Fix wording

Each inode has: image name, parent inode number & pool, size and readonly flag

Snapshots are created by switching image name to a different inode number
while using the older inode as parent.

LICENSE

@@ -0,0 +1,27 @@
+Copyright (c) Vitaliy Filippov (vitalif [at] yourcmc.ru), 2019+
+
+All server-side code (OSD, Monitor and so on) is licensed under the terms of
+Vitastor Network Public License 1.1 (VNPL 1.1), a copyleft license based on
+GNU GPLv3.0 with the additional "Network Interaction" clause which requires
+opensourcing all programs directly or indirectly interacting with Vitastor
+through a computer network and expressly designed to be used in conjunction
+with it ("Proxy Programs"). Proxy Programs may be made public not only under
+the terms of the same license, but also under the terms of any GPL-Compatible
+Free Software License, as listed by the Free Software Foundation.
+This is a stricter copyleft license than the Affero GPL.
+
+Please note that VNPL doesn't require you to open the code of proprietary
+software running inside a VM if it's not specially designed to be used with
+Vitastor.
+
+Basically, you can't use the software in a proprietary environment to provide
+its functionality to users without opensourcing all intermediary components
+standing between the user and Vitastor or purchasing a commercial license
+from the author 😀.
+
+Client libraries (cluster_client and so on) are dual-licensed under the same
+VNPL 1.1 and also GNU GPL 2.0 or later to allow for compatibility with GPLed
+software like QEMU and fio.
+
+You can find the full text of VNPL-1.1 in the file [VNPL-1.1.txt](VNPL-1.1.txt).
+GPL 2.0 is also included in this repository as [GPL-2.0.txt](GPL-2.0.txt).

README-ru.md

@@ -0,0 +1,491 @@
+## Vitastor
+
+[Read English version](README.md)
+
+## Идея
+
+Я всего лишь хочу сделать качественную блочную SDS!
+
+Vitastor - распределённая блочная SDS, прямой аналог Ceph RBD и внутренних СХД популярных
+облачных провайдеров. Однако, в отличие от них, Vitastor быстрый и при этом простой.
+Только пока маленький :-).
+
+Архитектурная схожесть с Ceph означает заложенную на уровне алгоритмов записи строгую консистентность,
+репликацию через первичный OSD, симметричную кластеризацию без единой точки отказа
+и автоматическое распределение данных по любому числу дисков любого размера с настраиваемыми схемами
+избыточности - репликацией или с произвольными кодами коррекции ошибок.
+
+## Возможности
+
+Vitastor на данный момент находится в статусе предварительного выпуска, расширенные
+возможности пока отсутствуют, а в будущих версиях вероятны "ломающие" изменения.
+
+Однако следующее уже реализовано:
+
+- Базовая часть - надёжное кластерное блочное хранилище без единой точки отказа
+- Производительность ;-D
+- Несколько схем отказоустойчивости: репликация, XOR n+1 (1 диск чётности), коды коррекции ошибок
+  Рида-Соломона на основе библиотеки jerasure с любым числом дисков данных и чётности в группе
+- Конфигурация через простые человекочитаемые JSON-структуры в etcd
+- Автоматическое распределение данных по OSD, с поддержкой:
+  - Математической оптимизации для лучшей равномерности распределения и минимизации перемещений данных
+  - Нескольких пулов с разными схемами избыточности
+  - Дерева распределения, выбора OSD по тегам / классам устройств (только SSD, только HDD) и по поддереву
+  - Настраиваемых доменов отказа (диск/сервер/стойка и т.п.)
