atomix-storage/src/main/java/io/atomix/storage/journal/FileChannelJournalSegmentWriter.java

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  15  */
  16 package io.atomix.storage.journal;
  17
  18 import com.esotericsoftware.kryo.KryoException;
  19 import io.atomix.storage.journal.index.JournalIndex;
  20
  21 import java.io.IOException;
  22 import java.nio.BufferOverflowException;
  23 import java.nio.BufferUnderflowException;
  24 import java.nio.ByteBuffer;
  25 import java.nio.channels.FileChannel;
  26 import java.util.zip.CRC32;
  27
  28 /**
  29  * Segment writer.
  30  * <p>
  31  * The format of an entry in the log is as follows:
  32  * <ul>
  33  * <li>64-bit index</li>
  34  * <li>8-bit boolean indicating whether a term change is contained in the entry</li>
  35  * <li>64-bit optional term</li>
  36  * <li>32-bit signed entry length, including the entry type ID</li>
  37  * <li>8-bit signed entry type ID</li>
  38  * <li>n-bit entry bytes</li>
  39  * </ul>
  40  *
  41  * @author <a href="http://github.com/kuujo">Jordan Halterman</a>
  42  */
  43 class FileChannelJournalSegmentWriter<E> implements JournalWriter<E> {
  44   private static final ByteBuffer ZERO_ENTRY_HEADER = ByteBuffer.wrap(new byte[Integer.BYTES + Integer.BYTES]);
  45
  46   private final FileChannel channel;
  47   private final JournalSegment<E> segment;
  48   private final int maxEntrySize;
  49   private final JournalIndex index;
  50   private final JournalSerdes namespace;
  51   private final ByteBuffer memory;
  52   private final long firstIndex;
  53   private Indexed<E> lastEntry;
  54
  55   FileChannelJournalSegmentWriter(
  56       FileChannel channel,
  57       JournalSegment<E> segment,
  58       int maxEntrySize,
  59       JournalIndex index,
  60       JournalSerdes namespace) {
  61     this.channel = channel;
  62     this.segment = segment;
  63     this.maxEntrySize = maxEntrySize;
  64     this.index = index;
  65     this.memory = ByteBuffer.allocate((maxEntrySize + Integer.BYTES + Integer.BYTES) * 2);
  66     memory.limit(0);
  67     this.namespace = namespace;
  68     this.firstIndex = segment.index();
  69     reset(0);
  70   }
  71
  72   @Override
  73   public void reset(long index) {
  74     long nextIndex = firstIndex;
  75
  76     // Clear the buffer indexes.
  77     try {
  78       channel.position(JournalSegmentDescriptor.BYTES);
  79
  80       // Record the current buffer position.
  81       long position = channel.position();
  82
  83       // Clear memory buffer and read fist chunk
  84       memory.clear();
  85       channel.read(memory, position);
  86       memory.flip();
  87
  88       // Read the entry length.
  89       memory.mark();
  90       int length = memory.getInt();
  91
  92       // If the length is non-zero, read the entry.
  93       while (0 < length && length <= maxEntrySize && (index == 0 || nextIndex <= index)) {
  94
  95         // Read the checksum of the entry.
  96         final long checksum = memory.getInt() & 0xFFFFFFFFL;
  97
  98         // Compute the checksum for the entry bytes.
  99         final CRC32 crc32 = new CRC32();
 100         crc32.update(memory.array(), memory.position(), length);
 101
 102         // If the stored checksum does not equal the computed checksum, do not proceed further
 103         if (checksum != crc32.getValue()) {
 104           break;
 105         }
 106
 107         int limit = memory.limit();
 108         memory.limit(memory.position() + length);
 109         final E entry = namespace.deserialize(memory);
 110         memory.limit(limit);
 111         lastEntry = new Indexed<>(nextIndex, entry, length);
 112         this.index.index(nextIndex, (int) position);
 113         nextIndex++;
 114
 115         // Update the current position for indexing.
 116         position = channel.position() + memory.position();
 117
 118         // Read more bytes from the segment if necessary.
 119         if (memory.remaining() < maxEntrySize) {
 120           memory.clear();
 121           channel.position(position);
 122           channel.read(memory, position);
 123           memory.flip();
 124         }
 125
 126         memory.mark();
 127         length = memory.getInt();
 128       }
 129
 130       // Reset the buffer to the previous mark.
