16306: Merge branch 'master'
[arvados.git] / sdk / go / arvados / fs_collection.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         "context"
9         "encoding/json"
10         "fmt"
11         "io"
12         "os"
13         "path"
14         "regexp"
15         "sort"
16         "strconv"
17         "strings"
18         "sync"
19         "sync/atomic"
20         "time"
21 )
22
23 var (
24         maxBlockSize      = 1 << 26
25         concurrentWriters = 4 // max goroutines writing to Keep in background and during flush()
26 )
27
28 // A CollectionFileSystem is a FileSystem that can be serialized as a
29 // manifest and stored as a collection.
30 type CollectionFileSystem interface {
31         FileSystem
32
33         // Flush all file data to Keep and return a snapshot of the
34         // filesystem suitable for saving as (Collection)ManifestText.
35         // Prefix (normally ".") is a top level directory, effectively
36         // prepended to all paths in the returned manifest.
37         MarshalManifest(prefix string) (string, error)
38
39         // Total data bytes in all files.
40         Size() int64
41
42         // Memory consumed by buffered file data.
43         memorySize() int64
44 }
45
46 type collectionFileSystem struct {
47         fileSystem
48         uuid string
49 }
50
51 // FileSystem returns a CollectionFileSystem for the collection.
52 func (c *Collection) FileSystem(client apiClient, kc keepClient) (CollectionFileSystem, error) {
53         modTime := c.ModifiedAt
54         if modTime.IsZero() {
55                 modTime = time.Now()
56         }
57         fs := &collectionFileSystem{
58                 uuid: c.UUID,
59                 fileSystem: fileSystem{
60                         fsBackend: keepBackend{apiClient: client, keepClient: kc},
61                         thr:       newThrottle(concurrentWriters),
62                 },
63         }
64         root := &dirnode{
65                 fs: fs,
66                 treenode: treenode{
67                         fileinfo: fileinfo{
68                                 name:    ".",
69                                 mode:    os.ModeDir | 0755,
70                                 modTime: modTime,
71                         },
72                         inodes: make(map[string]inode),
73                 },
74         }
75         root.SetParent(root, ".")
76         if err := root.loadManifest(c.ManifestText); err != nil {
77                 return nil, err
78         }
79         backdateTree(root, modTime)
80         fs.root = root
81         return fs, nil
82 }
83
84 func backdateTree(n inode, modTime time.Time) {
85         switch n := n.(type) {
86         case *filenode:
87                 n.fileinfo.modTime = modTime
88         case *dirnode:
89                 n.fileinfo.modTime = modTime
90                 for _, n := range n.inodes {
91                         backdateTree(n, modTime)
92                 }
93         }
94 }
95
96 func (fs *collectionFileSystem) newNode(name string, perm os.FileMode, modTime time.Time) (node inode, err error) {
97         if name == "" || name == "." || name == ".." {
98                 return nil, ErrInvalidArgument
99         }
100         if perm.IsDir() {
101                 return &dirnode{
102                         fs: fs,
103                         treenode: treenode{
104                                 fileinfo: fileinfo{
105                                         name:    name,
106                                         mode:    perm | os.ModeDir,
107                                         modTime: modTime,
108                                 },
109                                 inodes: make(map[string]inode),
110                         },
111                 }, nil
112         } else {
113                 return &filenode{
114                         fs: fs,
115                         fileinfo: fileinfo{
116                                 name:    name,
117                                 mode:    perm & ^os.ModeDir,
118                                 modTime: modTime,
119                         },
120                 }, nil
121         }
122 }
123
124 func (fs *collectionFileSystem) Child(name string, replace func(inode) (inode, error)) (inode, error) {
125         return fs.rootnode().Child(name, replace)
126 }
127
128 func (fs *collectionFileSystem) FS() FileSystem {
129         return fs
130 }
131
132 func (fs *collectionFileSystem) FileInfo() os.FileInfo {
133         return fs.rootnode().FileInfo()
134 }
135
136 func (fs *collectionFileSystem) IsDir() bool {
137         return true
138 }
139
140 func (fs *collectionFileSystem) Lock() {
141         fs.rootnode().Lock()
142 }
143
144 func (fs *collectionFileSystem) Unlock() {
145         fs.rootnode().Unlock()
146 }
147
148 func (fs *collectionFileSystem) RLock() {
149         fs.rootnode().RLock()
150 }
151
152 func (fs *collectionFileSystem) RUnlock() {
153         fs.rootnode().RUnlock()
154 }
155
156 func (fs *collectionFileSystem) Parent() inode {
157         return fs.rootnode().Parent()
158 }
159
160 func (fs *collectionFileSystem) Read(_ []byte, ptr filenodePtr) (int, filenodePtr, error) {
161         return 0, ptr, ErrInvalidOperation
162 }
163
164 func (fs *collectionFileSystem) Write(_ []byte, ptr filenodePtr) (int, filenodePtr, error) {
165         return 0, ptr, ErrInvalidOperation
166 }
167
168 func (fs *collectionFileSystem) Readdir() ([]os.FileInfo, error) {
169         return fs.rootnode().Readdir()
170 }
171
172 func (fs *collectionFileSystem) SetParent(parent inode, name string) {
173         fs.rootnode().SetParent(parent, name)
174 }
175
176 func (fs *collectionFileSystem) Truncate(int64) error {
177         return ErrInvalidOperation
178 }
179
180 func (fs *collectionFileSystem) Sync() error {
181         if fs.uuid == "" {
182                 return nil
183         }
184         txt, err := fs.MarshalManifest(".")
185         if err != nil {
186                 return fmt.Errorf("sync failed: %s", err)
187         }
188         coll := &Collection{
189                 UUID:         fs.uuid,
190                 ManifestText: txt,
191         }
192         err = fs.RequestAndDecode(nil, "PUT", "arvados/v1/collections/"+fs.uuid, nil, map[string]interface{}{
193                 "collection": map[string]string{
194                         "manifest_text": coll.ManifestText,
195                 },
196                 "select": []string{"uuid"},
197         })
198         if err != nil {
199                 return fmt.Errorf("sync failed: update %s: %s", fs.uuid, err)
200         }
201         return nil
202 }
203
204 func (fs *collectionFileSystem) Flush(path string, shortBlocks bool) error {
205         node, err := rlookup(fs.fileSystem.root, path)
206         if err != nil {
207                 return err
208         }
209         dn, ok := node.(*dirnode)
210         if !ok {
211                 return ErrNotADirectory
212         }
213         dn.Lock()
214         defer dn.Unlock()
215         names := dn.sortedNames()
216         if path != "" {
217                 // Caller only wants to flush the specified dir,
218                 // non-recursively.  Drop subdirs from the list of
219                 // names.
