Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
98acd5957add093e833bf26a5d367ddab08c217e
[simgrid.git] / src / plugins / file_system / s4u_FileSystem.cpp
1 /* Copyright (c) 2015-2022. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
2
3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
5
6 #include <simgrid/plugins/file_system.h>
7 #include <simgrid/s4u/Comm.hpp>
8 #include <simgrid/s4u/Disk.hpp>
9 #include <simgrid/s4u/Engine.hpp>
10 #include <simgrid/s4u/Host.hpp>
11 #include <simgrid/simix.hpp>
12 #include <xbt/asserts.h>
13 #include <xbt/config.hpp>
14 #include <xbt/log.h>
15 #include <xbt/parse_units.hpp>
16
17 #include "src/surf/surf_interface.hpp"
18
19 #include <boost/algorithm/string.hpp>
20 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
21 #include <fstream>
22 #include <numeric>
23
24 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(s4u_file, s4u, "S4U files");
25 int sg_storage_max_file_descriptors = 1024;
26
27 /** @defgroup plugin_filesystem Plugin FileSystem
28  *
29  * This adds the notion of Files on top of the storage notion that provided by the core of SimGrid.
30  * Activate this plugin at will.
31  */
32
33 namespace simgrid {
34
35 template class xbt::Extendable<s4u::File>;
36
37 namespace s4u {
38 simgrid::xbt::Extension<Disk, FileSystemDiskExt> FileSystemDiskExt::EXTENSION_ID;
39 simgrid::xbt::Extension<Host, FileDescriptorHostExt> FileDescriptorHostExt::EXTENSION_ID;
40
41 const Disk* File::find_local_disk_on(const Host* host)
42 {
43   const Disk* d                = nullptr;
44   size_t longest_prefix_length = 0;
45   for (auto const& disk : host->get_disks()) {
46     std::string current_mount;
47     if (disk->get_host() != host)
48       current_mount = disk->extension<FileSystemDiskExt>()->get_mount_point(disk->get_host());
49     else
50       current_mount = disk->extension<FileSystemDiskExt>()->get_mount_point();
51     mount_point_ = fullpath_.substr(0, current_mount.length());
52     if (mount_point_ == current_mount && current_mount.length() > longest_prefix_length) {
53       /* The current mount name is found in the full path and is bigger than the previous*/
54       longest_prefix_length = current_mount.length();
55       d                     = disk;
56     }
57     xbt_assert(longest_prefix_length > 0, "Can't find mount point for '%s' on '%s'", fullpath_.c_str(),
58                host->get_cname());
59     /* Mount point found, split fullpath_ into mount_name and path+filename*/
60     mount_point_ = fullpath_.substr(0, longest_prefix_length);
61     if (mount_point_ == std::string("/"))
62       path_ = fullpath_;
63     else
64       path_ = fullpath_.substr(longest_prefix_length, fullpath_.length());
65     XBT_DEBUG("%s + %s", mount_point_.c_str(), path_.c_str());
66   }
67   return d;
68 }
69
70 File::File(const std::string& fullpath, void* userdata) : File(fullpath, Host::current(), userdata) {}
71
72 File::File(const std::string& fullpath, const_sg_host_t host, void* userdata) : fullpath_(fullpath)
73 {
74   kernel::actor::simcall_answered([this, &host, userdata] {
75     this->set_data(userdata);
76     // this cannot fail because we get a xbt_die if the mountpoint does not exist
77     local_disk_ = find_local_disk_on(host);
78
79     // assign a file descriptor id to the newly opened File
80     auto* ext = host->extension<simgrid::s4u::FileDescriptorHostExt>();
81     if (ext->file_descriptor_table == nullptr) {
82       ext->file_descriptor_table = std::make_unique<std::vector<int>>(sg_storage_max_file_descriptors);
83       std::iota(ext->file_descriptor_table->rbegin(), ext->file_descriptor_table->rend(), 0); // Fill with ..., 1, 0.
