9956: Load volume config from YAML file
[arvados.git] / services / keepstore / volume.go
index e7683ee991a41ac8a8f45cfa9f5f263e2a7a42a6..6e01e75b879b339232603d38f93cb040ecc6d86c 100644 (file)
-// A Volume is an interface representing a Keep back-end storage unit:
-// for example, a single mounted disk, a RAID array, an Amazon S3 volume,
-// etc.
-
 package main
 
 import (
-       "errors"
-       "fmt"
-       "os"
-       "strings"
+       "io"
+       "sync/atomic"
        "time"
 )
 
+// A Volume is an interface representing a Keep back-end storage unit:
+// for example, a single mounted disk, a RAID array, an Amazon S3 volume,
+// etc.
 type Volume interface {
-       Get(loc string) ([]byte, error)
+       // Volume type as specified in config file. Examples: "S3",
+       // "Directory".
+       Type() string
+
+       // Do whatever private setup tasks and configuration checks
+       // are needed. Return non-nil if the volume is unusable (e.g.,
+       // invalid config).
+       Start() error
+
+       // Get a block: copy the block data into buf, and return the
+       // number of bytes copied.
+       //
+       // loc is guaranteed to consist of 32 or more lowercase hex
+       // digits.
+       //
+       // Get should not verify the integrity of the data: it should
+       // just return whatever was found in its backing
+       // store. (Integrity checking is the caller's responsibility.)
+       //
+       // If an error is encountered that prevents it from
+       // retrieving the data, that error should be returned so the
+       // caller can log (and send to the client) a more useful
+       // message.
+       //
+       // If the error is "not found", and there's no particular
+       // reason to expect the block to be found (other than that a
+       // caller is asking for it), the returned error should satisfy
+       // os.IsNotExist(err): this is a normal condition and will not
+       // be logged as an error (except that a 404 will appear in the
+       // access log if the block is not found on any other volumes
+       // either).
+       //
+       // If the data in the backing store is bigger than len(buf),
+       // then Get is permitted to return an error without reading
+       // any of the data.
+       //
+       // len(buf) will not exceed BlockSize.
+       Get(loc string, buf []byte) (int, error)
+
+       // Compare the given data with the stored data (i.e., what Get
+       // would return). If equal, return nil. If not, return
+       // CollisionError or DiskHashError (depending on whether the
+       // data on disk matches the expected hash), or whatever error
+       // was encountered opening/reading the stored data.
+       Compare(loc string, data []byte) error
+
+       // Put writes a block to an underlying storage device.
+       //
+       // loc is as described in Get.
+       //
+       // len(block) is guaranteed to be between 0 and BlockSize.
+       //
+       // If a block is already stored under the same name (loc) with
+       // different content, Put must either overwrite the existing
+       // data with the new data or return a non-nil error. When
+       // overwriting existing data, it must never leave the storage
+       // device in an inconsistent state: a subsequent call to Get
+       // must return either the entire old block, the entire new
+       // block, or an error. (An implementation that cannot peform
+       // atomic updates must leave the old data alone and return an
+       // error.)
+       //
+       // Put also sets the timestamp for the given locator to the
+       // current time.
+       //
+       // Put must return a non-nil error unless it can guarantee
+       // that the entire block has been written and flushed to
+       // persistent storage, and that its timestamp is current. Of
+       // course, this guarantee is only as good as the underlying
+       // storage device, but it is Put's responsibility to at least
+       // get whatever guarantee is offered by the storage device.
+       //
+       // Put should not verify that loc==hash(block): this is the
+       // caller's responsibility.
        Put(loc string, block []byte) error
+
+       // Touch sets the timestamp for the given locator to the
+       // current time.
+       //
+       // loc is as described in Get.
+       //
+       // If invoked at time t0, Touch must guarantee that a
+       // subsequent call to Mtime will return a timestamp no older
+       // than {t0 minus one second}. For example, if Touch is called
+       // at 2015-07-07T01:23:45.67890123Z, it is acceptable for a
+       // subsequent Mtime to return any of the following:
+       //
+       //   - 2015-07-07T01:23:45.00000000Z
+       //   - 2015-07-07T01:23:45.67890123Z
+       //   - 2015-07-07T01:23:46.67890123Z
+       //   - 2015-07-08T00:00:00.00000000Z
+       //
+       // It is not acceptable for a subsequente Mtime to return
+       // either of the following:
+       //
+       //   - 2015-07-07T00:00:00.00000000Z -- ERROR
+       //   - 2015-07-07T01:23:44.00000000Z -- ERROR
+       //
+       // Touch must return a non-nil error if the timestamp cannot
+       // be updated.
        Touch(loc string) error
-       Mtime(loc string) (time.Time, error)
-       Index(prefix string) string
-       Delete(loc string) error
-       Status() *VolumeStatus
-       String() string
-}
 
