roots.append(
 755                         "https://keep.{}.arvadosapi.com/".format(hint[2:]))
 756                 elif len(hint) == 29:
 757                     svc = self._gateway_services.get(hint[2:])
 758                     if svc:
 759                         sorted_roots.append(svc['_service_root'])
 760
 761         # Sort the available local services by weight (heaviest first)
 762         # for this locator, and return their service_roots (base URIs)
 763         # in that order.
 764         use_services = self._keep_services
 765         if need_writable:
 766           use_services = self._writable_services
 767         sorted_roots.extend([
 768             svc['_service_root'] for svc in sorted(
 769                 use_services,
 770                 reverse=True,
 771                 key=lambda svc: self._service_weight(locator.md5sum, svc['uuid']))])
 772         _logger.debug("{}: {}".format(locator, sorted_roots))
 773         return sorted_roots
 774
 775     def map_new_services(self, roots_map, locator, force_rebuild, need_writable, **headers):
 776         # roots_map is a dictionary, mapping Keep service root strings
 777         # to KeepService objects.  Poll for Keep services, and add any
 778         # new ones to roots_map.  Return the current list of local
 779         # root strings.
 780         headers.setdefault('Authorization', "OAuth2 %s" % (self.api_token,))
 781         local_roots = self.weighted_service_roots(locator, force_rebuild, need_writable)
 782         for root in local_roots:
 783             if root not in roots_map:
 784                 roots_map[root] = self.KeepService(
 785                     root, self._user_agent_pool, **headers)
 786         return local_roots
 787
 788     @staticmethod
 789     def _check_loop_result(result):
 790         # KeepClient RetryLoops should save results as a 2-tuple: the
 791         # actual result of the request, and the number of servers available
 792         # to receive the request this round.
 793         # This method returns True if there's a real result, False if
 794         # there are no more servers available, otherwise None.
 795         if isinstance(result, Exception):
 796             return None
 797         result, tried_server_count = result
 798         if (result is not None) and (result is not False):
 799             return True
 800         elif tried_server_count < 1:
 801             _logger.info("No more Keep services to try; giving up")
 802             return False
 803         else:
 804             return None
 805
 806     def get_from_cache(self, loc):
 807         """Fetch a block only if is in the cache, otherwise return None."""
 808         slot = self.block_cache.get(loc)
 809         if slot is not None and slot.ready.is_set():
 810             return slot.get()
 811         else:
 812             return None
 813
 814     @retry.retry_method
 815     def get(self, loc_s, num_retries=None):
 816         """Get data from Keep.
 817
 818         This method fetches one or more blocks of data from Keep.  It
 819         sends a request each Keep service registered with the API
 820         server (or the proxy provided when this client was
 821         instantiated), then each service named in location hints, in
 822         sequence.  As soon as one service provides the data, it's
 823         returned.
 824
 825         Arguments:
 826         * loc_s: A string of one or more comma-separated locators to fetch.
 827           This method returns the concatenation of these blocks.
 828         * num_retries: The number of times to retry GET requests to
 829           *each* Keep server if it returns temporary failures, with
 830           exponential backoff.  Note that, in each loop, the method may try
 831           to fetch data from every available Keep service, along with any
 832           that are named in location hints in the locator.  The default value
 833           is set when the KeepClient is initialized.
 834         """
 835         if ',' in loc_s:
 836             return ''.join(self.get(x) for x in loc_s.split(','))
 837         locator = KeepLocator(loc_s)
 838         slot, first = self.block_cache.reserve_cache(locator.md5sum)
 839         if not first:
 840             v = slot.get()
 841             return v
 842
 843         # If the locator has hints specifying a prefix (indicating a
 844         # remote keepproxy) or the UUID of a local gateway service,
 845         # read data from the indicated service(s) instead of the usual
 846         # list of local disk services.
 847         hint_roots = ['http://keep.{}.arvadosapi.com/'.format(hint[2:])
 848                       for hint in locator.hints if hint.startswith('K@') and len(hint) == 7]
 849         hint_roots.extend([self._gateway_services[hint[2:]]['_service_root']
 850                            for hint in locator.hints if (
 851                                    hint.startswith('K@') and
 852                                    len(hint) == 29 and
 853                                    self._gateway_services.get(hint[2:])
 854                                    )])
 855         # Map root URLs to their KeepService objects.
 856         roots_map = {
 857             root: self.KeepService(root, self._user_agent_pool)
 858             for root in hint_roots
 859         }
 860
 861         # See #3147 for a discussion of the loop implementation.  Highlights:
 862         # * Refresh the list of Keep services after each failure, in case
 863         #   it's being updated.
 864         # * Retry until we succeed, we're out of retries, or every available
 865         #   service has returned permanent failure.
 866         sorted_roots = []
 867         roots_map = {}
 868         blob = None
 869         loop = retry.RetryLoop(num_retries, self._check_loop_result,
 870                                backoff_start=2)
 871         for tries_left in loop:
 872             try:
 873                 sorted_roots = self.map_new_services(
 874                     roots_map, locator,
 875                     force_rebuild=(tries_left < num_retries),
 876                     need_writable=False)
 877             except Exception as error:
 878                 loop.save_result(error)
 879                 continue
 880
 881             # Query KeepService objects that haven't returned
 882             # permanent failure, in our specified shuffle order.
 883             services_to_try = [roots_map[root]
 884                                for root in sorted_roots
 885                                if roots_map[root].usable()]
 886             for keep_service in services_to_try:
 887                 blob = keep_service.get(locator, timeout=self.current_timeout(num_retries-tries_left))
 888                 if blob is not None:
 889                     break
 890             loop.save_result((blob, len(services_to_try)))
 891
 892         # Always cache the result, then return it if we succeeded.