84     }
85     xbt_assert(not ext->file_descriptor_table->empty(), "Too much files are opened! Some have to be closed.");
86     desc_id = ext->file_descriptor_table->back();
87     ext->file_descriptor_table->pop_back();
88
89     XBT_DEBUG("\tOpen file '%s'", path_.c_str());
90     std::map<std::string, sg_size_t, std::less<>>* content = nullptr;
91     content = local_disk_->extension<FileSystemDiskExt>()->get_content();
92
93     // if file does not exist create an empty file
94     if (content) {
95       auto sz = content->find(path_);
96       if (sz != content->end()) {
97         size_ = sz->second;
98       } else {
99         size_ = 0;
100         content->insert({path_, size_});
101         XBT_DEBUG("File '%s' was not found, file created.", path_.c_str());
102       }
103     }
104   });
105 }
106
107 File::~File() = default;
108
109 File* File::open(const std::string& fullpath, void* userdata)
110 {
111   return new File(fullpath, userdata);
112 }
113
114 File* File::open(const std::string& fullpath, const_sg_host_t host, void* userdata)
115 {
116   return new File(fullpath, host, userdata);
117 }
118
119 void File::close()
120 {
121   std::vector<int>* desc_table =
122       Host::current()->extension<simgrid::s4u::FileDescriptorHostExt>()->file_descriptor_table.get();
123   kernel::actor::simcall_answered([this, desc_table] { desc_table->push_back(this->desc_id); });
124   delete this;
125 }
126
127 void File::dump() const
128 {
129   XBT_INFO("File Descriptor information:\n"
130       "\t\tFull path: '%s'\n"
131       "\t\tSize: %llu\n"
132       "\t\tMount point: '%s'\n"
133       "\t\tDisk Id: '%s'\n"
134       "\t\tHost Id: '%s'\n"
135       "\t\tFile Descriptor Id: %d",
136       get_path(), size_, mount_point_.c_str(), local_disk_->get_cname(), local_disk_->get_host()->get_cname(),
137       desc_id);
138 }
139
140 sg_size_t File::read(sg_size_t size)
141 {
142   if (size_ == 0) /* Nothing to read, return */
143     return 0;
144   Host* host          = nullptr;
145   // if the current position is close to the end of the file, we may not be able to read the requested size
146   sg_size_t to_read   = std::min(size, size_ - current_position_);
147   sg_size_t read_size = 0;
148
149   /* Find the host where the file is physically located and read it */
150   host = local_disk_->get_host();
151   XBT_DEBUG("READ %s on disk '%s'", get_path(), local_disk_->get_cname());
152   read_size = local_disk_->read(to_read);
153
154   current_position_ += read_size;
155
156   if (host && host->get_name() != Host::current()->get_name() && read_size > 0) {
157     /* the file is hosted on a remote host, initiate a communication between src and dest hosts for data transfer */
158     XBT_DEBUG("File is on %s remote host, initiate data transfer of %llu bytes.", host->get_cname(), read_size);
159     Comm::sendto(host, Host::current(), read_size);
160   }
161
162   return read_size;
163 }
164
165 /** @brief Write into a file (local or remote)
166  * @ingroup plugin_filesystem
167  *
168  * @param size of the file to write
169  * @param write_inside
170  * @return the number of bytes successfully write or -1 if an error occurred
171  */
172 sg_size_t File::write(sg_size_t size, bool write_inside)
173 {
174   if (size == 0) /* Nothing to write, return */
175     return 0;
176
177   sg_size_t write_size = 0;
178   /* Find the host where the file is physically located (remote or local)*/
179   Host* host = local_disk_->get_host();
180
181   if (host && host->get_name() != Host::current()->get_name()) {
182     /* the file is hosted on a remote host, initiate a communication between src and dest hosts for data transfer */
183     XBT_DEBUG("File is on %s remote host, initiate data transfer of %llu bytes.", host->get_cname(), size);
184     Comm::sendto(Host::current(), host, size);
185   }