-// MockVolumes are Volumes used to test the Keep front end.
-//
-// If the Bad field is true, this volume should return an error
-// on all writes and puts.
-//
-// The Touchable field signifies whether the Touch method will
-// succeed.  Defaults to true.  Note that Bad and Touchable are
-// independent: a MockVolume may be set up so that Put fails but Touch
-// works or vice versa.
-//
-// TODO(twp): rename Bad to something more descriptive, e.g. Writable,
-// and make sure that the tests that rely on it are testing the right
-// thing.  We may need to simulate Writable, Touchable and Corrupt
-// volumes in different ways.
-//
-type MockVolume struct {
-       Store      map[string][]byte
-       Timestamps map[string]time.Time
-       Bad        bool
-       Touchable  bool
-}
+       // Mtime returns the stored timestamp for the given locator.
+       //
+       // loc is as described in Get.
+       //
+       // Mtime must return a non-nil error if the given block is not
+       // found or the timestamp could not be retrieved.
+       Mtime(loc string) (time.Time, error)
 
-func CreateMockVolume() *MockVolume {
-       return &MockVolume{
-               Store:      make(map[string][]byte),
-               Timestamps: make(map[string]time.Time),
-               Bad:        false,
-               Touchable:  true,
-       }
-}
+       // IndexTo writes a complete list of locators with the given
+       // prefix for which Get() can retrieve data.
+       //
+       // prefix consists of zero or more lowercase hexadecimal
+       // digits.
+       //
+       // Each locator must be written to the given writer using the
+       // following format:
+       //
+       //   loc "+" size " " timestamp "\n"
+       //
+       // where:
+       //
+       //   - size is the number of bytes of content, given as a
+       //     decimal number with one or more digits
+       //
+       //   - timestamp is the timestamp stored for the locator,
+       //     given as a decimal number of seconds after January 1,
+       //     1970 UTC.
+       //
+       // IndexTo must not write any other data to writer: for
+       // example, it must not write any blank lines.
+       //
+       // If an error makes it impossible to provide a complete
+       // index, IndexTo must return a non-nil error. It is
+       // acceptable to return a non-nil error after writing a
+       // partial index to writer.
+       //
+       // The resulting index is not expected to be sorted in any
+       // particular order.
+       IndexTo(prefix string, writer io.Writer) error
 
