tdb2: remove truncated bit.
[ccan] / ccan / tdb2 / private.h
1 #ifndef TDB_PRIVATE_H
2 #define TDB_PRIVATE_H
3  /* 
4    Trivial Database 2: private types and prototypes
5    Copyright (C) Rusty Russell 2010
6
7    This library is free software; you can redistribute it and/or
8    modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9    License as published by the Free Software Foundation; either
10    version 3 of the License, or (at your option) any later version.
11
12    This library is distributed in the hope that it will be useful,
13    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15    Lesser General Public License for more details.
16
17    You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18    License along with this library; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19 */
20
21 #define _XOPEN_SOURCE 500
22 #define _FILE_OFFSET_BITS 64
23 #include <stdint.h>
24 #include <stdbool.h>
25 #include <stdlib.h>
26 #include <stddef.h>
27 #include <sys/time.h>
28 #include <sys/mman.h>
29 #include <unistd.h>
30 #include <fcntl.h>
31 #include <string.h>
32 #include <errno.h>
33 #include <stdio.h>
34 #include <utime.h>
35 #include <unistd.h>
36 #include "config.h"
37 #include <ccan/tdb2/tdb2.h>
38 #include <ccan/likely/likely.h>
39 #ifdef HAVE_BYTESWAP_H
40 #include <byteswap.h>
41 #endif
42
43 #ifndef TEST_IT
44 #define TEST_IT(cond)
45 #endif
46
47 /* #define TDB_TRACE 1 */
48
49 #ifndef __STRING
50 #define __STRING(x)    #x
51 #endif
52
53 #ifndef __STRINGSTRING
54 #define __STRINGSTRING(x) __STRING(x)
55 #endif
56
57 #ifndef __location__
58 #define __location__ __FILE__ ":" __STRINGSTRING(__LINE__)
59 #endif
60
61 typedef uint64_t tdb_len_t;
62 typedef uint64_t tdb_off_t;
63
64 #define TDB_MAGIC_FOOD "TDB file\n"
65 #define TDB_VERSION ((uint64_t)(0x26011967 + 7))
66 #define TDB_MAGIC ((uint64_t)0x1999)
67 #define TDB_FREE_MAGIC ((uint64_t)0xFE)
68 #define TDB_COALESCING_MAGIC ((uint64_t)0xFD)
69 #define TDB_HASH_MAGIC (0xA1ABE11A01092008ULL)
70 #define TDB_RECOVERY_MAGIC (0xf53bc0e7ad124589ULL)
71 #define TDB_RECOVERY_INVALID_MAGIC (0x0ULL)
72
73 #define TDB_OFF_ERR ((tdb_off_t)-1)
74
75 /* Prevent others from opening the file. */
76 #define TDB_OPEN_LOCK 0
77 /* Doing a transaction. */
78 #define TDB_TRANSACTION_LOCK 1
79 /* Expanding file. */
80 #define TDB_EXPANSION_LOCK 2
81 /* Hash chain locks. */
82 #define TDB_HASH_LOCK_START 3
83
84 /* Range for hash locks. */
85 #define TDB_HASH_LOCK_RANGE_BITS 30
86 #define TDB_HASH_LOCK_RANGE (1 << TDB_HASH_LOCK_RANGE_BITS)
87
88 /* We have 1024 entries in the top level. */
89 #define TDB_TOPLEVEL_HASH_BITS 10
90 /* And 64 entries in each sub-level: thus 64 bits exactly after 9 levels. */
91 #define TDB_SUBLEVEL_HASH_BITS 6
92 /* And 8 entries in each group, ie 8 groups per sublevel. */
93 #define TDB_HASH_GROUP_BITS 3
94
95 /* Extend file by least 100 times larger than needed. */
96 #define TDB_EXTENSION_FACTOR 100
97
98 /* We steal bits from the offsets to store hash info. */
99 #define TDB_OFF_HASH_GROUP_MASK ((1ULL << TDB_HASH_GROUP_BITS) - 1)
100 /* We steal this many upper bits, giving a maximum offset of 64 exabytes. */
101 #define TDB_OFF_UPPER_STEAL 8
102 #define   TDB_OFF_UPPER_STEAL_EXTRA 7
103 /* The bit number where we store extra hash bits. */
104 #define TDB_OFF_HASH_EXTRA_BIT 57
105 #define TDB_OFF_UPPER_STEAL_SUBHASH_BIT 56
106
107 /* The bit number where we store the extra hash bits. */
108 /* Convenience mask to get actual offset. */