 131       channel.position(channel.position() + memory.reset().position());
 132     } catch (BufferUnderflowException e) {
 133       try {
 134         channel.position(channel.position() + memory.reset().position());
 135       } catch (IOException e2) {
 136         throw new StorageException(e2);
 137       }
 138     } catch (IOException e) {
 139       throw new StorageException(e);
 140     }
 141   }
 142
 143   @Override
 144   public long getLastIndex() {
 145     return lastEntry != null ? lastEntry.index() : segment.index() - 1;
 146   }
 147
 148   @Override
 149   public Indexed<E> getLastEntry() {
 150     return lastEntry;
 151   }
 152
 153   @Override
 154   public long getNextIndex() {
 155     if (lastEntry != null) {
 156       return lastEntry.index() + 1;
 157     } else {
 158       return firstIndex;
 159     }
 160   }
 161
 162   @Override
 163   public void append(Indexed<E> entry) {
 164     final long nextIndex = getNextIndex();
 165
 166     // If the entry's index is greater than the next index in the segment, skip some entries.
 167     if (entry.index() > nextIndex) {
 168       throw new IndexOutOfBoundsException("Entry index is not sequential");
 169     }
 170
 171     // If the entry's index is less than the next index, truncate the segment.
 172     if (entry.index() < nextIndex) {
 173       truncate(entry.index() - 1);
 174     }
 175     append(entry.entry());
 176   }
 177
 178   @Override
 179   @SuppressWarnings("unchecked")
 180   public <T extends E> Indexed<T> append(T entry) {
 181     // Store the entry index.
 182     final long index = getNextIndex();
 183
 184     try {
 185       // Serialize the entry.
 186       memory.clear();
 187       memory.position(Integer.BYTES + Integer.BYTES);
 188       try {
 189         namespace.serialize(entry, memory);
 190       } catch (KryoException e) {
 191         throw new StorageException.TooLarge("Entry size exceeds maximum allowed bytes (" + maxEntrySize + ")");
 192       }
 193       memory.flip();
 194
 195       final int length = memory.limit() - (Integer.BYTES + Integer.BYTES);
 196
 197       // Ensure there's enough space left in the buffer to store the entry.
 198       long position = channel.position();
 199       if (segment.descriptor().maxSegmentSize() - position < length + Integer.BYTES + Integer.BYTES) {
 200         throw new BufferOverflowException();
 201       }
 202
 203       // If the entry length exceeds the maximum entry size then throw an exception.
 204       if (length > maxEntrySize) {
 205         throw new StorageException.TooLarge("Entry size " + length + " exceeds maximum allowed bytes (" + maxEntrySize + ")");
 206       }
 207
 208       // Compute the checksum for the entry.
 209       final CRC32 crc32 = new CRC32();
 210       crc32.update(memory.array(), Integer.BYTES + Integer.BYTES, memory.limit() - (Integer.BYTES + Integer.BYTES));
 211       final long checksum = crc32.getValue();
 212
 213       // Create a single byte[] in memory for the entire entry and write it as a batch to the underlying buffer.
 214       memory.putInt(0, length);
 215       memory.putInt(Integer.BYTES, (int) checksum);
 216       channel.write(memory);
 217
 218       // Update the last entry with the correct index/term/length.
 219       Indexed<E> indexedEntry = new Indexed<>(index, entry, length);
 220       this.lastEntry = indexedEntry;
 221       this.index.index(index, (int) position);
 222       return (Indexed<T>) indexedEntry;
 223     } catch (IOException e) {
 224       throw new StorageException(e);
 225     }
 226   }
 227
 228   @Override
 229   public void commit(long index) {
 230
 231   }
 232
 233   @Override
 234   public void truncate(long index) {
 235     // If the index is greater than or equal to the last index, skip the truncate.
 236     if (index >= getLastIndex()) {
 237       return;
 238     }
 239
 240     // Reset the last entry.
 241     lastEntry = null;
 242
 243     // Truncate the index.
 244     this.index.truncate(index);
 245
 246     try {
 247       if (index < segment.index()) {
 248         // Reset the writer to the first entry.
 249         channel.position(JournalSegmentDescriptor.BYTES);
 250       } else {
 251         // Reset the writer to the given index.
 252         reset(index);
 253       }
 254
 255       // Zero the entry header at current channel position.
 256       channel.write(ZERO_ENTRY_HEADER.asReadOnlyBuffer(), channel.position());
 257     } catch (IOException e) {
 258       throw new StorageException(e);
 259     }
 260   }
 261
 262   @Override
 263   public void flush() {
 264     try {
 265       if (channel.isOpen()) {
 266         channel.force(true);
 267       }
 268     } catch (IOException e) {
 269       throw new StorageException(e);
 270     }
 271   }
 272
 273   @Override
 274   public void close() {
 275     flush();
 276   }
 277 }