+- Восстановление деградированных блоков
+- Ребаланс, то есть перемещение данных между OSD (дисками)
+- Поддержка "ленивого" fsync (fsync не на каждую операцию)
+- Сбор статистики ввода/вывода в etcd
+- Клиентская библиотека режима пользователя для ввода/вывода
+- Драйвер диска для QEMU (собирается вне дерева исходников QEMU)
+- Драйвер диска для утилиты тестирования производительности fio (также собирается вне дерева исходников fio)
+- NBD-прокси для монтирования образов ядром ("блочное устройство в режиме пользователя")
+- Утилита удаления образов/инодов (vitastor-rm)
+- Пакеты для Debian и CentOS
+- Статистика операций ввода/вывода и занятого места в разрезе инодов
+- Именование инодов через хранение их метаданных в etcd
+- Снапшоты и copy-on-write клоны
+
+## Планы разработки
+
+- Более корректные скрипты разметки дисков и автоматического запуска OSD
+- Другие инструменты администрирования
+- Плагины для OpenStack, Kubernetes, OpenNebula, Proxmox и других облачных систем
+- iSCSI-прокси
+- Таймауты операций и более быстрое выявление отказов
+- Фоновая проверка целостности без контрольных сумм (сверка реплик)
+- Контрольные суммы
+- Оптимизации для гибридных SSD+HDD хранилищ
+- Поддержка RDMA и NVDIMM
+- Web-интерфейс
+- Возможно, сжатие
+- Возможно, поддержка кэширования данных через системный page cache
+
+## Архитектура
+
+Так же, как и в Ceph, в Vitastor:
+
+- Есть пулы (pools), PG, OSD, мониторы, домены отказа, дерево распределения (аналог crush-дерева).
+- Образы делятся на блоки фиксированного размера (объекты), и эти объекты распределяются по OSD.
+- У OSD есть журнал и метаданные и они тоже могут размещаться на отдельных быстрых дисках.
+- Все операции записи тоже транзакционны. В Vitastor, правда, есть режим отложенного/ленивого fsync
+  (коммита), в котором fsync не вызывается на каждую операцию записи, что делает его более
+  пригодным для использования на "плохих" (десктопных) SSD. Однако все операции записи
+  в любом случае атомарны.
+- Клиентская библиотека тоже старается ждать восстановления после любого отказа кластера, то есть,
+  вы тоже можете перезагрузить хоть весь кластер разом, и клиенты только на время зависнут,
+  но не отключатся.
+
+Некоторые базовые термины для тех, кто не знаком с Ceph:
+
+- OSD (Object Storage Daemon) - процесс, который хранит данные на одном диске и обрабатывает
+  запросы чтения/записи от клиентов.
+- Пул (Pool) - контейнер для данных, имеющих одну и ту же схему избыточности и правила распределения по OSD.
+- PG (Placement Group) - группа объектов, хранимых на одном и том же наборе реплик (OSD).
+  Несколько PG могут храниться на одном и том же наборе реплик, но объекты одной PG
+  в норме не хранятся на разных наборах OSD.
+- Монитор - демон, хранящий состояние кластера.
+- Домен отказа (Failure Domain) - группа OSD, которым вы разрешаете "упасть" всем вместе.
+  Иными словами, это группа OSD, в которые СХД не помещает разные копии одного и того же
+  блока данных. Например, если домен отказа - сервер, то на двух дисках одного сервера
+  никогда не окажется 2 и более копий одного и того же блока данных, а значит, даже
+  если в этом сервере откажут все диски, это будет равносильно потере только 1 копии
+  любого блока данных.
+- Дерево распределения (Placement Tree / CRUSH Tree) - иерархическая группировка OSD
+  в узлы, которые далее можно использовать как домены отказа. То есть, диск (OSD) входит в
+  сервер, сервер входит в стойку, стойка входит в ряд, ряд в датацентр и т.п.
+
+Чем Vitastor отличается от Ceph:
+
+- Vitastor в первую очередь сфокусирован на SSD. Также Vitastor, вероятно, должен неплохо работать
+  с комбинацией SSD и HDD через bcache, а в будущем, возможно, будут добавлены и нативные способы
+  оптимизации под SSD+HDD. Однако хранилище на основе одних лишь жёстких дисков, вообще без SSD,
+  не в приоритете, поэтому оптимизации под этот кейс могут вообще не состояться.