109 #define TDB_OFF_MASK \
110         (((1ULL << (64 - TDB_OFF_UPPER_STEAL)) - 1) - TDB_OFF_HASH_GROUP_MASK)
111
112 /* How many buckets in a free list: see size_to_bucket(). */
113 #define TDB_FREE_BUCKETS (64 - TDB_OFF_UPPER_STEAL)
114
115 /* We have to be able to fit a free record here. */
116 #define TDB_MIN_DATA_LEN        \
117         (sizeof(struct tdb_free_record) - sizeof(struct tdb_used_record))
118
119 #if !HAVE_BSWAP_64
120 static inline uint64_t bswap_64(uint64_t x)
121 {
122         return (((x&0x000000FFULL)<<56)
123                 | ((x&0x0000FF00ULL)<<48)
124                 | ((x&0x00FF0000ULL)<<40)
125                 | ((x&0xFF000000ULL)<<32)
126                 | ((x>>8)&0xFF000000ULL)
127                 | ((x>>16)&0x00FF0000ULL)
128                 | ((x>>24)&0x0000FF00ULL)
129                 | ((x>>32)&0x000000FFULL));
130 }
131 #endif
132
133 struct tdb_used_record {
134         /* For on-disk compatibility, we avoid bitfields:
135            magic: 16,        (highest)
136            key_len_bits: 5,
137            extra_padding: 32
138            hash_bits: 11
139         */
140         uint64_t magic_and_meta;
141         /* The bottom key_len_bits*2 are key length, rest is data length. */
142         uint64_t key_and_data_len;
143 };
144
145 static inline unsigned rec_key_bits(const struct tdb_used_record *r)
146 {
147         return ((r->magic_and_meta >> 43) & ((1 << 5)-1)) * 2;
148 }
149
150 static inline uint64_t rec_key_length(const struct tdb_used_record *r)
151 {
152         return r->key_and_data_len & ((1ULL << rec_key_bits(r)) - 1);
153 }
154
155 static inline uint64_t rec_data_length(const struct tdb_used_record *r)
156 {
157         return r->key_and_data_len >> rec_key_bits(r);
158 }
159
160 static inline uint64_t rec_extra_padding(const struct tdb_used_record *r)
161 {
162         return (r->magic_and_meta >> 11) & 0xFFFFFFFF;
163 }
164
165 static inline uint32_t rec_hash(const struct tdb_used_record *r)
166 {
167         return r->magic_and_meta & ((1 << 11) - 1);
168 }
169
170 static inline uint16_t rec_magic(const struct tdb_used_record *r)
171 {
172         return (r->magic_and_meta >> 48);
173 }
174
175 struct tdb_free_record {
176         uint64_t magic_and_prev; /* TDB_OFF_UPPER_STEAL bits magic, then prev */
177         uint64_t flist_and_len; /* Len not counting these two fields. */
178         /* This is why the minimum record size is 8 bytes.  */
179         uint64_t next;
180 };
181
182 static inline uint64_t frec_prev(const struct tdb_free_record *f)
183 {
184         return f->magic_and_prev & ((1ULL << (64 - TDB_OFF_UPPER_STEAL)) - 1);
185 }
186
187 static inline uint64_t frec_magic(const struct tdb_free_record *f)
188 {
189         return f->magic_and_prev >> (64 - TDB_OFF_UPPER_STEAL);
190 }
191
192 static inline uint64_t frec_len(const struct tdb_free_record *f)
193 {
194         return f->flist_and_len & ((1ULL << (64 - TDB_OFF_UPPER_STEAL))-1);
195 }
196
197 static inline unsigned frec_flist(const struct tdb_free_record *f)
198 {
199         return f->flist_and_len >> (64 - TDB_OFF_UPPER_STEAL);
200 }
201
202 struct tdb_recovery_record {
203         uint64_t magic;
204         /* Length of record. */
205         uint64_t max_len;
206         /* Length used. */
207         uint64_t len;
208         /* Old length of file before transaction. */
209         uint64_t eof;
210 };
211
212 /* this is stored at the front of every database */
213 struct tdb_header {