186   XBT_DEBUG("WRITE %s on disk '%s'. size '%llu/%llu' '%llu:%llu'", get_path(), local_disk_->get_cname(), size, size_,
187             sg_disk_get_size_used(local_disk_), sg_disk_get_size(local_disk_));
188   // If the disk is full before even starting to write
189   if (sg_disk_get_size_used(local_disk_) >= sg_disk_get_size(local_disk_))
190     return 0;
191   if (not write_inside) {
192     /* Subtract the part of the file that might disappear from the used sized on the storage element */
193     local_disk_->extension<FileSystemDiskExt>()->decr_used_size(size_ - current_position_);
194     write_size = local_disk_->write(size);
195     local_disk_->extension<FileSystemDiskExt>()->incr_used_size(write_size);
196     current_position_ += write_size;
197     size_ = current_position_;
198   } else {
199     write_size = local_disk_->write(size);
200     current_position_ += write_size;
201     if (current_position_ > size_)
202       size_ = current_position_;
203   }
204   kernel::actor::simcall_answered([this] {
205     std::map<std::string, sg_size_t, std::less<>>* content = local_disk_->extension<FileSystemDiskExt>()->get_content();
206
207     content->erase(path_);
208     content->insert({path_, size_});
209   });
210
211   return write_size;
212 }
213
214 sg_size_t File::size() const
215 {
216   return size_;
217 }
218
219 void File::seek(sg_offset_t offset)
220 {
221   current_position_ = offset;
222 }
223
224 void File::seek(sg_offset_t offset, int origin)
225 {
226   switch (origin) {
227     case SEEK_SET:
228       current_position_ = offset;
229       break;
230     case SEEK_CUR:
231       current_position_ += offset;
232       break;
233     case SEEK_END:
234       current_position_ = size_ + offset;
235       break;
236     default:
237       break;
238   }
239 }
240
241 sg_size_t File::tell() const
242 {
243   return current_position_;
244 }
245
246 void File::move(const std::string& fullpath) const
247 {
248   /* Check if the new full path is on the same mount point */
249   if (fullpath.compare(0, mount_point_.length(), mount_point_) == 0) {
250     std::map<std::string, sg_size_t, std::less<>>* content = nullptr;
251     content = local_disk_->extension<FileSystemDiskExt>()->get_content();
252     if (content) {
253       auto sz = content->find(path_);
254       if (sz != content->end()) { // src file exists
255         sg_size_t new_size = sz->second;
256         content->erase(path_);
257         std::string path = fullpath.substr(mount_point_.length(), fullpath.length());
258         content->insert({path.c_str(), new_size});
259         XBT_DEBUG("Move file from %s to %s, size '%llu'", path_.c_str(), fullpath.c_str(), new_size);
260       } else {
261         XBT_WARN("File %s doesn't exist", path_.c_str());
262       }
263     }
264   } else {
265     XBT_WARN("New full path %s is not on the same mount point: %s.", fullpath.c_str(), mount_point_.c_str());
266   }
267 }
268
269 int File::unlink() const
270 {
271   /* Check if the file is on local storage */
272   auto* content    = local_disk_->extension<FileSystemDiskExt>()->get_content();
273   const char* name = local_disk_->get_cname();
274
275   if (not content || content->find(path_) == content->end()) {
276     XBT_WARN("File %s is not on disk %s. Impossible to unlink", path_.c_str(), name);
277     return -1;
278   } else {
279     XBT_DEBUG("UNLINK %s on disk '%s'", path_.c_str(), name);
280
281     local_disk_->extension<FileSystemDiskExt>()->decr_used_size(size_);
282
283     // Remove the file from storage
284     content->erase(path_);
285
286     return 0;
287   }
288 }
289
290 int File::remote_copy(sg_host_t host, const std::string& fullpath)
291 {
292   /* Find the host where the file is physically located and read it */
293   Host* src_host      = nullptr;
294   sg_size_t read_size = 0;
295