+- OSD Vitastor однопоточный и всегда таким останется, так как это самый оптимальный способ работы.
+  Если вам не хватает 1 ядра на 1 диск, просто делите диск на разделы и запускайте на нём несколько OSD.
+  Но, скорее всего, вам хватит и 1 ядра - Vitastor не так прожорлив к ресурсам CPU, как Ceph.
+- Журнал и метаданные всегда размещаются в памяти, благодаря чему никогда не тратится лишнее время
+  на чтение метаданных с диска. Размер метаданных линейно зависит от размера диска и блока данных,
+  который задаётся в конфигурации кластера и по умолчанию составляет 128 КБ. С блоком 128 КБ метаданные
+  занимают примерно 512 МБ памяти на 1 ТБ дискового пространства (и это всё равно меньше, чем нужно Ceph-у).
+  Журнал вообще не должен быть большим, например, тесты производительности в данном документе проводились
+  с журналом размером всего 16 МБ. Большой журнал, вероятно, даже вреден, т.к. "грязные" записи (записи,
+  не сброшенные из журнала) тоже занимают память и могут немного замедлять работу.
+- В Vitastor нет внутреннего copy-on-write. Я считаю, что реализация CoW-хранилища гораздо сложнее,
+  поэтому сложнее добиться устойчиво хороших результатов. Возможно, в один прекрасный день
+  я придумаю красивый алгоритм для CoW-хранилища, но пока нет - внутреннего CoW в Vitastor не будет.
+  Всё это не относится к "внешнему" CoW (снапшотам и клонам).
+- Базовый слой Vitastor - простое блочное хранилище с блоками фиксированного размера, а не сложное
+  объектное хранилище с расширенными возможностями, как в Ceph (RADOS).
+- В Vitastor есть режим "ленивых fsync", в котором OSD группирует запросы записи перед сбросом их
+  на диск, что позволяет получить лучшую производительность с дешёвыми настольными SSD без конденсаторов
+  ("Advanced Power Loss Protection" / "Capacitor-Based Power Loss Protection").
+  Тем не менее, такой режим всё равно медленнее использования нормальных серверных SSD и мгновенного
+  fsync, так как приводит к дополнительным операциям передачи данных по сети, поэтому рекомендуется
+  всё-таки использовать хорошие серверные диски, тем более, стоят они почти так же, как десктопные.
+- PG эфемерны. Это означает, что они не хранятся на дисках и существуют только в памяти работающих OSD.
+- Процессы восстановления оперируют отдельными объектами, а не целыми PG.
+- PGLOG-ов нет.
+- "Мониторы" не хранят данные. Конфигурация и состояние кластера хранятся в etcd в простых человекочитаемых
+  JSON-структурах. Мониторы Vitastor только следят за состоянием кластера и управляют перемещением данных.
+  В этом смысле монитор Vitastor не является критичным компонентом системы и больше похож на Ceph-овский
+  менеджер (MGR). Монитор Vitastor написан на node.js.
+- Распределение PG не основано на консистентных хешах. Вместо этого все маппинги PG хранятся прямо в etcd
+  (ибо нет никакой проблемы сохранить несколько сотен-тысяч записей в памяти, а не считать каждый раз хеши).
+  Перераспределение PG по OSD выполняется через математическую оптимизацию,
+  а конкретно, сведение задачи к ЛП (задаче линейного программирования) и решение оной с помощью утилиты
+  lp_solve. Такой подход позволяет обычно выравнивать распределение места почти идеально - равномерность
+  обычно составляет 96-99%, в отличие от Ceph, где на голом CRUSH-е без балансировщика обычно выходит 80-90%.