214         char magic_food[64]; /* for /etc/magic */
215         /* FIXME: Make me 32 bit? */
216         uint64_t version; /* version of the code */
217         uint64_t hash_test; /* result of hashing HASH_MAGIC. */
218         uint64_t hash_seed; /* "random" seed written at creation time. */
219         tdb_off_t free_list; /* (First) free list. */
220         tdb_off_t recovery; /* Transaction recovery area. */
221
222         tdb_off_t reserved[26];
223
224         /* Top level hash table. */
225         tdb_off_t hashtable[1ULL << TDB_TOPLEVEL_HASH_BITS];
226 };
227
228 struct tdb_freelist {
229         struct tdb_used_record hdr;
230         tdb_off_t next;
231         tdb_off_t buckets[TDB_FREE_BUCKETS];
232 };
233
234 /* Information about a particular (locked) hash entry. */
235 struct hash_info {
236         /* Full hash value of entry. */
237         uint64_t h;
238         /* Start and length of lock acquired. */
239         tdb_off_t hlock_start;
240         tdb_len_t hlock_range;
241         /* Start of hash group. */
242         tdb_off_t group_start;
243         /* Bucket we belong in. */
244         unsigned int home_bucket;
245         /* Bucket we (or an empty space) were found in. */
246         unsigned int found_bucket;
247         /* How many bits of the hash are already used. */
248         unsigned int hash_used;
249         /* Current working group. */
250         tdb_off_t group[1 << TDB_HASH_GROUP_BITS];
251 };
252
253 struct traverse_info {
254         struct traverse_level {
255                 tdb_off_t hashtable;
256                 /* We ignore groups here, and treat it as a big array. */
257                 unsigned entry;
258                 unsigned int total_buckets;
259         } levels[64 / TDB_SUBLEVEL_HASH_BITS];
260         unsigned int num_levels;
261         unsigned int toplevel_group;
262         /* This makes delete-everything-inside-traverse work as expected. */
263         tdb_off_t prev;
264 };
265
266 enum tdb_lock_flags {
267         /* WAIT == F_SETLKW, NOWAIT == F_SETLK */
268         TDB_LOCK_NOWAIT = 0,
269         TDB_LOCK_WAIT = 1,
270         /* If set, don't log an error on failure. */
271         TDB_LOCK_PROBE = 2,
272         /* If set, don't check for recovery (used by recovery code). */
273         TDB_LOCK_NOCHECK = 4,
274 };
275
276 struct tdb_lock_type {
277         uint32_t off;
278         uint32_t count;
279         uint32_t ltype;
280 };
281
282 struct tdb_context {
283         /* Filename of the database. */
284         const char *name;
285
286         /* Mmap (if any), or malloc (for TDB_INTERNAL). */
287         void *map_ptr;
288
289         /* Are we accessing directly? (debugging check). */
290         int direct_access;
291
292          /* Open file descriptor (undefined for TDB_INTERNAL). */
293         int fd;
294
295         /* How much space has been mapped (<= current file size) */
296         tdb_len_t map_size;
297
298         /* Operating read-only? (Opened O_RDONLY, or in traverse_read) */
299         bool read_only;
300
301         /* mmap read only? */
302         int mmap_flags;
303
304         /* Error code for last tdb error. */
305         enum TDB_ERROR ecode; 
306
307         /* the flags passed to tdb_open, for tdb_reopen. */
308         uint32_t flags;
309
310         /* Logging function */
311         tdb_logfn_t log;
312         void *log_priv;
313
314         /* Hash function. */
315         tdb_hashfn_t khash;
316         void *hash_priv;