296   Host* dst_host = host;
297   size_t longest_prefix_length = 0;
298
299   seek(0, SEEK_SET);
300
301   src_host = local_disk_->get_host();
302   XBT_DEBUG("READ %s on disk '%s'", get_path(), local_disk_->get_cname());
303   read_size = local_disk_->read(size_);
304   current_position_ += read_size;
305
306   const Disk* dst_disk = nullptr;
307
308   for (auto const& disk : host->get_disks()) {
309     std::string current_mount = disk->extension<FileSystemDiskExt>()->get_mount_point();
310     std::string mount_point   = std::string(fullpath).substr(0, current_mount.length());
311     if (mount_point == current_mount && current_mount.length() > longest_prefix_length) {
312       /* The current mount name is found in the full path and is bigger than the previous*/
313       longest_prefix_length = current_mount.length();
314       dst_disk              = disk;
315     }
316   }
317
318   if (dst_disk == nullptr) {
319     XBT_WARN("Can't find mount point for '%s' on destination host '%s'", fullpath.c_str(), host->get_cname());
320     return -1;
321   }
322
323   if (src_host) {
324     XBT_DEBUG("Initiate data transfer of %llu bytes between %s and %s.", read_size, src_host->get_cname(),
325               dst_host->get_cname());
326     Comm::sendto(src_host, dst_host, read_size);
327   }
328
329   /* Create file on remote host, write it and close it */
330   auto* fd = File::open(fullpath, dst_host, nullptr);
331   fd->write(read_size);
332   fd->close();
333   return 0;
334 }
335
336 int File::remote_move(sg_host_t host, const std::string& fullpath)
337 {
338   int res = remote_copy(host, fullpath);
339   unlink();
340   return res;
341 }
342
343 FileSystemDiskExt::FileSystemDiskExt(const Disk* ptr)
344 {
345   const char* size_str    = ptr->get_property("size");
346   std::string dummyfile;
347   if (size_str)
348     size_ = xbt_parse_get_size(dummyfile, -1, size_str, "disk size " + ptr->get_name());
349
350   const char* current_mount_str = ptr->get_property("mount");
351   if (current_mount_str)
352     mount_point_ = std::string(current_mount_str);
353   else
354     mount_point_ = std::string("/");
355
356   const char* content_str = ptr->get_property("content");
357   if (content_str)
358     content_.reset(parse_content(content_str));
359 }
360
361 std::map<std::string, sg_size_t, std::less<>>* FileSystemDiskExt::parse_content(const std::string& filename)
362 {
363   if (filename.empty())
364     return nullptr;
365
366   auto* parse_content = new std::map<std::string, sg_size_t, std::less<>>();
367
368   auto fs = std::unique_ptr<std::ifstream>(surf_ifsopen(filename));
369   xbt_assert(not fs->fail(), "Cannot open file '%s' (path=%s)", filename.c_str(),
370              (boost::join(surf_path, ":")).c_str());
371
372   std::string line;
373   std::vector<std::string> tokens;
374   do {
375     std::getline(*fs, line);
376     boost::trim(line);
377     if (line.length() > 0) {
378       boost::split(tokens, line, boost::is_any_of(" \t"), boost::token_compress_on);
379       xbt_assert(tokens.size() == 2, "Parse error in %s: %s", filename.c_str(), line.c_str());
380       sg_size_t size = std::stoull(tokens.at(1));
381
382       used_size_ += size;
383       parse_content->insert({tokens.front(), size});
384     }
385   } while (not fs->eof());
386   return parse_content;
387 }
388
389 void FileSystemDiskExt::add_remote_mount(Host* host, const std::string& mount_point)
390 {
391   remote_mount_points_.try_emplace(host, mount_point);
392 }
393
394 void FileSystemDiskExt::decr_used_size(sg_size_t size)
395 {
396   simgrid::kernel::actor::simcall_answered([this, size] { used_size_ -= size; });
397 }
398
399 void FileSystemDiskExt::incr_used_size(sg_size_t size)
400 {
401   simgrid::kernel::actor::simcall_answered([this, size] { used_size_ += size; });
402 }
403 }
404 }
405