+  Также это позволяет минимизировать объём перемещения данных и случайность связей между OSD, а также менять
+  распределение вручную, не боясь сломать логику перебалансировки. В таком подходе есть и потенциальный
+  недостаток - есть предположение, что в очень большом кластере он может сломаться - однако вплоть до
+  нескольких сотен OSD подход точно работает нормально. Ну и, собственно, при необходимости легко
+  реализовать и консистентные хеши.
+- Отдельный слой, подобный слою "CRUSH-правил", отсутствует. Вы настраиваете схемы отказоустойчивости,
+  домены отказа и правила выбора OSD напрямую в конфигурации пулов.
+
+## Понимание сути производительности систем хранения
+
+Вкратце: для быстрой хранилки задержки важнее, чем пиковые iops-ы.
+
+Лучшая возможная задержка достигается при тестировании в 1 поток с глубиной очереди 1,
+что приблизительно означает минимально нагруженное состояние кластера. В данном случае
+IOPS = 1/задержка. Ни числом серверов, ни дисков, ни серверных процессов/потоков
+задержка не масштабируется... Она зависит только от того, насколько быстро один
+серверный процесс (и клиент) обрабатывают одну операцию.
+
+Почему задержки важны? Потому, что некоторые приложения *не могут* использовать глубину
+очереди больше 1, ибо их задача не параллелизуется. Важный пример - это все СУБД
+с поддержкой консистентности (ACID), потому что все они обеспечивают её через
+журналирование, а журналы пишутся последовательно и с fsync() после каждой операции.
+
+fsync, кстати - это ещё одна очень важная вещь, про которую почти всегда забывают в тестах.
+Смысл в том, что все современные диски имеют кэши/буферы записи и не гарантируют, что
+данные реально физически записываются на носитель до того, как вы делаете fsync(),
+который транслируется в команду сброса кэша операционной системой.
+
+Дешёвые SSD для настольных ПК и ноутбуков очень быстрые без fsync - NVMe диски, например,
+могут обработать порядка 80000 операций записи в секунду с глубиной очереди 1 без fsync.
+Однако с fsync, когда они реально вынуждены писать каждый блок данных во флеш-память,
+они выжимают лишь 1000-2000 операций записи в секунду (число практически постоянное
+для всех моделей SSD).
+
+Серверные SSD часто имеют суперконденсаторы, работающие как встроенный источник
+бесперебойного питания и дающие дискам успеть сбросить их DRAM-кэш в постоянную
+флеш-память при отключении питания. Благодаря этому диски с чистой совестью
+*игнорируют fsync*, так как точно знают, что данные из кэша доедут до постоянной
+памяти.
+
+Все наиболее известные программные СХД, например, Ceph и внутренние СХД, используемые
+такими облачными провайдерами, как Amazon, Google, Яндекс, медленные в смысле задержки.
+В лучшем случае они дают задержки от 0.3мс на чтение и 0.6мс на запись 4 КБ блоками
+даже при условии использования наилучшего возможного железа.
+
+И это в эпоху SSD, когда вы можете пойти на рынок и купить там SSD, задержка которого
+на чтение будет 0.1мс, а на запись - 0.04мс, за 100$ или даже дешевле.