317         uint64_t hash_seed;
318
319         /* Set if we are in a transaction. */
320         struct tdb_transaction *transaction;
321         
322         /* What freelist are we using? */
323         uint64_t flist_off;
324         unsigned int flist;
325
326         /* IO methods: changes for transactions. */
327         const struct tdb_methods *methods;
328
329         /* Lock information */
330         struct tdb_lock_type allrecord_lock;
331         uint64_t num_lockrecs;
332         struct tdb_lock_type *lockrecs;
333
334         struct tdb_attribute_stats *stats;
335
336         /* Single list of all TDBs, to avoid multiple opens. */
337         struct tdb_context *next;
338         dev_t device;   
339         ino_t inode;
340 };
341
342 struct tdb_methods {
343         int (*read)(struct tdb_context *, tdb_off_t, void *, tdb_len_t);
344         int (*write)(struct tdb_context *, tdb_off_t, const void *, tdb_len_t);
345         int (*oob)(struct tdb_context *, tdb_off_t, bool);
346         int (*expand_file)(struct tdb_context *, tdb_len_t);
347         void *(*direct)(struct tdb_context *, tdb_off_t, size_t);
348 };
349
350 /*
351   internal prototypes
352 */
353 /* hash.c: */
354 void tdb_hash_init(struct tdb_context *tdb);
355
356 /* Hash random memory. */
357 uint64_t tdb_hash(struct tdb_context *tdb, const void *ptr, size_t len);
358
359 /* Hash on disk. */
360 uint64_t hash_record(struct tdb_context *tdb, tdb_off_t off);
361
362 /* Find and lock a hash entry (or where it would be). */
363 tdb_off_t find_and_lock(struct tdb_context *tdb,
364                         struct tdb_data key,
365                         int ltype,
366                         struct hash_info *h,
367                         struct tdb_used_record *rec,
368                         struct traverse_info *tinfo);
369
370 int replace_in_hash(struct tdb_context *tdb,
371                     struct hash_info *h,
372                     tdb_off_t new_off);
373
374 int add_to_hash(struct tdb_context *tdb, struct hash_info *h,
375                 tdb_off_t new_off);
376
377 int delete_from_hash(struct tdb_context *tdb, struct hash_info *h);
378
379 /* For tdb_check */
380 bool is_subhash(tdb_off_t val);
381
382 /* free.c: */
383 int tdb_flist_init(struct tdb_context *tdb);
384
385 /* check.c needs these to iterate through free lists. */
386 tdb_off_t first_flist(struct tdb_context *tdb);
387 tdb_off_t next_flist(struct tdb_context *tdb, tdb_off_t flist);
388
389 /* If this fails, try tdb_expand. */
390 tdb_off_t alloc(struct tdb_context *tdb, size_t keylen, size_t datalen,
391                 uint64_t hash, bool growing);
392
393 /* Put this record in a free list. */
394 int add_free_record(struct tdb_context *tdb,
395                     tdb_off_t off, tdb_len_t len_with_header);
396
397 /* Set up header for a used record. */
398 int set_used_header(struct tdb_context *tdb,
399                     struct tdb_used_record *rec,
400                     uint64_t keylen, uint64_t datalen,
401                     uint64_t actuallen, unsigned hashlow);
402
403 /* Used by tdb_check to verify. */
404 unsigned int size_to_bucket(tdb_len_t data_len);
405 tdb_off_t bucket_off(tdb_off_t flist_off, unsigned bucket);
406
407 /* Used by tdb_summary */
408 size_t dead_space(struct tdb_context *tdb, tdb_off_t off);
409
410 /* io.c: */
411 /* Initialize tdb->methods. */
412 void tdb_io_init(struct tdb_context *tdb);
413
414 /* Convert endian of the buffer if required. */
