lib/BackupPC/Xfer/RsyncDigest.pm

   1 #============================================================= -*-perl-*-
   2 #
   3 # BackupPC::Xfer::RsyncDigest package
   4 #
   5 # DESCRIPTION
   6 #
   7 #   This library defines a BackupPC::Xfer::RsyncDigest class for computing
   8 #   and caching rsync checksums.
   9 #
  10 # AUTHOR
  11 #   Craig Barratt  <cbarratt@users.sourceforge.net>
  12 #
  13 # COPYRIGHT
  14 #   Copyright (C) 2001-2003  Craig Barratt
  15 #
  16 #   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  17 #   it under the terms of the GNU General Public License as published by
  18 #   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  19 #   (at your option) any later version.
  20 #
  21 #   This program is distributed in the hope that it will be useful,
  22 #   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  23 #   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  24 #   GNU General Public License for more details.
  25 #
  26 #   You should have received a copy of the GNU General Public License
  27 #   along with this program; if not, write to the Free Software
  28 #   Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  29 #
  30 #========================================================================
  31 #
  32 # Version 3.0.0beta1, released 30 Jul 2006.
  33 #
  34 # See http://backuppc.sourceforge.net.
  35 #
  36 #========================================================================
  37
  38 package BackupPC::Xfer::RsyncDigest;
  39
  40 use strict;
  41 use BackupPC::FileZIO;
  42
  43 use vars qw( $RsyncLibOK );
  44 use Carp;
  45 use Fcntl;
  46 require Exporter;
  47 use vars qw( @ISA @EXPORT @EXPORT_OK %EXPORT_TAGS );
  48
  49 my $Log = \&logHandler;
  50
  51 #
  52 # Magic value for checksum seed.  We only cache block and file digests
  53 # when the checksum seed matches this value.
  54 #
  55 use constant RSYNC_CSUMSEED_CACHE     => 32761;
  56
  57 @ISA = qw(Exporter);
  58
  59 @EXPORT    = qw( );
  60
  61 @EXPORT_OK = qw(
  62                   RSYNC_CSUMSEED_CACHE
  63              );
  64
  65 %EXPORT_TAGS = (
  66     'all'    => [ @EXPORT_OK ],
  67 );
  68
  69 BEGIN {
  70     eval "use File::RsyncP;";
  71     if ( $@ ) {
  72         #
  73         # File::RsyncP doesn't exist.  Define some dummy constant
  74         # subs so that the code below doesn't barf.
  75         #
  76         $RsyncLibOK = 0;
  77     } else {
  78         $RsyncLibOK = 1;
  79     }
  80 };
  81
  82 #
  83 # Return the rsync block size based on the file size.
  84 # We also make sure the block size plus 4 (ie: cheeksumSeed)
  85 # is not a multiple of 64 - otherwise the cached checksums
  86 # will not be the same for protocol versions <= 26 and > 26.
  87 #
  88 sub blockSize
  89 {
  90     my($class, $fileSize, $defaultBlkSize) = @_;
  91
  92     my $blkSize = int($fileSize / 10000);
  93     $blkSize = $defaultBlkSize if ( $blkSize < $defaultBlkSize );
  94     $blkSize = 16384 if ( $blkSize > 16384 );
  95     $blkSize += 4 if ( (($blkSize + 4) % 64) == 0 );
  96     return $blkSize;
  97 }
  98
  99 sub fileDigestIsCached
 100 {
 101     my($class, $file) = @_;
 102     my $data;
 103
 104     sysopen(my $fh, $file, O_RDONLY) || return -1;
 105     binmode($fh);
 106     return -2 if ( sysread($fh, $data, 1) != 1 );
 107     close($fh);
 108     return $data eq chr(0xd6) ? 1 : 0;
 109 }
 110
 111 #
 112 # Compute and add rsync block and file digests to the given file.
 113 #
 114 # Empty files don't get cached checksums.
 115 #
 116 # If verify is set then existing cached checksums are checked.
 117 # If verify == 2 then only a verify is done; no fixes are applied.
 118 #
 119 # Returns 0 on success.  Returns 1 on good verify and 2 on bad verify.
 120 # Returns a variety of negative values on error.
 121 #
 122 sub digestAdd
 123 {
 124     my($class, $file, $blockSize, $checksumSeed, $verify) = @_;
 125     my $retValue = 0;
 126
 127     #
 128     # Don't cache checksums if the checksumSeed is not RSYNC_CSUMSEED_CACHE
 129     # or if the file is empty.