+
+Когда мне нужно быстро протестировать производительность дисковой подсистемы, я
+использую следующие 6 команд, с небольшими вариациями:
+
+- Линейная запись:
+  `fio -ioengine=libaio -direct=1 -invalidate=1 -name=test -bs=4M -iodepth=32 -rw=write -runtime=60 -filename=/dev/sdX`
+- Линейное чтение:
+  `fio -ioengine=libaio -direct=1 -invalidate=1 -name=test -bs=4M -iodepth=32 -rw=read -runtime=60 -filename=/dev/sdX`
+- Запись в 1 поток (T1Q1):
+  `fio -ioengine=libaio -direct=1 -invalidate=1 -name=test -bs=4k -iodepth=1 -fsync=1 -rw=randwrite -runtime=60 -filename=/dev/sdX`
+- Чтение в 1 поток (T1Q1):
+  `fio -ioengine=libaio -direct=1 -invalidate=1 -name=test -bs=4k -iodepth=1 -rw=randread -runtime=60 -filename=/dev/sdX`
+- Параллельная запись (numjobs используется, когда 1 ядро CPU не может насытить диск):
+  `fio -ioengine=libaio -direct=1 -invalidate=1 -name=test -bs=4k -iodepth=128 [-numjobs=4 -group_reporting] -rw=randwrite -runtime=60 -filename=/dev/sdX`
+- Параллельное чтение (numjobs - аналогично):
+  `fio -ioengine=libaio -direct=1 -invalidate=1 -name=test -bs=4k -iodepth=128 [-numjobs=4 -group_reporting] -rw=randread -runtime=60 -filename=/dev/sdX`
+
+## Теоретическая максимальная производительность Vitastor
+
+При использовании репликации:
+- Задержка чтения в 1 поток (T1Q1): 1 сетевой RTT + 1 чтение с диска.
+- Запись+fsync в 1 поток:
+  - С мгновенным сбросом: 2 RTT + 1 запись.
+  - С отложенным ("ленивым") сбросом: 4 RTT + 1 запись + 1 fsync.
+- Параллельное чтение: сумма IOPS всех дисков либо производительность сети, если в сеть упрётся раньше.
+- Параллельная запись: сумма IOPS всех дисков / число реплик / WA либо производительность сети, если в сеть упрётся раньше.
+
+При использовании кодов коррекции ошибок (EC):
+- Задержка чтения в 1 поток (T1Q1): 1.5 RTT + 1 чтение.
+- Запись+fsync в 1 поток:
+  - С мгновенным сбросом: 3.5 RTT + 1 чтение + 2 записи.
+  - С отложенным ("ленивым") сбросом: 5.5 RTT + 1 чтение + 2 записи + 2 fsync.
+- Под 0.5 на самом деле подразумевается (k-1)/k, где k - число дисков данных,
+  что означает, что дополнительное обращение по сети не нужно, когда операция
+  чтения обслуживается локально.
+- Параллельное чтение: сумма IOPS всех дисков либо производительность сети, если в сеть упрётся раньше.
+- Параллельная запись: сумма IOPS всех дисков / общее число дисков данных и чётности / WA либо производительность сети, если в сеть упрётся раньше.
+  Примечание: IOPS дисков в данном случае надо брать в смешанном режиме чтения/записи в пропорции, аналогичной формулам выше.
+
+WA (мультипликатор записи) для 4 КБ блоков в Vitastor обычно составляет 3-5:
+1. Запись метаданных в журнал
+2. Запись блока данных в журнал
+3. Запись метаданных в БД
+4. Ещё одна запись метаданных в журнал при использовании EC
+5. Запись блока данных на диск данных
+
+Если вы найдёте SSD, хорошо работающий с 512-байтными блоками данных (Optane?),
+то 1, 3 и 4 можно снизить до 512 байт (1/8 от размера данных) и получить WA всего 2.375.
+
+Кроме того, WA снижается при использовании отложенного/ленивого сброса при параллельной
+нагрузке, т.к. блоки журнала записываются на диск только когда они заполняются или явным
+образом запрашивается fsync.
+
+## Пример сравнения с Ceph
+
+Железо - 4 сервера, в каждом:
+- 6x SATA SSD Intel D3-4510 3.84 TB
+- 2x Xeon Gold 6242 (16 cores @ 2.8 GHz)
+- 384 GB RAM
+- 1x 25 GbE сетевая карта (Mellanox ConnectX-4 LX), подключённая к свитчу Juniper QFX5200
+
+Экономия энергии CPU отключена. В тестах и Vitastor, и Ceph развёрнуто по 2 OSD на 1 SSD.
+
+Все результаты ниже относятся к случайной нагрузке 4 КБ блоками (если явно не указано обратное).