 893         slot.set(blob)
 894         self.block_cache.cap_cache()
 895         if loop.success():
 896             return blob
 897
 898         # Q: Including 403 is necessary for the Keep tests to continue
 899         # passing, but maybe they should expect KeepReadError instead?
 900         not_founds = sum(1 for key in sorted_roots
 901                          if roots_map[key].last_result().get('status_code', None) in {403, 404, 410})
 902         service_errors = ((key, roots_map[key].last_result()['error'])
 903                           for key in sorted_roots)
 904         if not roots_map:
 905             raise arvados.errors.KeepReadError(
 906                 "failed to read {}: no Keep services available ({})".format(
 907                     loc_s, loop.last_result()))
 908         elif not_founds == len(sorted_roots):
 909             raise arvados.errors.NotFoundError(
 910                 "{} not found".format(loc_s), service_errors)
 911         else:
 912             raise arvados.errors.KeepReadError(
 913                 "failed to read {}".format(loc_s), service_errors, label="service")
 914
 915     @retry.retry_method
 916     def put(self, data, copies=2, num_retries=None):
 917         """Save data in Keep.
 918
 919         This method will get a list of Keep services from the API server, and
 920         send the data to each one simultaneously in a new thread.  Once the
 921         uploads are finished, if enough copies are saved, this method returns
 922         the most recent HTTP response body.  If requests fail to upload
 923         enough copies, this method raises KeepWriteError.
 924
 925         Arguments:
 926         * data: The string of data to upload.
 927         * copies: The number of copies that the user requires be saved.
 928           Default 2.
 929         * num_retries: The number of times to retry PUT requests to
 930           *each* Keep server if it returns temporary failures, with
 931           exponential backoff.  The default value is set when the
 932           KeepClient is initialized.
 933         """
 934
 935         if isinstance(data, unicode):
 936             data = data.encode("ascii")
 937         elif not isinstance(data, str):
 938             raise arvados.errors.ArgumentError("Argument 'data' to KeepClient.put is not type 'str'")
 939
 940         data_hash = hashlib.md5(data).hexdigest()
 941         loc_s = data_hash + '+' + str(len(data))
 942         if copies < 1:
 943             return loc_s
 944         locator = KeepLocator(loc_s)
 945
 946         headers = {}
 947         # Tell the proxy how many copies we want it to store
 948         headers['X-Keep-Desired-Replication'] = str(copies)
 949         roots_map = {}
 950         thread_limiter = KeepClient.ThreadLimiter(1 if self.max_replicas_per_service is None else copies)
 951         loop = retry.RetryLoop(num_retries, self._check_loop_result,
 952                                backoff_start=2)
 953         for tries_left in loop:
 954             try:
 955                 local_roots = self.map_new_services(
 956                     roots_map, locator,
 957                     force_rebuild=(tries_left < num_retries), need_writable=True, **headers)
 958             except Exception as error:
 959                 loop.save_result(error)
 960                 continue
 961
 962             threads = []
 963             for service_root, ks in roots_map.iteritems():
 964                 if ks.finished():
 965                     continue
 966                 t = KeepClient.KeepWriterThread(
 967                     ks,
 968                     data=data,
 969                     data_hash=data_hash,
 970                     service_root=service_root,
 971                     thread_limiter=thread_limiter,
 972                     timeout=self.current_timeout(num_retries-tries_left))
 973                 t.start()
 974                 threads.append(t)
 975             for t in threads:
 976                 t.join()
 977             loop.save_result((thread_limiter.done() >= copies, len(threads)))
 978
 979         if loop.success():
 980             return thread_limiter.response()
 981         if not roots_map:
 982             raise arvados.errors.KeepWriteError(
 983                 "failed to write {}: no Keep services available ({})".format(
 984                     data_hash, loop.last_result()))
 985         else:
 986             service_errors = ((key, roots_map[key].last_result()['error'])
 987                               for key in local_roots
 988                               if roots_map[key].last_result()['error'])
 989             raise arvados.errors.KeepWriteError(
 990                 "failed to write {} (wanted {} copies but wrote {})".format(
 991                     data_hash, copies, thread_limiter.done()), service_errors, label="service")
 992
 993     def local_store_put(self, data, copies=1, num_retries=None):
 994         """A stub for put().
 995
 996         This method is used in place of the real put() method when
 997         using local storage (see constructor's local_store argument).
 998
 999         copies and num_retries arguments are ignored: they are here
1000         only for the sake of offering the same call signature as
1001         put().
1002
1003         Data stored this way can be retrieved via local_store_get().
1004         """
1005         md5 = hashlib.md5(data).hexdigest()
1006         locator = '%s+%d' % (md5, len(data))
1007         with open(os.path.join(self.local_store, md5 + '.tmp'), 'w') as f:
1008             f.write(data)
1009         os.rename(os.path.join(self.local_store, md5 + '.tmp'),
1010                   os.path.join(self.local_store, md5))
1011         return locator
1012
1013     def local_store_get(self, loc_s, num_retries=None):
1014         """Companion to local_store_put()."""
1015         try:
1016             locator = KeepLocator(loc_s)
1017         except ValueError:
1018             raise arvados.errors.NotFoundError(
1019                 "Invalid data locator: '%s'" % loc_s)
1020         if locator.md5sum == config.EMPTY_BLOCK_LOCATOR.split('+')[0]:
1021             return ''
1022         with open(os.path.join(self.local_store, locator.md5sum), 'r') as f:
1023             return f.read()
1024
1025     def is_cached(self, locator):
1026         return self.block_cache.reserve_cache(expect_hash)