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.MappedByteBuffer;
  26 import java.nio.channels.FileChannel;
  27 import java.util.zip.CRC32;
  28
  29 /**
  30  * Segment writer.
  31  * <p>
  32  * The format of an entry in the log is as follows:
  33  * <ul>
  34  * <li>64-bit index</li>
  35  * <li>8-bit boolean indicating whether a term change is contained in the entry</li>
  36  * <li>64-bit optional term</li>
  37  * <li>32-bit signed entry length, including the entry type ID</li>
  38  * <li>8-bit signed entry type ID</li>
  39  * <li>n-bit entry bytes</li>
  40  * </ul>
  41  *
  42  * @author <a href="http://github.com/kuujo">Jordan Halterman</a>
  43  */
  44 final class FileChannelJournalSegmentWriter<E> extends JournalSegmentWriter<E> {
  45   private static final ByteBuffer ZERO_ENTRY_HEADER = ByteBuffer.wrap(new byte[Integer.BYTES + Integer.BYTES]);
  46
  47   private final ByteBuffer memory;
  48   private Indexed<E> lastEntry;
  49   private long currentPosition;
  50
  51   FileChannelJournalSegmentWriter(
  52       FileChannel channel,
  53       JournalSegment<E> segment,
  54       int maxEntrySize,
  55       JournalIndex index,
  56       JournalSerdes namespace) {
  57     super(channel, segment, maxEntrySize, index, namespace);
  58     memory = allocMemory(maxEntrySize);
  59     reset(0);
  60   }
  61
  62   FileChannelJournalSegmentWriter(JournalSegmentWriter<E> previous, int position) {
  63     super(previous);
  64     memory = allocMemory(maxEntrySize);
  65     lastEntry = previous.getLastEntry();
  66     currentPosition = position;
  67   }
  68
  69   private static ByteBuffer allocMemory(int maxEntrySize) {
  70     final var buf = ByteBuffer.allocate((maxEntrySize + Integer.BYTES + Integer.BYTES) * 2);
  71     buf.limit(0);
  72     return buf;
  73   }
  74
  75   @Override
  76   MappedByteBuffer buffer() {
  77     return null;
  78   }
  79
  80   @Override
  81   MappedJournalSegmentWriter<E> toMapped() {
  82     return new MappedJournalSegmentWriter<>(this, (int) currentPosition);
  83   }
  84
  85   @Override
  86   FileChannelJournalSegmentWriter<E> toFileChannel() {
  87     return this;
  88   }
  89
  90   @Override
  91   void reset(long index) {
  92     long nextIndex = firstIndex;
  93
  94     // Clear the buffer indexes.
  95     currentPosition = JournalSegmentDescriptor.BYTES;
  96
  97     try {
  98       // Clear memory buffer and read fist chunk
  99       channel.read(memory.clear(), JournalSegmentDescriptor.BYTES);
 100       memory.flip();
 101
 102       // Read the entry length.
 103       int length = memory.getInt();
 104
 105       // If the length is non-zero, read the entry.
 106       while (0 < length && length <= maxEntrySize && (index == 0 || nextIndex <= index)) {
 107
 108         // Read the checksum of the entry.
 109         final long checksum = memory.getInt() & 0xFFFFFFFFL;
 110
 111         // Slice off the entry's bytes
 112         final ByteBuffer entryBytes = memory.slice();
 113         entryBytes.limit(length);
 114
 115         // Compute the checksum for the entry bytes.
 116         final CRC32 crc32 = new CRC32();
 117         crc32.update(entryBytes);
 118
 119         // If the stored checksum does not equal the computed checksum, do not proceed further
 120         if (checksum != crc32.getValue()) {
 121           break;
 122         }
 123
 124         entryBytes.rewind();
 125         final E entry = namespace.deserialize(entryBytes);
 126         lastEntry = new Indexed<>(nextIndex, entry, length);
 127         this.index.index(nextIndex, (int) currentPosition);
 128         nextIndex++;
 129
 130         // Update the current position for indexing.
 131         currentPosition = currentPosition + Integer.BYTES + Integer.BYTES + length;
 132         memory.position(memory.position() + length);
 133
 134         // Read more bytes from the segment if necessary.