+
+Производительность голых дисков:
+- T1Q1 запись ~27000 iops (задержка ~0.037ms)
+- T1Q1 чтение ~9800 iops (задержка ~0.101ms)
+- T1Q32 запись ~60000 iops
+- T1Q32 чтение ~81700 iops
+
+Ceph 15.2.4 (Bluestore):
+- T1Q1 запись ~1000 iops (задержка ~1ms)
+- T1Q1 чтение ~1750 iops (задержка ~0.57ms)
+- T8Q64 запись ~100000 iops, потребление CPU процессами OSD около 40 ядер на каждом сервере
+- T8Q64 чтение ~480000 iops, потребление CPU процессами OSD около 40 ядер на каждом сервере
+
+Тесты в 8 потоков проводились на 8 400GB RBD образах со всех хостов (с каждого хоста запускалось 2 процесса fio).
+Это нужно потому, что в Ceph несколько RBD-клиентов, пишущих в 1 образ, очень сильно замедляются.
+
+Настройки RocksDB и Bluestore в Ceph не менялись, единственным изменением было отключение cephx_sign_messages.
+
+На самом деле, результаты теста не такие уж и плохие для Ceph (могло быть хуже).
+Собственно говоря, эти серверы как раз хорошо сбалансированы для Ceph - 6 SATA SSD как раз
+утилизируют 25-гигабитную сеть, а без 2 мощных процессоров Ceph-у бы не хватило ядер,
+чтобы выдать пристойный результат. Собственно, что и показывает жор 40 ядер в процессе
+параллельного теста.
+
+Vitastor:
+- T1Q1 запись: 7087 iops (задержка 0.14ms)
+- T1Q1 чтение: 6838 iops (задержка 0.145ms)
+- T2Q64 запись: 162000 iops, потребление CPU - 3 ядра на каждом сервере
+- T8Q64 чтение: 895000 iops, потребление CPU - 4 ядра на каждом сервере
+- Линейная запись (4M T1Q32): 2800 МБ/с
+- Линейное чтение (4M T1Q32): 1500 МБ/с
+
+Тест на чтение в 8 потоков проводился на 1 большом образе (3.2 ТБ) со всех хостов (опять же, по 2 fio с каждого).
+В Vitastor никакой разницы между 1 образом и 8-ю нет. Естественно, примерно 1/4 запросов чтения
+в такой конфигурации, как и в тестах Ceph выше, обслуживалась с локальной машины. Если проводить
+тест так, чтобы все операции всегда обращались к первичным OSD по сети - тест сильнее упирался
+в сеть и результат составлял примерно 689000 iops.
+
+Настройки Vitastor: `--disable_data_fsync true --immediate_commit all --flusher_count 8
+  --disk_alignment 4096 --journal_block_size 4096 --meta_block_size 4096
+  --journal_no_same_sector_overwrites true --journal_sector_buffer_count 1024
+  --journal_size 16777216`.
+
+### EC/XOR 2+1
+
+Vitastor:
+- T1Q1 запись: 2808 iops (задержка ~0.355ms)
+- T1Q1 чтение: 6190 iops (задержка ~0.16ms)
+- T2Q64 запись: 85500 iops, потребление CPU - 3.4 ядра на каждом сервере
+- T8Q64 чтение: 812000 iops, потребление CPU - 4.7 ядра на каждом сервере
+- Линейная запись (4M T1Q32): 3200 МБ/с
+- Линейное чтение (4M T1Q32): 1800 МБ/с
+
+Ceph:
+- T1Q1 запись: 730 iops (задержка ~1.37ms latency)
+- T1Q1 чтение: 1500 iops с холодным кэшем метаданных (задержка ~0.66ms), 2300 iops через 2 минуты прогрева (задержка ~0.435ms)
+- T4Q128 запись (4 RBD images): 45300 iops, потребление CPU - 30 ядер на каждом сервере
+- T8Q64 чтение (4 RBD images): 278600 iops, потребление CPU - 40 ядер на каждом сервере
+- Линейная запись (4M T1Q32): 1950 МБ/с в пустой образ, 2500 МБ/с в заполненный образ
+- Линейное чтение (4M T1Q32): 2400 МБ/с
+
+### NBD
+
+NBD - на данный момент единственный способ монтировать Vitastor ядром Linux, но он
+приводит к дополнительным копированиям данных, поэтому немного ухудшает производительность,
+правда, в основном - линейную, а случайная затрагивается слабо.
