Files
qb/database/database.go
2026-06-09 08:16:16 +03:00

642 lines
16 KiB
Go
Raw Blame History

This file contains ambiguous Unicode characters
This file contains Unicode characters that might be confused with other characters. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.
package database
import (
"errors"
"fmt"
"io"
"log"
"net"
"os"
"path/filepath"
"sync"
"time"
bin "gordenko.dev/dima/bin/little"
"gordenko.dev/dima/qb"
"gordenko.dev/dima/qb/atree"
"gordenko.dev/dima/qb/freelist"
"gordenko.dev/dima/qb/txlog"
)
func JoinSnapshotFileName(dir string, logNumber int) string {
return filepath.Join(dir, fmt.Sprintf("%d.snapshot", logNumber))
}
// type metricLockEntry struct {
// XLock bool
// RLocks int
// WaitQueue []any
// }
type Database struct {
mutex sync.Mutex
workerSignalCh chan struct{}
workerQueue []any
rLocksToRelease []uint32
metrics map[uint32]*_metric
//metricLockEntries map[uint32]*metricLockEntry
dataFreeList *freelist.FreeList
indexFreeList *freelist.FreeList
dir string
databaseName string
snapshotNumber int
txlog *txlog.Writer
atree *atree.Atree
tcpPort int
logfile *os.File
logger *log.Logger
exitCh chan struct{}
waitGroup *sync.WaitGroup
}
type Options struct {
TCPPort int
Dir string
DatabaseName string
RedoDir string
Logfile *os.File
ExitCh chan struct{}
WaitGroup *sync.WaitGroup
}
func New(opt Options) (_ *Database, err error) {
if opt.TCPPort <= 0 {
return nil, errors.New("TCPPort option is required")
}
if opt.Dir == "" {
return nil, errors.New("Dir option is required")
}
if opt.DatabaseName == "" {
return nil, errors.New("DatabaseName option is required")
}
if opt.RedoDir == "" {
return nil, errors.New("RedoDir option is required")
}
if opt.Logfile == nil {
return nil, errors.New("Logfile option is required")
}
if opt.ExitCh == nil {
return nil, errors.New("ExitCh option is required")
}
if opt.WaitGroup == nil {
return nil, errors.New("WaitGroup option is required")
}
// deltaFreeListFile, err := os.OpenFile(
// filepath.Join(opt.Dir, opt.DatabaseName+".deltafree"),
// os.O_RDWR|os.O_CREATE,
// 0666,
// )
// if err != nil {
// return nil, err
// }
dataFreeList, err := freelist.New(freelist.Options{
PageSize: 2048,
BaseFilePath: filepath.Join(opt.Dir, opt.DatabaseName+".free_data_base"),
DeltaFilePath: filepath.Join(opt.Dir, opt.DatabaseName+".free_data_delta"),
})
indexFreeList, err := freelist.New(freelist.Options{
PageSize: 2048,
BaseFilePath: filepath.Join(opt.Dir, opt.DatabaseName+".free_index_base"),
DeltaFilePath: filepath.Join(opt.Dir, opt.DatabaseName+".free_index_delta"),
})
s := &Database{
workerSignalCh: make(chan struct{}, 1),
dir: opt.Dir,
databaseName: opt.DatabaseName,
metrics: make(map[uint32]*_metric),
//metricLockEntries: make(map[uint32]*metricLockEntry),
dataFreeList: dataFreeList,
indexFreeList: indexFreeList,
tcpPort: opt.TCPPort,
logfile: opt.Logfile,
logger: log.New(opt.Logfile, "", log.LstdFlags),
exitCh: opt.ExitCh,
waitGroup: opt.WaitGroup,
}
return s, nil
}
func (s *Database) ListenAndServe() (err error) {
listener, err := net.Listen("tcp", fmt.Sprintf(":%d", s.tcpPort))
if err != nil {
return fmt.Errorf("net.Listen: %s; port=%d", err, s.tcpPort)
}
s.atree, err = atree.New(atree.Options{
Dir: s.dir,
DatabaseName: s.databaseName,
})
if err != nil {
return fmt.Errorf("atree.New: %s", err)
}
s.atree.Run()
go s.worker()
s.recovery()
s.logger.Println("database started")
for {
// Listen for an incoming connection.