-func (v *MockVolume) Get(loc string) ([]byte, error) {
-       if v.Bad {
-               return nil, errors.New("Bad volume")
-       } else if block, ok := v.Store[loc]; ok {
-               return block, nil
-       }
-       return nil, os.ErrNotExist
-}
+       // Trash moves the block data from the underlying storage
+       // device to trash area. The block then stays in trash for
+       // -trash-lifetime interval before it is actually deleted.
+       //
+       // loc is as described in Get.
+       //
+       // If the timestamp for the given locator is newer than
+       // BlobSignatureTTL, Trash must not trash the data.
+       //
+       // If a Trash operation overlaps with any Touch or Put
+       // operations on the same locator, the implementation must
+       // ensure one of the following outcomes:
+       //
+       //   - Touch and Put return a non-nil error, or
+       //   - Trash does not trash the block, or
+       //   - Both of the above.
+       //
+       // If it is possible for the storage device to be accessed by
+       // a different process or host, the synchronization mechanism
+       // should also guard against races with other processes and
+       // hosts. If such a mechanism is not available, there must be
+       // a mechanism for detecting unsafe configurations, alerting
+       // the operator, and aborting or falling back to a read-only
+       // state. In other words, running multiple keepstore processes
+       // with the same underlying storage device must either work
+       // reliably or fail outright.
+       //
+       // Corollary: A successful Touch or Put guarantees a block
+       // will not be trashed for at least BlobSignatureTTL
+       // seconds.
+       Trash(loc string) error
 
-func (v *MockVolume) Put(loc string, block []byte) error {
-       if v.Bad {
-               return errors.New("Bad volume")
-       }
-       v.Store[loc] = block
-       return v.Touch(loc)
-}
+       // Untrash moves block from trash back into store
+       Untrash(loc string) error
 
-func (v *MockVolume) Touch(loc string) error {
-       if v.Touchable {
-               v.Timestamps[loc] = time.Now()
-               return nil
-       }
-       return errors.New("Touch failed")
-}
+       // Status returns a *VolumeStatus representing the current
+       // in-use and available storage capacity and an
+       // implementation-specific volume identifier (e.g., "mount
+       // point" for a UnixVolume).
+       Status() *VolumeStatus
 
-func (v *MockVolume) Mtime(loc string) (time.Time, error) {
-       var mtime time.Time
-       var err error
-       if v.Bad {
-               err = errors.New("Bad volume")
-       } else if t, ok := v.Timestamps[loc]; ok {
-               mtime = t
-       } else {
-               err = os.ErrNotExist
-       }
-       return mtime, err
-}
+       // String returns an identifying label for this volume,
+       // suitable for including in log messages. It should contain
+       // enough information to uniquely identify the underlying
+       // storage device, but should not contain any credentials or
+       // secrets.
+       String() string
 
-func (v *MockVolume) Index(prefix string) string {
-       var result string
-       for loc, block := range v.Store {
-               if IsValidLocator(loc) && strings.HasPrefix(loc, prefix) {
-                       result = result + fmt.Sprintf("%s+%d %d\n",
-                               loc, len(block), 123456789)
-               }
-       }
-       return result
-}
+       // Writable returns false if all future Put, Mtime, and Delete
+       // calls are expected to fail.
+       //
+       // If the volume is only temporarily unwritable -- or if Put
+       // will fail because it is full, but Mtime or Delete can
+       // succeed -- then Writable should return false.
+       Writable() bool
 
-func (v *MockVolume) Delete(loc string) error {
-       if _, ok := v.Store[loc]; ok {
-               if time.Since(v.Timestamps[loc]) < permission_ttl {
-                       return nil
-               }
-               delete(v.Store, loc)
-               return nil
-       }
-       return os.ErrNotExist
-}
+       // Replication returns the storage redundancy of the
+       // underlying device. It will be passed on to clients in
+       // responses to PUT requests.
+       Replication() int
 
-func (v *MockVolume) Status() *VolumeStatus {
-       var used uint64
-       for _, block := range v.Store {
-               used = used + uint64(len(block))
-       }
-       return &VolumeStatus{"/bogo", 123, 1000000 - used, used}
+       // EmptyTrash looks for trashed blocks that exceeded TrashLifetime
+       // and deletes them from the volume.
+       EmptyTrash()
 }
 
-func (v *MockVolume) String() string {
-       return "[MockVolume]"
+// A VolumeWithExamples provides example configs to display in the
+// -help message.
+type VolumeWithExamples interface {
+       Volume
+       Examples() []Volume
 }
 