220                 var filenames []string
221                 for _, name := range names {
222                         if _, ok := dn.inodes[name].(*filenode); ok {
223                                 filenames = append(filenames, name)
224                         }
225                 }
226                 names = filenames
227         }
228         for _, name := range names {
229                 child := dn.inodes[name]
230                 child.Lock()
231                 defer child.Unlock()
232         }
233         return dn.flush(context.TODO(), names, flushOpts{sync: false, shortBlocks: shortBlocks})
234 }
235
236 func (fs *collectionFileSystem) memorySize() int64 {
237         fs.fileSystem.root.Lock()
238         defer fs.fileSystem.root.Unlock()
239         return fs.fileSystem.root.(*dirnode).memorySize()
240 }
241
242 func (fs *collectionFileSystem) MarshalManifest(prefix string) (string, error) {
243         fs.fileSystem.root.Lock()
244         defer fs.fileSystem.root.Unlock()
245         return fs.fileSystem.root.(*dirnode).marshalManifest(context.TODO(), prefix)
246 }
247
248 func (fs *collectionFileSystem) Size() int64 {
249         return fs.fileSystem.root.(*dirnode).TreeSize()
250 }
251
252 // filenodePtr is an offset into a file that is (usually) efficient to
253 // seek to. Specifically, if filenode.repacked==filenodePtr.repacked
254 // then
255 // filenode.segments[filenodePtr.segmentIdx][filenodePtr.segmentOff]
256 // corresponds to file offset filenodePtr.off. Otherwise, it is
257 // necessary to reexamine len(filenode.segments[0]) etc. to find the
258 // correct segment and offset.
259 type filenodePtr struct {
260         off        int64
261         segmentIdx int
262         segmentOff int
263         repacked   int64
264 }
265
266 // seek returns a ptr that is consistent with both startPtr.off and
267 // the current state of fn. The caller must already hold fn.RLock() or
268 // fn.Lock().
269 //
270 // If startPtr is beyond EOF, ptr.segment* will indicate precisely
271 // EOF.
272 //
273 // After seeking:
274 //
275 //     ptr.segmentIdx == len(filenode.segments) // i.e., at EOF
276 //     ||
277 //     filenode.segments[ptr.segmentIdx].Len() > ptr.segmentOff
278 func (fn *filenode) seek(startPtr filenodePtr) (ptr filenodePtr) {
279         ptr = startPtr
280         if ptr.off < 0 {
281                 // meaningless anyway
282                 return
283         } else if ptr.off >= fn.fileinfo.size {
284                 ptr.segmentIdx = len(fn.segments)
285                 ptr.segmentOff = 0
286                 ptr.repacked = fn.repacked
287                 return
288         } else if ptr.repacked == fn.repacked {
289                 // segmentIdx and segmentOff accurately reflect
290                 // ptr.off, but might have fallen off the end of a
291                 // segment
292                 if ptr.segmentOff >= fn.segments[ptr.segmentIdx].Len() {
293                         ptr.segmentIdx++
294                         ptr.segmentOff = 0
295                 }
296                 return
297         }
298         defer func() {
299                 ptr.repacked = fn.repacked
300         }()
301         if ptr.off >= fn.fileinfo.size {
302                 ptr.segmentIdx, ptr.segmentOff = len(fn.segments), 0
303                 return
304         }
305         // Recompute segmentIdx and segmentOff.  We have already
306         // established fn.fileinfo.size > ptr.off >= 0, so we don't
307         // have to deal with edge cases here.
308         var off int64
309         for ptr.segmentIdx, ptr.segmentOff = 0, 0; off < ptr.off; ptr.segmentIdx++ {
310                 // This would panic (index out of range) if
311                 // fn.fileinfo.size were larger than
312                 // sum(fn.segments[i].Len()) -- but that can't happen
313                 // because we have ensured fn.fileinfo.size is always
314                 // accurate.
315                 segLen := int64(fn.segments[ptr.segmentIdx].Len())
316                 if off+segLen > ptr.off {
317                         ptr.segmentOff = int(ptr.off - off)
318                         break
319                 }
320                 off += segLen
321         }
322         return
323 }
324
325 // filenode implements inode.
326 type filenode struct {
327         parent   inode
328         fs       FileSystem
329         fileinfo fileinfo
330         segments []segment
331         // number of times `segments` has changed in a
332         // way that might invalidate a filenodePtr
333         repacked int64
334         memsize  int64 // bytes in memSegments
335         sync.RWMutex
336         nullnode
337 }
338
339 // caller must have lock
340 func (fn *filenode) appendSegment(e segment) {
341         fn.segments = append(fn.segments, e)
342         fn.fileinfo.size += int64(e.Len())
343 }
344
345 func (fn *filenode) SetParent(p inode, name string) {
346         fn.Lock()
347         defer fn.Unlock()
348         fn.parent = p
349         fn.fileinfo.name = name
350 }
351
352 func (fn *filenode) Parent() inode {
353         fn.RLock()
354         defer fn.RUnlock()
355         return fn.parent
356 }
357
358 func (fn *filenode) FS() FileSystem {
359         return fn.fs
360 }
361
362 // Read reads file data from a single segment, starting at startPtr,
363 // into p. startPtr is assumed not to be up-to-date. Caller must have
364 // RLock or Lock.