conn, err := listener.Accept()
if err != nil {
s.logger.Printf("listener.Accept: %s\n", err)
time.Sleep(time.Second)
} else {
go s.handleTCPConn(conn)
}
}
}
func (s *Database) recovery() {
// FIX
// advisor, err := recovery.NewRecoveryAdvisor(recovery.RecoveryAdvisorOptions{
// Dir: s.dir,
// VerifySnapshot: s.verifySnapshot,
// })
// if err != nil {
// panic(err)
// }
// recipe, err := advisor.GetRecipe()
// if err != nil {
// qb.Abort(qb.GetRecoveryRecipeFailed, err)
// }
// var logNumber int
// if recipe != nil {
// if recipe.Snapshot != "" {
// err = s.loadSnapshot(recipe.Snapshot)
// if err != nil {
// qb.Abort(qb.LoadSnapshotFailed, err)
// }
// }
// for _, changesFileName := range recipe.Changes {
// err = s.replayChanges(changesFileName)
// if err != nil {
// qb.Abort(qb.ReplayChangesFailed, err)
// }
// }
// logNumber = recipe.LogNumber
// }
// s.txlog, err = txlog.NewWriter(txlog.WriterOptions{
// Dir: s.dir,
// LogNumber: logNumber,
// AppendToWorkerQueue: s.appendJobToWorkerQueue,
// FreeList: s.freeList,
// Atree: s.atree,
// ExitCh: s.exitCh,
// WaitGroup: s.waitGroup,
// })
// if err != nil {
// qb.Abort(qb.CreateChangesWriterFailed, err)
// }
// go s.txlog.Run()
// // fileNames, err := s.searchREDOFiles()
// // if err != nil {
// // qb.Abort(qb.SearchREDOFilesFailed, err)
// // }
// // if len(fileNames) > 0 {
// // for _, fileName := range fileNames {
// // err = s.replayREDOFile(fileName)
// // if err != nil {
// // qb.Abort(qb.ReplayREDOFileFailed, err)
// // }
// // }
// // for _, fileName := range fileNames {
// // err = os.Remove(fileName)
// // if err != nil {
// // qb.Abort(qb.RemoveREDOFileFailed, err)
// // }
// // }
// // }
// if recipe != nil {
// if recipe.CompleteSnapshot {
// err = s.dumpSnapshot(logNumber)
// if err != nil {
// qb.Abort(qb.DumpSnapshotFailed, err)
// }
// }
// for _, fileName := range recipe.ToDelete {
// err = os.Remove(fileName)
// if err != nil {
// qb.Abort(qb.RemoveRecipeFileFailed, err)
// }
// }
// }
}
//
// зробити object?
func (s *Database) replayChanges(fileName string) error {
walReader, err := txlog.NewReader(txlog.ReaderOptions{
FileName: fileName,
BufferSize: 1024 * 1024,
})
if err != nil {
return err
}
var metrics map[uint32]*ReplayMetric
for {
records, isLast, err := walReader.NextPacket()
if err != nil {
return err
}
if isLast {
if len(records) > 0 {
var appendRecords []txlog.WALRecordAppendMeasures
for _, untyped := range records {
rec, ok := untyped.(txlog.WALRecordAppendMeasures)
if ok {
appendRecords = append(appendRecords, rec)
}
}
// prepare pages and rewrite
indexPages, dataPages := pagesToWriteFromWALRecords(metrics, appendRecords)
err = s.txlog.WritePagesToAtree(indexPages, dataPages)
if err != nil {
return err
}
}
// для останнього rec - повторюємо запис сторінок
// rewrite write pages
//s.txlog.