-// A VolumeManager manages a collection of volumes.
-//
-// - Volumes is a slice of available Volumes.
-// - Choose() returns a Volume suitable for writing to.
-// - Quit() instructs the VolumeManager to shut down gracefully.
-//
+// A VolumeManager tells callers which volumes can read, which volumes
+// can write, and on which volume the next write should be attempted.
 type VolumeManager interface {
-       Volumes() []Volume
-       Choose() Volume
-       Quit()
+       // AllReadable returns all volumes.
+       AllReadable() []Volume
+
+       // AllWritable returns all volumes that aren't known to be in
+       // a read-only state. (There is no guarantee that a write to
+       // one will succeed, though.)
+       AllWritable() []Volume
+
+       // NextWritable returns the volume where the next new block
+       // should be written. A VolumeManager can select a volume in
+       // order to distribute activity across spindles, fill up disks
+       // with more free space, etc.
+       NextWritable() Volume
+
+       // Close shuts down the volume manager cleanly.
+       Close()
 }
 
+// RRVolumeManager is a round-robin VolumeManager: the Nth call to
+// NextWritable returns the (N % len(writables))th writable Volume
+// (where writables are all Volumes v where v.Writable()==true).
 type RRVolumeManager struct {
-       volumes   []Volume
-       nextwrite chan Volume
-       quit      chan int
+       readables []Volume
+       writables []Volume
+       counter   uint32
 }
 
-func MakeRRVolumeManager(vols []Volume) *RRVolumeManager {
-       // Create a new VolumeManager struct with the specified volumes,
-       // and with new Nextwrite and Quit channels.
-       // The Quit channel is buffered with a capacity of 1 so that
-       // another routine may write to it without blocking.
-       vm := &RRVolumeManager{vols, make(chan Volume), make(chan int, 1)}
-
-       // This goroutine implements round-robin volume selection.
-       // It sends each available Volume in turn to the Nextwrite
-       // channel, until receiving a notification on the Quit channel
-       // that it should terminate.
-       go func() {
-               var i int = 0
-               for {
-                       select {
-                       case <-vm.quit:
-                               return
-                       case vm.nextwrite <- vm.volumes[i]:
-                               i = (i + 1) % len(vm.volumes)
-                       }
+// MakeRRVolumeManager initializes RRVolumeManager
+func MakeRRVolumeManager(volumes []Volume) *RRVolumeManager {
+       vm := &RRVolumeManager{}
+       for _, v := range volumes {
+               vm.readables = append(vm.readables, v)
+               if v.Writable() {
+                       vm.writables = append(vm.writables, v)
                }
-       }()
-
+       }
        return vm
 }
 
-func (vm *RRVolumeManager) Volumes() []Volume {
-       return vm.volumes
+// AllReadable returns an array of all readable volumes
+func (vm *RRVolumeManager) AllReadable() []Volume {
+       return vm.readables
+}
+
+// AllWritable returns an array of all writable volumes
+func (vm *RRVolumeManager) AllWritable() []Volume {
+       return vm.writables
+}
+
+// NextWritable returns the next writable
+func (vm *RRVolumeManager) NextWritable() Volume {
+       if len(vm.writables) == 0 {
+               return nil
+       }
+       i := atomic.AddUint32(&vm.counter, 1)
+       return vm.writables[i%uint32(len(vm.writables))]
 }
 
-func (vm *RRVolumeManager) Choose() Volume {
-       return <-vm.nextwrite
+// Close the RRVolumeManager
+func (vm *RRVolumeManager) Close() {
 }
 
-func (vm *RRVolumeManager) Quit() {
-       vm.quit <- 1
+// VolumeStatus provides status information of the volume consisting of:
+//   * mount_point
+//   * device_num (an integer identifying the underlying storage system)
+//   * bytes_free
+//   * bytes_used
+type VolumeStatus struct {
+       MountPoint string `json:"mount_point"`
+       DeviceNum  uint64 `json:"device_num"`
+       BytesFree  uint64 `json:"bytes_free"`
+       BytesUsed  uint64 `json:"bytes_used"`
 }