+
+NBD расшифровывается как "сетевое блочное устройство", но на самом деле оно также
+работает просто как аналог FUSE для блочных устройств, то есть, представляет собой
+"блочное устройство в пространстве пользователя".
+
+Vitastor с однопоточной NBD прокси на том же стенде:
+- T1Q1 запись: 6000 iops (задержка 0.166ms)
+- T1Q1 чтение: 5518 iops (задержка 0.18ms)
+- T1Q128 запись: 94400 iops
+- T1Q128 чтение: 103000 iops
+- Линейная запись (4M T1Q128): 1266 МБ/с (в сравнении с 2800 МБ/с через fio)
+- Линейное чтение (4M T1Q128): 975 МБ/с (в сравнении с 1500 МБ/с через fio)
+
+## Установка
+
+### Debian
+
+- Добавьте ключ репозитория Vitastor:
+  `wget -q -O - https://vitastor.io/debian/pubkey | sudo apt-key add -`
+- Добавьте репозиторий Vitastor в /etc/apt/sources.list:
+  - Debian 11 (Bullseye/Sid): `deb https://vitastor.io/debian bullseye main`
+  - Debian 10 (Buster): `deb https://vitastor.io/debian buster main`
+- Для Debian 10 (Buster) также включите репозиторий backports:
+  `deb http://deb.debian.org/debian buster-backports main`
+- Установите пакеты: `apt update; apt install vitastor lp-solve etcd linux-image-amd64 qemu`
+
+### CentOS
+
+- Добавьте в систему репозиторий Vitastor:
+  - CentOS 7: `yum install https://vitastor.io/rpms/centos/7/vitastor-release-1.0-1.el7.noarch.rpm`
+  - CentOS 8: `dnf install https://vitastor.io/rpms/centos/8/vitastor-release-1.0-1.el8.noarch.rpm`
+- Включите EPEL: `yum/dnf install epel-release`
+- Включите дополнительные репозитории CentOS:
+  - CentOS 7: `yum install centos-release-scl`
+  - CentOS 8: `dnf install centos-release-advanced-virtualization`
+- Включите elrepo-kernel:
+  - CentOS 7: `yum install https://www.elrepo.org/elrepo-release-7.el7.elrepo.noarch.rpm`
+  - CentOS 8: `dnf install https://www.elrepo.org/elrepo-release-8.el8.elrepo.noarch.rpm`
+- Установите пакеты: `yum/dnf install vitastor lpsolve etcd kernel-ml qemu-kvm`
+
+### Установка из исходников
+
+- Установите ядро 5.4 или более новое, для поддержки io_uring. Желательно 5.8 или даже новее,
+  так как в 5.4 есть как минимум 1 известный баг, ведущий к зависанию с io_uring и контроллером HP SmartArray.
+- Установите liburing 0.4 или более новый и его заголовки.
+- Установите lp_solve.
+- Установите etcd. Внимание: вам нужна версия с исправлением отсюда: https://github.com/vitalif/etcd/,
+  из ветки release-3.4, так как в etcd есть баг, который [будет](https://github.com/etcd-io/etcd/pull/12402)
+  исправлен только в 3.4.15. Баг приводит к неспособности Vitastor запустить PG, когда их хотя бы 500 штук.
+- Установите node.js 10 или новее.
+- Установите gcc и g++ 8.x или новее.
+- Склонируйте данный репозиторий с подмодулями: `git clone https://yourcmc.ru/git/vitalif/vitastor/`.