365 func (fn *filenode) Read(p []byte, startPtr filenodePtr) (n int, ptr filenodePtr, err error) {
366         ptr = fn.seek(startPtr)
367         if ptr.off < 0 {
368                 err = ErrNegativeOffset
369                 return
370         }
371         if ptr.segmentIdx >= len(fn.segments) {
372                 err = io.EOF
373                 return
374         }
375         n, err = fn.segments[ptr.segmentIdx].ReadAt(p, int64(ptr.segmentOff))
376         if n > 0 {
377                 ptr.off += int64(n)
378                 ptr.segmentOff += n
379                 if ptr.segmentOff == fn.segments[ptr.segmentIdx].Len() {
380                         ptr.segmentIdx++
381                         ptr.segmentOff = 0
382                         if ptr.segmentIdx < len(fn.segments) && err == io.EOF {
383                                 err = nil
384                         }
385                 }
386         }
387         return
388 }
389
390 func (fn *filenode) Size() int64 {
391         fn.RLock()
392         defer fn.RUnlock()
393         return fn.fileinfo.Size()
394 }
395
396 func (fn *filenode) FileInfo() os.FileInfo {
397         fn.RLock()
398         defer fn.RUnlock()
399         return fn.fileinfo
400 }
401
402 func (fn *filenode) Truncate(size int64) error {
403         fn.Lock()
404         defer fn.Unlock()
405         return fn.truncate(size)
406 }
407
408 func (fn *filenode) truncate(size int64) error {
409         if size == fn.fileinfo.size {
410                 return nil
411         }
412         fn.repacked++
413         if size < fn.fileinfo.size {
414                 ptr := fn.seek(filenodePtr{off: size})
415                 for i := ptr.segmentIdx; i < len(fn.segments); i++ {
416                         if seg, ok := fn.segments[i].(*memSegment); ok {
417                                 fn.memsize -= int64(seg.Len())
418                         }
419                 }
420                 if ptr.segmentOff == 0 {
421                         fn.segments = fn.segments[:ptr.segmentIdx]
422                 } else {
423                         fn.segments = fn.segments[:ptr.segmentIdx+1]
424                         switch seg := fn.segments[ptr.segmentIdx].(type) {
425                         case *memSegment:
426                                 seg.Truncate(ptr.segmentOff)
427                                 fn.memsize += int64(seg.Len())
428                         default:
429                                 fn.segments[ptr.segmentIdx] = seg.Slice(0, ptr.segmentOff)
430                         }
431                 }
432                 fn.fileinfo.size = size
433                 return nil
434         }
435         for size > fn.fileinfo.size {
436                 grow := size - fn.fileinfo.size
437                 var seg *memSegment
438                 var ok bool
439                 if len(fn.segments) == 0 {
440                         seg = &memSegment{}
441                         fn.segments = append(fn.segments, seg)
442                 } else if seg, ok = fn.segments[len(fn.segments)-1].(*memSegment); !ok || seg.Len() >= maxBlockSize {
443                         seg = &memSegment{}
444                         fn.segments = append(fn.segments, seg)
445                 }
446                 if maxgrow := int64(maxBlockSize - seg.Len()); maxgrow < grow {
447                         grow = maxgrow
448                 }
449                 seg.Truncate(seg.Len() + int(grow))
450                 fn.fileinfo.size += grow
451                 fn.memsize += grow
452         }
453         return nil
454 }
455
456 // Write writes data from p to the file, starting at startPtr,
457 // extending the file size if necessary. Caller must have Lock.
458 func (fn *filenode) Write(p []byte, startPtr filenodePtr) (n int, ptr filenodePtr, err error) {
459         if startPtr.off > fn.fileinfo.size {
460                 if err = fn.truncate(startPtr.off); err != nil {
461                         return 0, startPtr, err
462                 }
463         }
464         ptr = fn.seek(startPtr)
465         if ptr.off < 0 {
466                 err = ErrNegativeOffset
467                 return
468         }
469         for len(p) > 0 && err == nil {
470                 cando := p
471                 if len(cando) > maxBlockSize {
472                         cando = cando[:maxBlockSize]
473                 }
474                 // Rearrange/grow fn.segments (and shrink cando if
475                 // needed) such that cando can be copied to
476                 // fn.segments[ptr.segmentIdx] at offset
477                 // ptr.segmentOff.
478                 cur := ptr.segmentIdx
479                 prev := ptr.segmentIdx - 1
480                 var curWritable bool
481                 if cur < len(fn.segments) {
482                         _, curWritable = fn.segments[cur].(*memSegment)
483                 }
484                 var prevAppendable bool
485                 if prev >= 0 && fn.segments[prev].Len() < maxBlockSize {
486                         _, prevAppendable = fn.segments[prev].(*memSegment)
487                 }
488                 if ptr.segmentOff > 0 && !curWritable {
489                         // Split a non-writable block.
490                         if max := fn.segments[cur].Len() - ptr.segmentOff; max <= len(cando) {
491                                 // Truncate cur, and insert a new
492                                 // segment after it.
493                                 cando = cando[:max]
494                                 fn.segments = append(fn.segments, nil)
495                                 copy(fn.segments[cur+1:], fn.segments[cur:])
496                         } else {
497                                 // Split cur into two copies, truncate
498                                 // the one on the left, shift the one
499                                 // on the right, and insert a new
500                                 // segment between them.
501                                 fn.segments = append(fn.segments, nil, nil)
502                                 copy(fn.segments[cur+2:], fn.segments[cur:])
503                                 fn.segments[cur+2] = fn.segments[cur+2].Slice(ptr.segmentOff+len(cando), -1)
504                         }
505                         cur++
506                         prev++
507                         seg := &memSegment{}
508                         seg.Truncate(len(cando))
509                         fn.memsize += int64(len(cando))
510                         fn.segments[cur] = seg
511                         fn.segments[prev] = fn.segments[prev].Slice(0, ptr.segmentOff)
512                         ptr.segmentIdx++
513                         ptr.segmentOff = 0
514                         fn.repacked++
515                         ptr.repacked++
516                 } else if curWritable {
517                         if fit := int(fn.segments[cur].Len()) - ptr.segmentOff; fit < len(cando) {
518                                 cando = cando[:fit]
519                         }
520                 } else {
521                         if prevAppendable {
522                                 // Shrink cando if needed to fit in
523                                 // prev segment.