//return nil
}
for _, record := range records {
if err = s.replayWALRecord(record); err != nil {
return err
}
}
}
}
func (s *Database) replayWALRecord(untyped any) error {
switch rec := untyped.(type) {
case txlog.AddedMetric:
s.addMetric(rec)
case txlog.DeletedMetric:
// pages add and delete to tmp file
// delete(s.metrics, rec.MetricID)
// if len(rec.FreePageNumbers) > 0 {
// s.freeList.AddPages(rec.FreePageNumbers)
// }
// case txlog.AppendedMeasure:
// metric, ok := s.metrics[rec.MetricID]
// if ok {
// metric.Timestamps.Append(rec.Timestamp)
// metric.Values.Append(rec.Value)
// if metric.Since == 0 {
// metric.Since = rec.Timestamp
// metric.SinceValue = rec.Value
// }
// metric.Until = rec.Timestamp
// metric.UntilValue = rec.Value
// }
case txlog.WALRecordAppendMeasures:
metric, ok := s.metrics[rec.MetricID]
if !ok {
qb.Abort(qb.MetricNotFoundDuringReplay, nil)
}
//metric.ReplayAppendedMeasures(rec) FIX
// case txlog.DeletedMeasures:
// metric, ok := s.metrics[rec.MetricID]
// if ok {
// metric.DeleteMeasures()
// if len(rec.FreePageNumbers) > 0 {
// s.freeList.AddPages(rec.FreePageNumbers)
// }
// }
default:
qb.Abort(qb.UnknownTxLogRecordTypeBug,
fmt.Errorf("bug: unknown record type %T in TransactionLog", rec))
}
return nil
}
type ReplayMetric struct {
metricType qb.MetricType
fracDigits byte
lastPageNo uint32
buf []byte
databuf []byte // якщо розмір buf == DataPageSize, то databuf буде менше (мінус футер)
tSize int
vSize int
indexLevelTails []txlog.IndexLevelTail // root - last element
}
func (s *ReplayMetric) ReadFrom(r io.Reader) (err error) {
metricType, err := bin.ReadByte(r)
if err != nil {
return
}
s.metricType = qb.MetricType(metricType)
s.fracDigits, err = bin.ReadByte(r)
if err != nil {
return
}
s.lastPageNo, err = bin.ReadUint32(r)
if err != nil {
return
}
s.tSize, err = bin.ReadUint16AsInt(r)
if err != nil {
return
}
s.vSize, err = bin.ReadUint16AsInt(r)
if err != nil {
return
}
s.buf, s.databuf = allocateBuffers(s.tSize + s.vSize)
//
err = bin.ReadNInto(r, s.databuf[len(s.databuf)-s.tSize:])
if err != nil {
return
}
err = bin.ReadNInto(r, s.databuf[:s.vSize])
if err != nil {
return
}
//
levelsCount, err := bin.ReadVarSize(r)
if err != nil {
return
}
for range levelsCount {
var (
buf = make([]byte, atree.IndexPageSize)
count int
)
count, err = bin.ReadVarSize(r)
if err != nil {
return
}
err = bin.ReadNInto(r, buf[:count*indexRecordSize])
if err != nil {
return
}
s.indexLevelTails = append(s.indexLevelTails, txlog.IndexLevelTail{
Buffer: buf,
RecordsCount: count,
})
}
return
}
func (s *ReplayMetric) ReplayAppendedMeasures(rec txlog.WALRecordAppendMeasures) {
// Додати в index level tails недостаючі дані, або замінити
for levelIdx, change := range rec.ChangedIndexLevels {
if levelIdx < len(s.indexLevelTails) {
level := s.indexLevelTails[levelIdx]
if change.CompletedIndexPage != nil {
// попередній хвіст індексного рівня перетворився на сторінку,
// отже TailRecords - це новий хвіст
// або копіюю дані, або алокую більший буфер?
copy(level.Buffer, change.TailRecords)
level.RecordsCount = len(change.TailRecords) / indexRecordSize
} else {
// TailRecords - це нові дані, які треба додати
pos := level.RecordsCount * indexRecordSize
copy(level.Buffer[pos:], change.TailRecords)
}
s.indexLevelTails[levelIdx] = level
} else {
var (
recordsCount = len(change.TailRecords) / indexRecordSize
buffer = make([]byte, atree.IndexPageSize)
)
copy(buffer, change.TailRecords)
s.indexLevelTails = append(s.indexLevelTails, txlog.IndexLevelTail{
Buffer: buffer,
RecordsCount: recordsCount,
})
}
}
// Перезаписати в buffer timestamps та values. Якщо розмір буферу недостатній -
// спочатку створити більший
var (
// CompletedDataPage є полюбому, оскільки це Record із мінімум одною заповненою
// data сторінкою. Отже TailTimestamps і TailValues - це нові хвости data рівня.
requiredSpace = len(rec.TailTimestamps) + len(rec.TailValues)
databuf []byte
)
if requiredSpace < len(s.buf) {
databuf = s.buf
// fix - update sizes?
} else {
var buf []byte
buf, databuf = allocateBuffers(requiredSpace)
copy(databuf, rec.TailValues)
pos := len(databuf) - len(rec.TailTimestamps)
copy(databuf[pos:], rec.TailTimestamps)
// fix - replace and remeber sizes?