415 void *tdb_convert(const struct tdb_context *tdb, void *buf, tdb_len_t size);
416
417 /* Unmap and try to map the tdb. */
418 void tdb_munmap(struct tdb_context *tdb);
419 void tdb_mmap(struct tdb_context *tdb);
420
421 /* Either alloc a copy, or give direct access.  Release frees or noop. */
422 const void *tdb_access_read(struct tdb_context *tdb,
423                             tdb_off_t off, tdb_len_t len, bool convert);
424 void *tdb_access_write(struct tdb_context *tdb,
425                        tdb_off_t off, tdb_len_t len, bool convert);
426
427 /* Is this pointer direct?  (Otherwise it's malloced) */
428 bool is_direct(const struct tdb_context *tdb, const void *p);
429
430 /* Release result of tdb_access_read/write. */
431 void tdb_access_release(struct tdb_context *tdb, const void *p);
432 /* Commit result of tdb_acces_write. */
433 int tdb_access_commit(struct tdb_context *tdb, void *p);
434
435 /* Convenience routine to get an offset. */
436 tdb_off_t tdb_read_off(struct tdb_context *tdb, tdb_off_t off);
437
438 /* Write an offset at an offset. */
439 int tdb_write_off(struct tdb_context *tdb, tdb_off_t off, tdb_off_t val);
440
441 /* Clear an ondisk area. */
442 int zero_out(struct tdb_context *tdb, tdb_off_t off, tdb_len_t len);
443
444 /* Return a non-zero offset between >= start < end in this array (or end). */
445 tdb_off_t tdb_find_nonzero_off(struct tdb_context *tdb,
446                                tdb_off_t base,
447                                uint64_t start,
448                                uint64_t end);
449
450 /* Return a zero offset in this array, or num. */
451 tdb_off_t tdb_find_zero_off(struct tdb_context *tdb, tdb_off_t off,
452                             uint64_t num);
453
454 /* Even on files, we can get partial writes due to signals. */
455 bool tdb_pwrite_all(int fd, const void *buf, size_t len, tdb_off_t off);
456 bool tdb_pread_all(int fd, void *buf, size_t len, tdb_off_t off);
457 bool tdb_read_all(int fd, void *buf, size_t len);
458
459 /* Allocate and make a copy of some offset. */
460 void *tdb_alloc_read(struct tdb_context *tdb, tdb_off_t offset, tdb_len_t len);
461
462 /* Writes a converted copy of a record. */
463 int tdb_write_convert(struct tdb_context *tdb, tdb_off_t off,
464                       const void *rec, size_t len);
465
466 /* Reads record and converts it */
467 int tdb_read_convert(struct tdb_context *tdb, tdb_off_t off,
468                      void *rec, size_t len);
469
470 /* Adds a stat, if it's in range. */
471 void add_stat_(struct tdb_context *tdb, uint64_t *stat, size_t val);
472 #define add_stat(tdb, statname, val)                                    \
473         do {                                                            \
474                 if (unlikely((tdb)->stats))                             \
475                         add_stat_((tdb), &(tdb)->stats->statname, (val)); \
476         } while (0)
477
478 /* lock.c: */
479 void tdb_lock_init(struct tdb_context *tdb);
480
481 /* Lock/unlock a range of hashes. */
482 int tdb_lock_hashes(struct tdb_context *tdb,
483                     tdb_off_t hash_lock, tdb_len_t hash_range,
484                     int ltype, enum tdb_lock_flags waitflag);
485 int tdb_unlock_hashes(struct tdb_context *tdb,
486                       tdb_off_t hash_lock,
487                       tdb_len_t hash_range, int ltype);
488
489 /* Lock/unlock a particular free bucket. */
490 int tdb_lock_free_bucket(struct tdb_context *tdb, tdb_off_t b_off,