524                                 if cangrow := maxBlockSize - fn.segments[prev].Len(); cangrow < len(cando) {
525                                         cando = cando[:cangrow]
526                                 }
527                         }
528
529                         if cur == len(fn.segments) {
530                                 // ptr is at EOF, filesize is changing.
531                                 fn.fileinfo.size += int64(len(cando))
532                         } else if el := fn.segments[cur].Len(); el <= len(cando) {
533                                 // cando is long enough that we won't
534                                 // need cur any more. shrink cando to
535                                 // be exactly as long as cur
536                                 // (otherwise we'd accidentally shift
537                                 // the effective position of all
538                                 // segments after cur).
539                                 cando = cando[:el]
540                                 copy(fn.segments[cur:], fn.segments[cur+1:])
541                                 fn.segments = fn.segments[:len(fn.segments)-1]
542                         } else {
543                                 // shrink cur by the same #bytes we're growing prev
544                                 fn.segments[cur] = fn.segments[cur].Slice(len(cando), -1)
545                         }
546
547                         if prevAppendable {
548                                 // Grow prev.
549                                 ptr.segmentIdx--
550                                 ptr.segmentOff = fn.segments[prev].Len()
551                                 fn.segments[prev].(*memSegment).Truncate(ptr.segmentOff + len(cando))
552                                 fn.memsize += int64(len(cando))
553                                 ptr.repacked++
554                                 fn.repacked++
555                         } else {
556                                 // Insert a segment between prev and
557                                 // cur, and advance prev/cur.
558                                 fn.segments = append(fn.segments, nil)
559                                 if cur < len(fn.segments) {
560                                         copy(fn.segments[cur+1:], fn.segments[cur:])
561                                         ptr.repacked++
562                                         fn.repacked++
563                                 } else {
564                                         // appending a new segment does
565                                         // not invalidate any ptrs
566                                 }
567                                 seg := &memSegment{}
568                                 seg.Truncate(len(cando))
569                                 fn.memsize += int64(len(cando))
570                                 fn.segments[cur] = seg
571                                 cur++
572                                 prev++
573                         }
574                 }
575
576                 // Finally we can copy bytes from cando to the current segment.
577                 fn.segments[ptr.segmentIdx].(*memSegment).WriteAt(cando, ptr.segmentOff)
578                 n += len(cando)
579                 p = p[len(cando):]
580
581                 ptr.off += int64(len(cando))
582                 ptr.segmentOff += len(cando)
583                 if ptr.segmentOff >= maxBlockSize {
584                         fn.pruneMemSegments()
585                 }
586                 if fn.segments[ptr.segmentIdx].Len() == ptr.segmentOff {
587                         ptr.segmentOff = 0
588                         ptr.segmentIdx++
589                 }
590
591                 fn.fileinfo.modTime = time.Now()
592         }
593         return
594 }
595
596 // Write some data out to disk to reduce memory use. Caller must have
597 // write lock.
598 func (fn *filenode) pruneMemSegments() {
599         // TODO: share code with (*dirnode)flush()
600         // TODO: pack/flush small blocks too, when fragmented
601         for idx, seg := range fn.segments {
602                 seg, ok := seg.(*memSegment)
603                 if !ok || seg.Len() < maxBlockSize || seg.flushing != nil {
604                         continue
605                 }
606                 // Setting seg.flushing guarantees seg.buf will not be
607                 // modified in place: WriteAt and Truncate will
608                 // allocate a new buf instead, if necessary.
609                 idx, buf := idx, seg.buf
610                 done := make(chan struct{})
611                 seg.flushing = done
612                 // If lots of background writes are already in
613                 // progress, block here until one finishes, rather
614                 // than pile up an unlimited number of buffered writes
615                 // and network flush operations.
616                 fn.fs.throttle().Acquire()
617                 go func() {
618                         defer close(done)
619                         locator, _, err := fn.FS().PutB(buf)
620                         fn.fs.throttle().Release()
621                         fn.Lock()
622                         defer fn.Unlock()
623                         if seg.flushing != done {
624                                 // A new seg.buf has been allocated.
625                                 return
626                         }
627                         if err != nil {
628                                 // TODO: stall (or return errors from)
629                                 // subsequent writes until flushing
630                                 // starts to succeed.
631                                 return
632                         }
633                         if len(fn.segments) <= idx || fn.segments[idx] != seg || len(seg.buf) != len(buf) {
634                                 // Segment has been dropped/moved/resized.
635                                 return
636                         }
637                         fn.memsize -= int64(len(buf))
638                         fn.segments[idx] = storedSegment{
639                                 kc:      fn.FS(),
640                                 locator: locator,
641                                 size:    len(buf),
642                                 offset:  0,
643                                 length:  len(buf),
644                         }
645                 }()
646         }
647 }
648
649 // Block until all pending pruneMemSegments/flush work is
650 // finished. Caller must NOT have lock.
651 func (fn *filenode) waitPrune() {
652         var pending []<-chan struct{}
653         fn.Lock()
654         for _, seg := range fn.segments {
655                 if seg, ok := seg.(*memSegment); ok && seg.flushing != nil {
656                         pending = append(pending, seg.flushing)
657                 }
658         }
659         fn.Unlock()
660         for _, p := range pending {
661                 <-p
662         }
663 }
664
665 type dirnode struct {
666         fs *collectionFileSystem
667         treenode
668 }
669
670 func (dn *dirnode) FS() FileSystem {
671         return dn.fs
672 }
673
674 func (dn *dirnode) Child(name string, replace func(inode) (inode, error)) (inode, error) {
675         if dn == dn.fs.rootnode() && name == ".arvados#collection" {
676                 gn := &getternode{Getter: func() ([]byte, error) {
677                         var coll Collection
678                         var err error
679                         coll.ManifestText, err = dn.fs.MarshalManifest(".")
680                         if err != nil {
681                                 return nil, err
682                         }
683                         data, err := json.Marshal(&coll)
684                         if err == nil {
685                                 data = append(data, '\n')
686                         }
687                         return data, err
688                 }}
689                 gn.SetParent(dn, name)
690                 return gn, nil
691         }
692         return dn.treenode.Child(name, replace)
693 }
694
695 type fnSegmentRef struct {
696         fn  *filenode
697         idx int
698 }
699
700 // commitBlock concatenates the data from the given filenode segments
701 // (which must be *memSegments), writes the data out to Keep as a
702 // single block, and replaces the filenodes' *memSegments with
703 // storedSegments that reference the relevant portions of the new
704 // block.
