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