491                          enum tdb_lock_flags waitflag);
492 void tdb_unlock_free_bucket(struct tdb_context *tdb, tdb_off_t b_off);
493
494 /* Serialize transaction start. */
495 int tdb_transaction_lock(struct tdb_context *tdb, int ltype);
496 int tdb_transaction_unlock(struct tdb_context *tdb, int ltype);
497
498 /* Do we have any hash locks (ie. via tdb_chainlock) ? */
499 bool tdb_has_hash_locks(struct tdb_context *tdb);
500
501 /* Lock entire database. */
502 int tdb_allrecord_lock(struct tdb_context *tdb, int ltype,
503                        enum tdb_lock_flags flags, bool upgradable);
504 int tdb_allrecord_unlock(struct tdb_context *tdb, int ltype);
505 int tdb_allrecord_upgrade(struct tdb_context *tdb);
506
507 /* Serialize db open. */
508 int tdb_lock_open(struct tdb_context *tdb, enum tdb_lock_flags flags);
509 void tdb_unlock_open(struct tdb_context *tdb);
510 bool tdb_has_open_lock(struct tdb_context *tdb);
511
512 /* Serialize db expand. */
513 int tdb_lock_expand(struct tdb_context *tdb, int ltype);
514 void tdb_unlock_expand(struct tdb_context *tdb, int ltype);
515 bool tdb_has_expansion_lock(struct tdb_context *tdb);
516
517 /* If it needs recovery, grab all the locks and do it. */
518 int tdb_lock_and_recover(struct tdb_context *tdb);
519
520 /* traverse.c: */
521 int first_in_hash(struct tdb_context *tdb, int ltype,
522                   struct traverse_info *tinfo,
523                   TDB_DATA *kbuf, size_t *dlen);
524 int next_in_hash(struct tdb_context *tdb, int ltype,
525                  struct traverse_info *tinfo,
526                  TDB_DATA *kbuf, size_t *dlen);
527
528 /* transaction.c: */
529 int tdb_transaction_recover(struct tdb_context *tdb);
530 bool tdb_needs_recovery(struct tdb_context *tdb);
531
532 #ifdef TDB_TRACE
533 void tdb_trace(struct tdb_context *tdb, const char *op);
534 void tdb_trace_seqnum(struct tdb_context *tdb, uint32_t seqnum, const char *op);
535 void tdb_trace_open(struct tdb_context *tdb, const char *op,
536                     unsigned hash_size, unsigned tdb_flags, unsigned open_flags);
537 void tdb_trace_ret(struct tdb_context *tdb, const char *op, int ret);
538 void tdb_trace_retrec(struct tdb_context *tdb, const char *op, TDB_DATA ret);
539 void tdb_trace_1rec(struct tdb_context *tdb, const char *op,
540                     TDB_DATA rec);
541 void tdb_trace_1rec_ret(struct tdb_context *tdb, const char *op,
542                         TDB_DATA rec, int ret);
543 void tdb_trace_1rec_retrec(struct tdb_context *tdb, const char *op,
544                            TDB_DATA rec, TDB_DATA ret);
545 void tdb_trace_2rec_flag_ret(struct tdb_context *tdb, const char *op,
546                              TDB_DATA rec1, TDB_DATA rec2, unsigned flag,
547                              int ret);
548 void tdb_trace_2rec_retrec(struct tdb_context *tdb, const char *op,
549                            TDB_DATA rec1, TDB_DATA rec2, TDB_DATA ret);
550 #else
551 #define tdb_trace(tdb, op)
552 #define tdb_trace_seqnum(tdb, seqnum, op)
553 #define tdb_trace_open(tdb, op, hash_size, tdb_flags, open_flags)
554 #define tdb_trace_ret(tdb, op, ret)
555 #define tdb_trace_retrec(tdb, op, ret)
556 #define tdb_trace_1rec(tdb, op, rec)
557 #define tdb_trace_1rec_ret(tdb, op, rec, ret)
558 #define tdb_trace_1rec_retrec(tdb, op, rec, ret)
559 #define tdb_trace_2rec_flag_ret(tdb, op, rec1, rec2, flag, ret)
560 #define tdb_trace_2rec_retrec(tdb, op, rec1, rec2, ret)
561 #endif /* !TDB_TRACE */
562
563 #endif