705 //
706 // bufsize is the total data size in refs. It is used to preallocate
707 // the correct amount of memory when len(refs)>1.
708 //
709 // If sync is false, commitBlock returns right away, after starting a
710 // goroutine to do the writes, reacquire the filenodes' locks, and
711 // swap out the *memSegments. Some filenodes' segments might get
712 // modified/rearranged in the meantime, in which case commitBlock
713 // won't replace them.
714 //
715 // Caller must have write lock.
716 func (dn *dirnode) commitBlock(ctx context.Context, refs []fnSegmentRef, bufsize int, sync bool) error {
717         if len(refs) == 0 {
718                 return nil
719         }
720         if err := ctx.Err(); err != nil {
721                 return err
722         }
723         done := make(chan struct{})
724         var block []byte
725         segs := make([]*memSegment, 0, len(refs))
726         offsets := make([]int, 0, len(refs)) // location of segment's data within block
727         for _, ref := range refs {
728                 seg := ref.fn.segments[ref.idx].(*memSegment)
729                 if !sync && seg.flushingUnfinished() {
730                         // Let the other flushing goroutine finish. If
731                         // it fails, we'll try again next time.
732                         close(done)
733                         return nil
734                 } else {
735                         // In sync mode, we proceed regardless of
736                         // whether another flush is in progress: It
737                         // can't finish before we do, because we hold
738                         // fn's lock until we finish our own writes.
739                 }
740                 seg.flushing = done
741                 offsets = append(offsets, len(block))
742                 if len(refs) == 1 {
743                         block = seg.buf
744                 } else if block == nil {
745                         block = append(make([]byte, 0, bufsize), seg.buf...)
746                 } else {
747                         block = append(block, seg.buf...)
748                 }
749                 segs = append(segs, seg)
750         }
751         blocksize := len(block)
752         dn.fs.throttle().Acquire()
753         errs := make(chan error, 1)
754         go func() {
755                 defer close(done)
756                 defer close(errs)
757                 locator, _, err := dn.fs.PutB(block)
758                 dn.fs.throttle().Release()
759                 if err != nil {
760                         errs <- err
761                         return
762                 }
763                 for idx, ref := range refs {
764                         if !sync {
765                                 ref.fn.Lock()
766                                 // In async mode, fn's lock was
767                                 // released while we were waiting for
768                                 // PutB(); lots of things might have
769                                 // changed.
770                                 if len(ref.fn.segments) <= ref.idx {
771                                         // file segments have
772                                         // rearranged or changed in
773                                         // some way
774                                         ref.fn.Unlock()
775                                         continue
776                                 } else if seg, ok := ref.fn.segments[ref.idx].(*memSegment); !ok || seg != segs[idx] {
777                                         // segment has been replaced
778                                         ref.fn.Unlock()
779                                         continue
780                                 } else if seg.flushing != done {
781                                         // seg.buf has been replaced
782                                         ref.fn.Unlock()
783                                         continue
784                                 }
785                         }
786                         data := ref.fn.segments[ref.idx].(*memSegment).buf
787                         ref.fn.segments[ref.idx] = storedSegment{
788                                 kc:      dn.fs,
789                                 locator: locator,
790                                 size:    blocksize,
791                                 offset:  offsets[idx],
792                                 length:  len(data),
793                         }
794                         // atomic is needed here despite caller having
795                         // lock: caller might be running concurrent
796                         // commitBlock() goroutines using the same
797                         // lock, writing different segments from the
798                         // same file.
799                         atomic.AddInt64(&ref.fn.memsize, -int64(len(data)))
800                         if !sync {
801                                 ref.fn.Unlock()
802                         }
803                 }
804         }()
805         if sync {
806                 return <-errs
807         } else {
808                 return nil
809         }
810 }
811
812 type flushOpts struct {
813         sync        bool
814         shortBlocks bool
815 }
816
817 // flush in-memory data and remote-cluster block references (for the
818 // children with the given names, which must be children of dn) to
819 // local-cluster persistent storage.
820 //
821 // Caller must have write lock on dn and the named children.
822 //
823 // If any children are dirs, they will be flushed recursively.
824 func (dn *dirnode) flush(ctx context.Context, names []string, opts flushOpts) error {
825         cg := newContextGroup(ctx)
826         defer cg.Cancel()
827
828         goCommit := func(refs []fnSegmentRef, bufsize int) {
829                 cg.Go(func() error {
830                         return dn.commitBlock(cg.Context(), refs, bufsize, opts.sync)
831                 })
832         }
833
834         var pending []fnSegmentRef
835         var pendingLen int = 0
836         localLocator := map[string]string{}
837         for _, name := range names {
838                 switch node := dn.inodes[name].(type) {
839                 case *dirnode:
840                         grandchildNames := node.sortedNames()
841                         for _, grandchildName := range grandchildNames {
842                                 grandchild := node.inodes[grandchildName]
843                                 grandchild.Lock()
844                                 defer grandchild.Unlock()
845                         }
846                         cg.Go(func() error { return node.flush(cg.Context(), grandchildNames, opts) })
847                 case *filenode:
848                         for idx, seg := range node.segments {
849                                 switch seg := seg.(type) {
850                                 case storedSegment:
851                                         loc, ok := localLocator[seg.locator]
852                                         if !ok {
853                                                 var err error
854                                                 loc, err = dn.fs.LocalLocator(seg.locator)
855                                                 if err != nil {
856                                                         return err
857                                                 }
858                                                 localLocator[seg.locator] = loc
859                                         }
860                                         seg.locator = loc
861                                         node.segments[idx] = seg
862                                 case *memSegment:
863                                         if seg.Len() > maxBlockSize/2 {
864                                                 goCommit([]fnSegmentRef{{node, idx}}, seg.Len())
865                                                 continue
866                                         }
867                                         if pendingLen+seg.Len() > maxBlockSize {
868                                                 goCommit(pending, pendingLen)
869                                                 pending = nil
870                                                 pendingLen = 0
871                                         }
872                                         pending = append(pending, fnSegmentRef{node, idx})
873                                         pendingLen += seg.Len()
874                                 default:
875                                         panic(fmt.Sprintf("can't sync segment type %T", seg))
876                                 }
877                         }
878                 }
879         }
880         if opts.shortBlocks {
881                 goCommit(pending, pendingLen)
882         }
883         return cg.Wait()
884 }
885
886 // caller must have write lock.