 130     #
 131     return -100 if ( $checksumSeed != RSYNC_CSUMSEED_CACHE || !-s $file );
 132
 133     if ( $blockSize == 0 ) {
 134         &$Log("digestAdd: bad blockSize ($file, $blockSize, $checksumSeed)");
 135         $blockSize = 2048;
 136     }
 137     my $nBlks = int(65536 * 16 / $blockSize) + 1;
 138     my($data, $blockDigest, $fileDigest);
 139
 140     return -101 if ( !$RsyncLibOK );
 141
 142     my $digest = File::RsyncP::Digest->new;
 143     $digest->add(pack("V", $checksumSeed)) if ( $checksumSeed );
 144
 145     return -102 if ( !defined(my $fh = BackupPC::FileZIO->open($file, 0, 1)) );
 146
 147     my $fileSize;
 148     while ( 1 ) {
 149         $fh->read(\$data, $nBlks * $blockSize);
 150         $fileSize += length($data);
 151         last if ( $data eq "" );
 152         $blockDigest .= $digest->blockDigest($data, $blockSize, 16,
 153                                              $checksumSeed);
 154         $digest->add($data);
 155     }
 156     $fileDigest = $digest->digest2;
 157     my $eofPosn = sysseek($fh->{fh}, 0, 1);
 158     $fh->close;
 159     my $rsyncData = $blockDigest . $fileDigest;
 160     my $metaData  = pack("VVVV", $blockSize,
 161                                  $checksumSeed,
 162                                  length($blockDigest) / 20,
 163                                  0x5fe3c289,                # magic number
 164                         );
 165     my $data2 = chr(0xb3) . $rsyncData . $metaData;
 166 #    printf("appending %d+%d bytes to %s at offset %d\n",
 167 #                                            length($rsyncData),
 168 #                                            length($metaData),
 169 #                                            $file,
 170 #                                            $eofPosn);
 171     sysopen(my $fh2, $file, O_RDWR) || return -103;
 172     binmode($fh2);
 173     return -104 if ( sysread($fh2, $data, 1) != 1 );
 174     if ( $data ne chr(0x78) && $data ne chr(0xd6) ) {
 175         &$Log(sprintf("digestAdd: $file has unexpected first char 0x%x",
 176                              ord($data)));
 177         return -105;
 178     }
 179     return -106 if ( sysseek($fh2, $eofPosn, 0) != $eofPosn );
 180     if ( $verify ) {
 181         my $data3;
 182
 183         #
 184         # Verify the cached checksums
 185         #
 186         return -107 if ( $data ne chr(0xd6) );
 187         return -108 if ( sysread($fh2, $data3, length($data2) + 1) < 0 );
 188         if ( $data2 eq $data3 ) {
 189             return 1;
 190         }
 191         #
 192         # Checksums don't agree - fall through so we rewrite the data
 193         #
 194         &$Log(sprintf("digestAdd: %s verify failed; redoing checksums; len = %d,%d; eofPosn = %d, fileSize = %d",
 195                 $file, length($data2), length($data3), $eofPosn, $fileSize));
 196         #&$Log(sprintf("dataNew  = %s", unpack("H*", $data2)));
 197         #&$Log(sprintf("dataFile = %s", unpack("H*", $data3)));
 198         return -109 if ( sysseek($fh2, $eofPosn, 0) != $eofPosn );
 199         $retValue = 2;
 200         return $retValue if ( $verify == 2 );
 201     }
 202     return -110 if ( syswrite($fh2, $data2) != length($data2) );
 203     if ( $verify ) {
 204         #
 205         # Make sure there is no extraneous data on the end of
 206         # the file.  Seek to the end and truncate if it doesn't
 207         # match our expected length.