 135         if (memory.remaining() < maxEntrySize) {
 136           channel.read(memory.compact());
 137           memory.flip();
 138         }
 139
 140         length = memory.getInt();
 141       }
 142     } catch (BufferUnderflowException e) {
 143       // No-op, position is only updated on success
 144     } catch (IOException e) {
 145       throw new StorageException(e);
 146     }
 147   }
 148
 149   @Override
 150   long getLastIndex() {
 151     return lastEntry != null ? lastEntry.index() : firstIndex - 1;
 152   }
 153
 154   @Override
 155   Indexed<E> getLastEntry() {
 156     return lastEntry;
 157   }
 158
 159   @Override
 160   long getNextIndex() {
 161     if (lastEntry != null) {
 162       return lastEntry.index() + 1;
 163     } else {
 164       return firstIndex;
 165     }
 166   }
 167
 168   @Override
 169   @SuppressWarnings("unchecked")
 170   <T extends E> Indexed<T> append(T entry) {
 171     // Store the entry index.
 172     final long index = getNextIndex();
 173
 174     // Serialize the entry.
 175     try {
 176       namespace.serialize(entry, memory.clear().position(Integer.BYTES + Integer.BYTES));
 177     } catch (KryoException e) {
 178       throw new StorageException.TooLarge("Entry size exceeds maximum allowed bytes (" + maxEntrySize + ")");
 179     }
 180     memory.flip();
 181
 182     final int length = memory.limit() - (Integer.BYTES + Integer.BYTES);
 183
 184     // Ensure there's enough space left in the buffer to store the entry.
 185     if (maxSegmentSize - currentPosition < length + Integer.BYTES + Integer.BYTES) {
 186       throw new BufferOverflowException();
 187     }
 188
 189     // If the entry length exceeds the maximum entry size then throw an exception.
 190     if (length > maxEntrySize) {
 191       throw new StorageException.TooLarge("Entry size " + length + " exceeds maximum allowed bytes (" + maxEntrySize + ")");
 192     }
 193
 194     // Compute the checksum for the entry.
 195     final CRC32 crc32 = new CRC32();
 196     crc32.update(memory.array(), Integer.BYTES + Integer.BYTES, memory.limit() - (Integer.BYTES + Integer.BYTES));
 197     final long checksum = crc32.getValue();
 198
 199     // Create a single byte[] in memory for the entire entry and write it as a batch to the underlying buffer.
 200     memory.putInt(0, length).putInt(Integer.BYTES, (int) checksum);
 201     try {
 202       channel.write(memory, currentPosition);
 203     } catch (IOException e) {
 204       throw new StorageException(e);
 205     }
 206
 207     // Update the last entry with the correct index/term/length.
 208     Indexed<E> indexedEntry = new Indexed<>(index, entry, length);
 209     this.lastEntry = indexedEntry;
 210     this.index.index(index, (int) currentPosition);
 211
 212     currentPosition = currentPosition + Integer.BYTES + Integer.BYTES + length;
 213     return (Indexed<T>) indexedEntry;
 214   }
 215
 216   @Override
 217   void truncate(long index) {
 218     // If the index is greater than or equal to the last index, skip the truncate.
 219     if (index >= getLastIndex()) {
 220       return;
 221     }
 222
 223     // Reset the last entry.
 224     lastEntry = null;
 225
 226     // Truncate the index.
 227     this.index.truncate(index);
 228
 229     try {
 230       if (index < firstIndex) {
 231         // Reset the writer to the first entry.
 232         currentPosition = JournalSegmentDescriptor.BYTES;
 233       } else {
 234         // Reset the writer to the given index.
 235         reset(index);
 236       }
 237
 238       // Zero the entry header at current channel position.
 239       channel.write(ZERO_ENTRY_HEADER.asReadOnlyBuffer(), currentPosition);
 240     } catch (IOException e) {
 241       throw new StorageException(e);
 242     }
 243   }
 244
 245   @Override
 246   void flush() {
 247     try {
 248       if (channel.isOpen()) {
 249         channel.force(true);
 250       }
 251     } catch (IOException e) {
 252       throw new StorageException(e);
 253     }
 254   }
 255
 256   @Override
 257   void close() {
 258     flush();
 259   }
 260 }