887 func (dn *dirnode) memorySize() (size int64) {
888         for _, name := range dn.sortedNames() {
889                 node := dn.inodes[name]
890                 node.Lock()
891                 defer node.Unlock()
892                 switch node := node.(type) {
893                 case *dirnode:
894                         size += node.memorySize()
895                 case *filenode:
896                         for _, seg := range node.segments {
897                                 switch seg := seg.(type) {
898                                 case *memSegment:
899                                         size += int64(seg.Len())
900                                 }
901                         }
902                 }
903         }
904         return
905 }
906
907 // caller must have write lock.
908 func (dn *dirnode) sortedNames() []string {
909         names := make([]string, 0, len(dn.inodes))
910         for name := range dn.inodes {
911                 names = append(names, name)
912         }
913         sort.Strings(names)
914         return names
915 }
916
917 // caller must have write lock.
918 func (dn *dirnode) marshalManifest(ctx context.Context, prefix string) (string, error) {
919         cg := newContextGroup(ctx)
920         defer cg.Cancel()
921
922         if len(dn.inodes) == 0 {
923                 if prefix == "." {
924                         return "", nil
925                 }
926                 // Express the existence of an empty directory by
927                 // adding an empty file named `\056`, which (unlike
928                 // the more obvious spelling `.`) is accepted by the
929                 // API's manifest validator.
930                 return manifestEscape(prefix) + " d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e+0 0:0:\\056\n", nil
931         }
932
933         names := dn.sortedNames()
934
935         // Wait for children to finish any pending write operations
936         // before locking them.
937         for _, name := range names {
938                 node := dn.inodes[name]
939                 if fn, ok := node.(*filenode); ok {
940                         fn.waitPrune()
941                 }
942         }
943
944         var dirnames []string
945         var filenames []string
946         for _, name := range names {
947                 node := dn.inodes[name]
948                 node.Lock()
949                 defer node.Unlock()
950                 switch node := node.(type) {
951                 case *dirnode:
952                         dirnames = append(dirnames, name)
953                 case *filenode:
954                         filenames = append(filenames, name)
955                 default:
956                         panic(fmt.Sprintf("can't marshal inode type %T", node))
957                 }
958         }
959
960         subdirs := make([]string, len(dirnames))
961         rootdir := ""
962         for i, name := range dirnames {
963                 i, name := i, name
964                 cg.Go(func() error {
965                         txt, err := dn.inodes[name].(*dirnode).marshalManifest(cg.Context(), prefix+"/"+name)
966                         subdirs[i] = txt
967                         return err
968                 })
969         }
970
971         cg.Go(func() error {
972                 var streamLen int64
973                 type filepart struct {
974                         name   string
975                         offset int64
976                         length int64
977                 }
978
979                 var fileparts []filepart
980                 var blocks []string
981                 if err := dn.flush(cg.Context(), filenames, flushOpts{sync: true, shortBlocks: true}); err != nil {
982                         return err
983                 }
984                 for _, name := range filenames {
985                         node := dn.inodes[name].(*filenode)
986                         if len(node.segments) == 0 {
987                                 fileparts = append(fileparts, filepart{name: name})
988                                 continue
989                         }
990                         for _, seg := range node.segments {
991                                 switch seg := seg.(type) {
992                                 case storedSegment:
993                                         if len(blocks) > 0 && blocks[len(blocks)-1] == seg.locator {
994                                                 streamLen -= int64(seg.size)
995                                         } else {
996                                                 blocks = append(blocks, seg.locator)
997                                         }
998                                         next := filepart{
999                                                 name:   name,
1000                                                 offset: streamLen + int64(seg.offset),
1001                                                 length: int64(seg.length),
1002                                         }
1003                                         if prev := len(fileparts) - 1; prev >= 0 &&
1004                                                 fileparts[prev].name == name &&
1005                                                 fileparts[prev].offset+fileparts[prev].length == next.offset {
1006                                                 fileparts[prev].length += next.length
1007                                         } else {
1008                                                 fileparts = append(fileparts, next)
1009                                         }
1010                                         streamLen += int64(seg.size)
1011                                 default:
1012                                         // This can't happen: we
1013                                         // haven't unlocked since
1014                                         // calling flush(sync=true).