 208         #
 209         return -111 if ( !defined(sysseek($fh2, 0, 2)) );
 210         if ( sysseek($fh2, 0, 1) != $eofPosn + length($data2) ) {
 211             if ( !truncate($fh2, $eofPosn + length($data2)) ) {
 212                 &$Log(sprintf("digestAdd: $file truncate from %d to %d failed",
 213                                 sysseek($fh2, 0, 1), $eofPosn + length($data2)));
 214                 return -112;
 215             } else {
 216                 &$Log(sprintf("digestAdd: %s truncated from %d to %d",
 217                                 $file,
 218                                 sysseek($fh2, 0, 1), $eofPosn + length($data2)));
 219             }
 220         }
 221     }
 222     return -113 if ( !defined(sysseek($fh2, 0, 0)) );
 223     return -114 if ( syswrite($fh2, chr(0xd6)) != 1 );
 224     close($fh2);
 225     return $retValue;
 226 }
 227
 228 #
 229 # Return rsync checksums for the given file.  We read the cached checksums
 230 # if they exist and the block size and checksum seed match.  Otherwise
 231 # we compute the checksums from the file contents.
 232 #
 233 # The doCache flag can take three ranges:
 234 #
 235 #  - doCache <  0: don't generate/use cached checksums
 236 #  - doCache == 0: don't generate, but do use cached checksums if available
 237 #  - doCache >  0: generate (if necessary) and use cached checksums
 238 #
 239 # Note: caching is only enabled when compression is on and the
 240 # checksum seed is RSYNC_CSUMSEED_CACHE (32761).
 241 #
 242 # Returns 0 on success.  Returns a variety of negative values on error.
 243 #
 244 sub digestStart
 245 {
 246     my($class, $fileName, $fileSize, $blockSize, $defBlkSize,
 247        $checksumSeed, $needMD4, $compress, $doCache) = @_;
 248
 249     return -1 if ( !$RsyncLibOK );
 250
 251     my $data;
 252
 253     my $dg = bless {
 254         name     => $fileName,
 255         needMD4  => $needMD4,
 256         digest   => File::RsyncP::Digest->new,
 257     }, $class;
 258
 259     if ( $fileSize > 0 && $compress && $doCache >= 0 ) {
 260         open(my $fh, "<", $fileName) || return -2;
 261         binmode($fh);
 262         return -3 if ( read($fh, $data, 1) != 1 );
 263         my $ret;
 264
 265         if ( $data eq chr(0x78) && $doCache > 0
 266                      && $checksumSeed == RSYNC_CSUMSEED_CACHE ) {
 267             #
 268             # RSYNC_CSUMSEED_CACHE (32761) is the magic number that
 269             # rsync uses for checksumSeed with the --fixed-csum option.
 270             #
 271             # We now add the cached checksum data to the file.  There
 272             # is a possible race condition here since two BackupPC_dump
 273             # processes might call this function at the same time
 274             # on the same file.  But this should be ok since both
 275             # processes will write the same data, and the order
 276             # in which they write it doesn't matter.
 277             #
 278             close($fh);
 279             $ret = $dg->digestAdd($fileName,
 280                             $blockSize
 281                                 || BackupPC::Xfer::RsyncDigest->blockSize(
 282                                                     $fileSize, $defBlkSize),
 283                                 $checksumSeed);
 284             if ( $ret < 0 ) {
 285                 &$Log("digestAdd($fileName) failed ($ret)");
 286             }
 287             #
 288             # now re-open the file and re-read the first byte
 289             #
 290             open($fh, "<", $fileName) || return -4;
 291             binmode($fh);
 292             return -5 if ( read($fh, $data, 1) != 1 );
 293         }
 294         if ( $ret >= 0 && $data eq chr(0xd6) ) {
 295             #
 296             # Looks like this file has cached checksums
 297             # Read the last 48 bytes: that's 2 file MD4s (32 bytes)
 298             # plus 4 words of meta data
 299             #
 300             return -6 if ( !defined(seek($fh, -48, 2)) );
 301             return -7 if ( read($fh, $data, 48) != 48 );
 302             ($dg->{md4DigestOld},
 303              $dg->{md4Digest},
 304              $dg->{blockSize},
 305              $dg->{checksumSeed},
 306              $dg->{nBlocks},
 307              $dg->{magic}) = unpack("a16 a16 V V V V", $data);
 308             if ( $dg->{magic} == 0x5fe3c289
 309                     && $dg->{checksumSeed} == $checksumSeed
 310                     && ($blockSize == 0 || $dg->{blockSize} == $blockSize) ) {
 311                 $dg->{fh}     = $fh;
 312                 $dg->{cached} = 1;
 313                 #
 314                 # position the file at the start of the rsync block checksums
 315                 # (4 (adler) + 16 (md4) bytes each)
 316                 #
 317                 return -8
 318                     if ( !defined(seek($fh, -$dg->{nBlocks}*20 - 48, 2)) );
 319             } else {
 320                 #
 321                 # cached checksums are not valid, so we close the
 322                 # file and treat it as uncached.