s.buf = buf
}
//rec.TailTimestamps
//rec.TailValues
}
func (s *Database) rewritePagesFromLastWALPacket(list []any) error {
// var (
// indexPages []txlog.PageToWrite
// dataPages []txlog.PageToWrite
// )
// for _, untyped := range list {
// switch rec := untyped.(type) {
// case txlog.WALRecordAppendMeasures:
// metric, ok := s.metrics[rec.MetricID]
// if !ok {
// qb.Abort(qb.MetricNotFoundDuringReplay, nil)
// }
// //metric.ReplayAppendedMeasures(rec)
// default:
// qb.Abort(qb.UnknownTxLogRecordTypeBug,
// fmt.Errorf("bug: unknown record type %T in TransactionLog", rec))
// }
// }
return nil
}
func pagesToWriteFromWALRecords(metrics map[uint32]*ReplayMetric, records []txlog.WALRecordAppendMeasures) (indexPages []txlog.PageToWrite, dataPages []txlog.PageToWrite) {
for _, rec := range records {
metric, ok := metrics[rec.MetricID]
if !ok {
qb.Abort(qb.MetricNotFoundDuringReplay, nil)
}
p := rec.CompletedDataPage
// буфер має бути розміру сторінки
if len(metric.buf) != atree.DataPageSize {
metric.buf, metric.databuf = growBuffers(growBuffersIn{
databuf: metric.databuf,
tSize: metric.tSize,
vSize: metric.vSize,
requiredSpace: atree.DataPageSize,
})
}
// дописую дані по зміщенню
pos := len(metric.databuf) - p.TimestampsOffset - len(p.Timestamps)
copy(metric.databuf[pos:], p.Timestamps)
copy(metric.databuf[p.ValuesOffset:], p.Values)
//
metric.tSize = p.TimestampsOffset + len(p.Timestamps)
metric.tSize = p.ValuesOffset + len(p.Values)
// fix - заполнить страницу
// fix - check checksum
dataPages = append(dataPages, txlog.PageToWrite{
PageNo: p.PageNo,
Content: metric.buf,
})
for _, x := range rec.DataPages {
dataPages = append(dataPages, txlog.PageToWrite{
PageNo: x.PageNo,
Content: x.Content,
})
}
for levelIdx, changedLevel := range rec.ChangedIndexLevels {
p := changedLevel.CompletedIndexPage
if p != nil {
level := metric.indexLevelTails[levelIdx]
copy(level.Buffer[level.RecordsCount*indexRecordSize:], p.Records)
// fix - заполнить страницу
// fix - check checksum
indexPages = append(dataPages, txlog.PageToWrite{
PageNo: p.PageNo,
Content: level.Buffer,
})
}
for _, x := range changedLevel.IndexPages {
indexPages = append(dataPages, txlog.PageToWrite{
PageNo: x.PageNo,
Content: x.Content,
})
}
}
}
return
}
// FIX
// УВАГА!
// Якщо буфер metric.buffer < розміру сторінки - для timestamps доступний весь буфер.
// Якщо буфер досяг розміру сторінки - в timestamps я передаю buffer[:DataPagePayloadSize]
var dataBufferSizes = []int{
1024,
2048,
4096,
8192,
}
func calculateDataBufferSize(payloadSize int) int {
for _, bufferSize := range dataBufferSizes {
if payloadSize <= bufferSize {
return bufferSize
}
}
return atree.DataPageSize
}
func allocateBuffers(requiredSpace int) (buf, databuf []byte) {
bufferSize := calculateDataBufferSize(requiredSpace)
buf = make([]byte, bufferSize)
if bufferSize == atree.DataPageSize {
databuf = buf[:atree.DataPagePayloadSize]
} else {
databuf = buf
}
return
}
// src - databuf
type growBuffersIn struct {
databuf []byte
tSize int
vSize int
requiredSpace int
}
func growBuffers(in growBuffersIn) (buf, databuf []byte) {
buf, databuf = allocateBuffers(in.requiredSpace)
copy(databuf[len(databuf)-in.tSize:], in.databuf[len(in.databuf)-in.tSize:])
copy(databuf, in.databuf[:in.vSize])
return
}
//func (s *Database) verifySnapshot(fileName string) (_ bool, err error) {
// file, err := os.Open(fileName)
// if err != nil {
// return
// }
// defer file.Close()
// stat, err := file.Stat()
// if err != nil {
// return
// }
// if stat.Size() <= 4 {
// return false, nil
// }
// var (
// payloadSize = stat.Size() - 4
// hash = crc32.NewIEEE()
// )
// _, err = io.CopyN(hash, file, payloadSize)
// if err != nil {
// return
// }
// calculatedCRC := hash.Sum32()
// storedCRC, err := bin.ReadUint32(file)
// if err != nil {
// return
// }
// if storedCRC != calculatedCRC {
// return false, fmt.Errorf("strored CRC %d not equal calculated CRC %d",
// storedCRC, calculatedCRC)
// }
// return true, nil
// }