1015                                         panic(fmt.Sprintf("can't marshal segment type %T", seg))
1016                                 }
1017                         }
1018                 }
1019                 var filetokens []string
1020                 for _, s := range fileparts {
1021                         filetokens = append(filetokens, fmt.Sprintf("%d:%d:%s", s.offset, s.length, manifestEscape(s.name)))
1022                 }
1023                 if len(filetokens) == 0 {
1024                         return nil
1025                 } else if len(blocks) == 0 {
1026                         blocks = []string{"d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e+0"}
1027                 }
1028                 rootdir = manifestEscape(prefix) + " " + strings.Join(blocks, " ") + " " + strings.Join(filetokens, " ") + "\n"
1029                 return nil
1030         })
1031         err := cg.Wait()
1032         return rootdir + strings.Join(subdirs, ""), err
1033 }
1034
1035 func (dn *dirnode) loadManifest(txt string) error {
1036         var dirname string
1037         streams := strings.Split(txt, "\n")
1038         if streams[len(streams)-1] != "" {
1039                 return fmt.Errorf("line %d: no trailing newline", len(streams))
1040         }
1041         streams = streams[:len(streams)-1]
1042         segments := []storedSegment{}
1043         for i, stream := range streams {
1044                 lineno := i + 1
1045                 var anyFileTokens bool
1046                 var pos int64
1047                 var segIdx int
1048                 segments = segments[:0]
1049                 for i, token := range strings.Split(stream, " ") {
1050                         if i == 0 {
1051                                 dirname = manifestUnescape(token)
1052                                 continue
1053                         }
1054                         if !strings.Contains(token, ":") {
1055                                 if anyFileTokens {
1056                                         return fmt.Errorf("line %d: bad file segment %q", lineno, token)
1057                                 }
1058                                 toks := strings.SplitN(token, "+", 3)
1059                                 if len(toks) < 2 {
1060                                         return fmt.Errorf("line %d: bad locator %q", lineno, token)
1061                                 }
1062                                 length, err := strconv.ParseInt(toks[1], 10, 32)
1063                                 if err != nil || length < 0 {
1064                                         return fmt.Errorf("line %d: bad locator %q", lineno, token)
1065                                 }
1066                                 segments = append(segments, storedSegment{
1067                                         locator: token,
1068                                         size:    int(length),
1069                                         offset:  0,
1070                                         length:  int(length),
1071                                 })
1072                                 continue
1073                         } else if len(segments) == 0 {
1074                                 return fmt.Errorf("line %d: bad locator %q", lineno, token)
1075                         }
1076
1077                         toks := strings.SplitN(token, ":", 3)
1078                         if len(toks) != 3 {
1079                                 return fmt.Errorf("line %d: bad file segment %q", lineno, token)
1080                         }
1081                         anyFileTokens = true
1082
1083                         offset, err := strconv.ParseInt(toks[0], 10, 64)
1084                         if err != nil || offset < 0 {
1085                                 return fmt.Errorf("line %d: bad file segment %q", lineno, token)
1086                         }
1087                         length, err := strconv.ParseInt(toks[1], 10, 64)
1088                         if err != nil || length < 0 {
1089                                 return fmt.Errorf("line %d: bad file segment %q", lineno, token)
1090                         }
1091                         name := dirname + "/" + manifestUnescape(toks[2])
1092                         fnode, err := dn.createFileAndParents(name)
1093                         if fnode == nil && err == nil && length == 0 {
1094                                 // Special case: an empty file used as
1095                                 // a marker to preserve an otherwise
1096                                 // empty directory in a manifest.
1097                                 continue
1098                         }
1099                         if err != nil || (fnode == nil && length != 0) {
1100                                 return fmt.Errorf("line %d: cannot use path %q with length %d: %s", lineno, name, length, err)
1101                         }
1102                         // Map the stream offset/range coordinates to
1103                         // block/offset/range coordinates and add
1104                         // corresponding storedSegments to the filenode
1105                         if pos > offset {
1106                                 // Can't continue where we left off.
1107                                 // TODO: binary search instead of
1108                                 // rewinding all the way (but this
1109                                 // situation might be rare anyway)
1110                                 segIdx, pos = 0, 0
1111                         }
1112                         for next := int64(0); segIdx < len(segments); segIdx++ {
1113                                 seg := segments[segIdx]
1114                                 next = pos + int64(seg.Len())
1115                                 if next <= offset || seg.Len() == 0 {
1116                                         pos = next
1117                                         continue
1118                                 }
1119                                 if pos >= offset+length {
1120                                         break
1121                                 }
1122                                 var blkOff int
1123                                 if pos < offset {
1124                                         blkOff = int(offset - pos)
1125                                 }
1126                                 blkLen := seg.Len() - blkOff
1127                                 if pos+int64(blkOff+blkLen) > offset+length {
1128                                         blkLen = int(offset + length - pos - int64(blkOff))
1129                                 }
1130                                 fnode.appendSegment(storedSegment{
1131                                         kc:      dn.fs,
1132                                         locator: seg.locator,
1133                                         size:    seg.size,
1134                                         offset:  blkOff,
1135                                         length:  blkLen,
1136                                 })
1137                                 if next > offset+length {
1138                                         break
1139                                 } else {
1140                                         pos = next
1141                                 }
1142                         }
1143                         if segIdx == len(segments) && pos < offset+length {
1144                                 return fmt.Errorf("line %d: invalid segment in %d-byte stream: %q", lineno, pos, token)
1145                         }
1146                 }
1147                 if !anyFileTokens {
1148                         return fmt.Errorf("line %d: no file segments", lineno)
1149                 } else if len(segments) == 0 {
1150                         return fmt.Errorf("line %d: no locators", lineno)
1151                 } else if dirname == "" {
1152                         return fmt.Errorf("line %d: no stream name", lineno)
1153                 }
1154         }
1155         return nil
1156 }
1157
1158 // only safe to call from loadManifest -- no locking.
1159 //
1160 // If path is a "parent directory exists" marker (the last path
1161 // component is "."), the returned values are both nil.
1162 func (dn *dirnode) createFileAndParents(path string) (fn *filenode, err error) {
1163         var node inode = dn
1164         names := strings.Split(path, "/")
1165         basename := names[len(names)-1]
1166         for _, name := range names[:len(names)-1] {
1167                 switch name {
1168                 case "", ".":
1169                         continue
1170                 case "..":
1171                         if node == dn {
1172                                 // can't be sure parent will be a *dirnode
1173                                 return nil, ErrInvalidArgument
1174                         }
1175                         node = node.Parent()
1176                         continue
1177                 }
1178                 node, err = node.Child(name, func(child inode) (inode, error) {
1179                         if child == nil {
1180                                 child, err := node.FS().newNode(name, 0755|os.ModeDir, node.Parent().FileInfo().ModTime())
1181                                 if err != nil {
1182                                         return nil, err
1183                                 }
1184                                 child.SetParent(node, name)
1185                                 return child, nil
1186                         } else if !child.IsDir() {
1187                                 return child, ErrFileExists
1188                         } else {
1189                                 return child, nil
1190                         }
1191                 })
1192                 if err != nil {
1193                         return
1194                 }
1195         }
1196         if basename == "." {
1197                 return
1198         } else if !permittedName(basename) {
1199                 err = fmt.Errorf("invalid file part %q in path %q", basename, path)
1200                 return
1201         }
1202         _, err = node.Child(basename, func(child inode) (inode, error) {
1203                 switch child := child.(type) {
1204                 case nil:
1205                         child, err = node.FS().newNode(basename, 0755, node.FileInfo().ModTime())
1206                         if err != nil {
1207                                 return nil, err
1208                         }
1209                         child.SetParent(node, basename)
1210                         fn = child.(*filenode)
1211                         return child, nil
1212                 case *filenode:
1213                         fn = child
1214                         return child, nil
1215                 case *dirnode:
1216                         return child, ErrIsDirectory
1217                 default:
1218                         return child, ErrInvalidArgument
1219                 }
1220         })
1221         return
1222 }
1223
1224 func (dn *dirnode) TreeSize() (bytes int64) {
1225         dn.RLock()
1226         defer dn.RUnlock()
1227         for _, i := range dn.inodes {
1228                 switch i := i.(type) {
1229                 case *filenode:
1230                         bytes += i.Size()
1231                 case *dirnode:
1232                         bytes += i.TreeSize()
1233                 }
1234         }
1235         return
1236 }
1237
1238 type segment interface {
1239         io.ReaderAt
1240         Len() int
1241         // Return a new segment with a subsection of the data from this
1242         // one. length<0 means length=Len()-off.