406 using simgrid::s4u::FileDescriptorHostExt;
407 using simgrid::s4u::FileSystemDiskExt;
408
409 static void on_disk_creation(simgrid::s4u::Disk& d)
410 {
411   d.extension_set(new FileSystemDiskExt(&d));
412 }
413
414 static void on_host_creation(simgrid::s4u::Host& host)
415 {
416   host.extension_set<FileDescriptorHostExt>(new FileDescriptorHostExt());
417 }
418
419 static void on_platform_created()
420 {
421   for (auto const& host : simgrid::s4u::Engine::get_instance()->get_all_hosts()) {
422     const char* remote_disk_str = host->get_property("remote_disk");
423     if (remote_disk_str) {
424       std::vector<std::string> tokens;
425       boost::split(tokens, remote_disk_str, boost::is_any_of(":"));
426       std::string mount_point         = tokens[0];
427       simgrid::s4u::Host* remote_host = simgrid::s4u::Host::by_name_or_null(tokens[2]);
428       xbt_assert(remote_host, "You're trying to access a host that does not exist. Please check your platform file");
429
430       const simgrid::s4u::Disk* disk = nullptr;
431       for (auto const& d : remote_host->get_disks())
432         if (d->get_name() == tokens[1]) {
433           disk = d;
434           break;
435         }
436
437       xbt_assert(disk, "You're trying to mount a disk that does not exist. Please check your platform file");
438       disk->extension<FileSystemDiskExt>()->add_remote_mount(remote_host, mount_point);
439       host->add_disk(disk);
440
441       XBT_DEBUG("Host '%s' wants to mount a remote disk: %s of %s mounted on %s", host->get_cname(), disk->get_cname(),
442                 remote_host->get_cname(), mount_point.c_str());
443       XBT_DEBUG("Host '%s' now has %zu disks", host->get_cname(), host->get_disks().size());
444     }
445   }
446 }
447
448 static void on_simulation_end()
449 {
450   XBT_DEBUG("Simulation is over, time to unregister remote disks if any");
451   for (auto const& host : simgrid::s4u::Engine::get_instance()->get_all_hosts()) {
452     const char* remote_disk_str = host->get_property("remote_disk");
453     if (remote_disk_str) {
454       std::vector<std::string> tokens;
455       boost::split(tokens, remote_disk_str, boost::is_any_of(":"));
456       XBT_DEBUG("Host '%s' wants to unmount a remote disk: %s of %s mounted on %s", host->get_cname(),
457                 tokens[1].c_str(), tokens[2].c_str(), tokens[0].c_str());
458       host->remove_disk(tokens[1]);
459       XBT_DEBUG("Host '%s' now has %zu disks", host->get_cname(), host->get_disks().size());
460     }
461   }
462 }
463
464 /* **************************** Public interface *************************** */
465 /** @brief Initialize the file system plugin.
466     @ingroup plugin_filesystem
467
468     @beginrst
469     See the examples in :ref:`s4u_ex_disk_io`.
470     @endrst
471  */
472 void sg_storage_file_system_init()
473 {
474   sg_storage_max_file_descriptors = 1024;
475   simgrid::config::bind_flag(sg_storage_max_file_descriptors, "storage/max_file_descriptors",
476                              "Maximum number of concurrently opened files per host. Default is 1024");
477
478   if (not FileSystemDiskExt::EXTENSION_ID.valid()) {
479     FileSystemDiskExt::EXTENSION_ID = simgrid::s4u::Disk::extension_create<FileSystemDiskExt>();
480     simgrid::s4u::Disk::on_creation_cb(&on_disk_creation);
481   }
482
483   if (not FileDescriptorHostExt::EXTENSION_ID.valid()) {
484     FileDescriptorHostExt::EXTENSION_ID = simgrid::s4u::Host::extension_create<FileDescriptorHostExt>();
485     simgrid::s4u::Host::on_creation_cb(&on_host_creation);
486   }
487   simgrid::s4u::Engine::on_platform_created_cb(&on_platform_created);
488   simgrid::s4u::Engine::on_simulation_end_cb(&on_simulation_end);
489 }
490
491 sg_file_t sg_file_open(const char* fullpath, void* data)
492 {
493   return simgrid::s4u::File::open(fullpath, data);
494 }
495