 323                 #
 324                 $dg->{cachedInvalid} = 1;
 325                 close($fh);
 326             }
 327         }
 328     }
 329     if ( !$dg->{cached} ) {
 330         #
 331         # This file doesn't have cached checksums, or the checksumSeed
 332         # or blocksize doesn't match.  Open the file and prepare to
 333         # compute the checksums.
 334         #
 335         $blockSize
 336             = BackupPC::Xfer::RsyncDigest->blockSize($fileSize, $defBlkSize)
 337                                     if ( $blockSize == 0 );
 338         $dg->{checksumSeed} = $checksumSeed;
 339         $dg->{blockSize}    = $blockSize;
 340         $dg->{fh} = BackupPC::FileZIO->open($fileName, 0, $compress);
 341         return -9 if ( !defined($dg->{fh}) );
 342         if ( $needMD4) {
 343             $dg->{csumDigest} = File::RsyncP::Digest->new;
 344             $dg->{csumDigest}->add(pack("V", $dg->{checksumSeed}));
 345         }
 346     }
 347     return (undef, $dg, $dg->{blockSize});
 348 }
 349
 350 sub digestGet
 351 {
 352     my($dg, $num, $csumLen, $noPad) = @_;
 353     my($fileData);
 354     my $blockSize = $dg->{blockSize};
 355
 356     if ( $dg->{cached} ) {
 357         my $thisNum = $num;
 358         $thisNum = $dg->{nBlocks} if ( $thisNum > $dg->{nBlocks} );
 359         read($dg->{fh}, $fileData, 20 * $thisNum);
 360         $dg->{nBlocks} -= $thisNum;
 361         if ( $thisNum < $num && !$noPad) {
 362             #
 363             # unexpected shortfall of data; pad with zero digest
 364             #
 365             $fileData .= pack("c", 0) x (20 * ($num - $thisNum));
 366         }
 367         return $dg->{digest}->blockDigestExtract($fileData, $csumLen);
 368     } else {
 369         if ( $dg->{fh}->read(\$fileData, $blockSize * $num) <= 0 ) {
 370             #
 371             # unexpected shortfall of data; pad with zeros
 372             #
 373             $fileData = pack("c", 0) x ($blockSize * $num) if ( !$noPad );
 374         }
 375         $dg->{csumDigest}->add($fileData) if ( $dg->{needMD4} );
 376         return $dg->{digest}->blockDigest($fileData, $blockSize,
 377                                            $csumLen, $dg->{checksumSeed});
 378     }
 379 }
 380
 381 sub digestEnd
 382 {
 383     my($dg, $skipMD4) = @_;
 384     my($fileData);
 385
 386     if ( $dg->{cached} ) {
 387         close($dg->{fh});
 388         return $dg->{md4DigestOld} if ( $dg->{needMD4} );
 389     } else {
 390         #
 391         # make sure we read the entire file for the file MD4 digest
 392         #
 393         if ( $dg->{needMD4} && !$skipMD4 ) {
 394             my $fileData;
 395             while ( $dg->{fh}->read(\$fileData, 65536) > 0 ) {
 396                 $dg->{csumDigest}->add($fileData);
 397             }
 398         }
 399         $dg->{fh}->close();
 400         return $dg->{csumDigest}->digest if ( $dg->{needMD4} );
 401     }
 402 }
 403
 404 sub isCached
 405 {
 406     my($dg) = @_;
 407
 408     return wantarray ? ($dg->{cached}, $dg->{cachedInvalid}) : $dg->{cached};
 409 }
 410
 411 sub blockSizeCurr
 412 {
 413     my($dg) = @_;
 414
 415     return $dg->{blockSize};
 416 }
 417
 418 #
 419 # Default log handler
 420 #
 421 sub logHandler
 422 {
 423     my($str) = @_;
 424
 425     print(STDERR $str, "\n");
 426 }
 427
 428 #
 429 # Set log handler to a new subroutine.
 430 #
 431 sub logHandlerSet
 432 {
 433     my($sub) = @_;
 434
 435     $Log = $sub;
 436 }
 437
 438 1;