1243         Slice(off int, length int) segment
1244 }
1245
1246 type memSegment struct {
1247         buf []byte
1248         // If flushing is not nil and not ready/closed, then a) buf is
1249         // being shared by a pruneMemSegments goroutine, and must be
1250         // copied on write; and b) the flushing channel will close
1251         // when the goroutine finishes, whether it succeeds or not.
1252         flushing <-chan struct{}
1253 }
1254
1255 func (me *memSegment) flushingUnfinished() bool {
1256         if me.flushing == nil {
1257                 return false
1258         }
1259         select {
1260         case <-me.flushing:
1261                 me.flushing = nil
1262                 return false
1263         default:
1264                 return true
1265         }
1266 }
1267
1268 func (me *memSegment) Len() int {
1269         return len(me.buf)
1270 }
1271
1272 func (me *memSegment) Slice(off, length int) segment {
1273         if length < 0 {
1274                 length = len(me.buf) - off
1275         }
1276         buf := make([]byte, length)
1277         copy(buf, me.buf[off:])
1278         return &memSegment{buf: buf}
1279 }
1280
1281 func (me *memSegment) Truncate(n int) {
1282         if n > cap(me.buf) || (me.flushing != nil && n > len(me.buf)) {
1283                 newsize := 1024
1284                 for newsize < n {
1285                         newsize = newsize << 2
1286                 }
1287                 newbuf := make([]byte, n, newsize)
1288                 copy(newbuf, me.buf)
1289                 me.buf, me.flushing = newbuf, nil
1290         } else {
1291                 // reclaim existing capacity, and zero reclaimed part
1292                 oldlen := len(me.buf)
1293                 me.buf = me.buf[:n]
1294                 for i := oldlen; i < n; i++ {
1295                         me.buf[i] = 0
1296                 }
1297         }
1298 }
1299
1300 func (me *memSegment) WriteAt(p []byte, off int) {
1301         if off+len(p) > len(me.buf) {
1302                 panic("overflowed segment")
1303         }
1304         if me.flushing != nil {
1305                 me.buf, me.flushing = append([]byte(nil), me.buf...), nil
1306         }
1307         copy(me.buf[off:], p)
1308 }
1309
1310 func (me *memSegment) ReadAt(p []byte, off int64) (n int, err error) {
1311         if off > int64(me.Len()) {
1312                 err = io.EOF
1313                 return
1314         }
1315         n = copy(p, me.buf[int(off):])
1316         if n < len(p) {
1317                 err = io.EOF
1318         }
1319         return
1320 }
1321
1322 type storedSegment struct {
1323         kc      fsBackend
1324         locator string
1325         size    int // size of stored block (also encoded in locator)
1326         offset  int // position of segment within the stored block
1327         length  int // bytes in this segment (offset + length <= size)
1328 }
1329
1330 func (se storedSegment) Len() int {
1331         return se.length
1332 }
1333
1334 func (se storedSegment) Slice(n, size int) segment {
1335         se.offset += n
1336         se.length -= n
1337         if size >= 0 && se.length > size {
1338                 se.length = size
1339         }
1340         return se
1341 }
1342
1343 func (se storedSegment) ReadAt(p []byte, off int64) (n int, err error) {
1344         if off > int64(se.length) {
1345                 return 0, io.EOF
1346         }
1347         maxlen := se.length - int(off)
1348         if len(p) > maxlen {
1349                 p = p[:maxlen]
1350                 n, err = se.kc.ReadAt(se.locator, p, int(off)+se.offset)
1351                 if err == nil {
1352                         err = io.EOF
1353                 }
1354                 return
1355         }
1356         return se.kc.ReadAt(se.locator, p, int(off)+se.offset)
1357 }
1358
1359 func canonicalName(name string) string {
1360         name = path.Clean("/" + name)
1361         if name == "/" || name == "./" {
1362                 name = "."
1363         } else if strings.HasPrefix(name, "/") {
1364                 name = "." + name
1365         }
1366         return name
1367 }
1368
1369 var manifestEscapeSeq = regexp.MustCompile(`\\([0-7]{3}|\\)`)
1370
1371 func manifestUnescapeFunc(seq string) string {
1372         if seq == `\\` {
1373                 return `\`
1374         }
1375         i, err := strconv.ParseUint(seq[1:], 8, 8)
1376         if err != nil {
1377                 // Invalid escape sequence: can't unescape.
1378                 return seq
1379         }
1380         return string([]byte{byte(i)})
1381 }
1382
1383 func manifestUnescape(s string) string {
1384         return manifestEscapeSeq.ReplaceAllStringFunc(s, manifestUnescapeFunc)
1385 }
1386
1387 var manifestEscapedChar = regexp.MustCompile(`[\000-\040:\s\\]`)
1388
1389 func manifestEscapeFunc(seq string) string {
1390         return fmt.Sprintf("\\%03o", byte(seq[0]))
1391 }
1392
1393 func manifestEscape(s string) string {
1394         return manifestEscapedChar.ReplaceAllStringFunc(s, manifestEscapeFunc)
1395 }