496 sg_size_t sg_file_read(sg_file_t fd, sg_size_t size)
497 {
498   return fd->read(size);
499 }
500
501 sg_size_t sg_file_write(sg_file_t fd, sg_size_t size)
502 {
503   return fd->write(size);
504 }
505
506 void sg_file_close(sg_file_t fd)
507 {
508   fd->close();
509 }
510
511 /** Retrieves the path to the file
512  * @ingroup plugin_filesystem
513  */
514 const char* sg_file_get_name(const_sg_file_t fd)
515 {
516   xbt_assert((fd != nullptr), "Invalid file descriptor");
517   return fd->get_path();
518 }
519
520 /** Retrieves the size of the file
521  * @ingroup plugin_filesystem
522  */
523 sg_size_t sg_file_get_size(const_sg_file_t fd)
524 {
525   return fd->size();
526 }
527
528 void sg_file_dump(const_sg_file_t fd)
529 {
530   fd->dump();
531 }
532
533 /** Retrieves the user data associated with the file
534  * @ingroup plugin_filesystem
535  */
536 void* sg_file_get_data(const_sg_file_t fd)
537 {
538   return fd->get_data<void>();
539 }
540
541 /** Changes the user data associated with the file
542  * @ingroup plugin_filesystem
543  */
544 void sg_file_set_data(sg_file_t fd, void* data)
545 {
546   fd->set_data(data);
547 }
548
549 /**
550  * @brief Set the file position indicator in the sg_file_t by adding offset bytes to the position specified by origin (either SEEK_SET, SEEK_CUR, or SEEK_END).
551  * @ingroup plugin_filesystem
552  *
553  * @param fd : file object that identifies the stream
554  * @param offset : number of bytes to offset from origin
555  * @param origin : Position used as reference for the offset. It is specified by one of the following constants defined
556  *                 in \<stdio.h\> exclusively to be used as arguments for this function (SEEK_SET = beginning of file,
557  *                 SEEK_CUR = current position of the file pointer, SEEK_END = end of file)
558  */
559 void sg_file_seek(sg_file_t fd, sg_offset_t offset, int origin)
560 {
561   fd->seek(offset, origin);
562 }
563
564 sg_size_t sg_file_tell(const_sg_file_t fd)
565 {
566   return fd->tell();
567 }
568
569 void sg_file_move(const_sg_file_t fd, const char* fullpath)
570 {
571   fd->move(fullpath);
572 }
573
574 void sg_file_unlink(sg_file_t fd)
575 {
576   fd->unlink();
577   fd->close();
578 }
579
580 /**
581  * @brief Copy a file to another location on a remote host.
582  * @ingroup plugin_filesystem
583  *
584  * @param file : the file to move
585  * @param host : the remote host where the file has to be copied
586  * @param fullpath : the complete path destination on the remote host
587  * @return If successful, the function returns 0. Otherwise, it returns -1.
588  */
589 int sg_file_rcopy(sg_file_t file, sg_host_t host, const char* fullpath)
590 {
591   return file->remote_copy(host, fullpath);
592 }
593
594 /**
595  * @brief Move a file to another location on a remote host.
596  * @ingroup plugin_filesystem
597  *
598  * @param file : the file to move
599  * @param host : the remote host where the file has to be moved
600  * @param fullpath : the complete path destination on the remote host
601  * @return If successful, the function returns 0. Otherwise, it returns -1.
602  */
603 int sg_file_rmove(sg_file_t file, sg_host_t host, const char* fullpath)
604 {
605   return file->remote_move(host, fullpath);
606 }
607
608 sg_size_t sg_disk_get_size_free(const_sg_disk_t d)
609 {
610   return d->extension<FileSystemDiskExt>()->get_size() - d->extension<FileSystemDiskExt>()->get_used_size();
611 }
612
613 sg_size_t sg_disk_get_size_used(const_sg_disk_t d)
614 {
615   return d->extension<FileSystemDiskExt>()->get_used_size();
616 }
617
618 sg_size_t sg_disk_get_size(const_sg_disk_t d)
619 {
620   return d->extension<FileSystemDiskExt>()->get_size();
621 }
622
623 const char* sg_disk_get_mount_point(const_sg_disk_t d)
624 {
625   return d->extension<FileSystemDiskExt>()->get_mount_point();
626 }