+- Желательно пересобрать QEMU с патчем, который делает необязательным запуск через LD_PRELOAD.
+  См `qemu-*.*-vitastor.patch` - выберите версию, наиболее близкую вашей версии QEMU.
+- Установите QEMU 3.0 или новее, возьмите исходные коды установленного пакета, начните его пересборку,
+  через некоторое время остановите её и скопируйте следующие заголовки:
+   - `<qemu>/include` &rarr; `<vitastor>/qemu/include`
+   - Debian:
+      * Берите qemu из основного репозитория
+      * `<qemu>/b/qemu/config-host.h` &rarr; `<vitastor>/qemu/b/qemu/config-host.h`
+      * `<qemu>/b/qemu/qapi` &rarr; `<vitastor>/qemu/b/qemu/qapi`
+   - CentOS 8:
+      * Берите qemu из репозитория Advanced-Virtualization. Чтобы включить его, запустите
+        `yum install centos-release-advanced-virtualization.noarch` и далее `yum install qemu`
+      * `<qemu>/config-host.h` &rarr; `<vitastor>/qemu/b/qemu/config-host.h`
+      * Для QEMU 3.0+: `<qemu>/qapi` &rarr; `<vitastor>/qemu/b/qemu/qapi`
+      * Для QEMU 2.0+: `<qemu>/qapi-types.h` &rarr; `<vitastor>/qemu/b/qemu/qapi-types.h`
+   - `config-host.h` и `qapi` нужны, т.к. в них содержатся автогенерируемые заголовки
+- Установите fio 3.7 или новее, возьмите исходники пакета и сделайте на них симлинк с `<vitastor>/fio`.
+- Соберите и установите Vitastor командой `mkdir build && cd build && cmake .. && make -j8 && make install`.
+  Обратите внимание на переменную cmake `QEMU_PLUGINDIR` - под RHEL её нужно установить равной `qemu-kvm`.
+
+## Запуск
+
+Внимание: процедура пока что достаточно нетривиальная, задавать конфигурацию и смещения
+на диске нужно почти вручную. Это будет исправлено в ближайшем будущем.
+
+- Желательны SATA SSD или NVMe диски с конденсаторами (серверные SSD). Можно использовать и
+  десктопные SSD, включив режим отложенного fsync, но производительность однопоточной записи
+  в этом случае пострадает.
+- Быстрая сеть, минимум 10 гбит/с
+- Для наилучшей производительности нужно отключить энергосбережение CPU: `cpupower idle-set -D 0 && cpupower frequency-set -g performance`.
+- Пропишите нужные вам значения вверху файлов `/usr/lib/vitastor/mon/make-units.sh` и `/usr/lib/vitastor/mon/make-osd.sh`.
+- Создайте юниты systemd для etcd и мониторов: `/usr/lib/vitastor/mon/make-units.sh`
+- Создайте юниты для OSD: `/usr/lib/vitastor/mon/make-osd.sh /dev/disk/by-partuuid/XXX [/dev/disk/by-partuuid/YYY ...]`
+- Вы можете поменять параметры OSD в юнитах systemd. Смысл некоторых параметров:
+  - `disable_data_fsync 1` - отключает fsync, используется с SSD с конденсаторами.
+  - `immediate_commit all` - используется с SSD с конденсаторами.
+  - `disable_device_lock 1` - отключает блокировку файла устройства, нужно, только если вы запускаете
+    несколько OSD на одном блочном устройстве.
+  - `flusher_count 256` - "flusher" - микропоток, удаляющий старые данные из журнала.
+    Не волнуйтесь об этой настройке, 256 теперь достаточно практически всегда.
+  - `disk_alignment`, `journal_block_size`, `meta_block_size` следует установить равными размеру
+    внутреннего блока SSD. Это почти всегда 4096.
+  - `journal_no_same_sector_overwrites true` запрещает перезапись одного и того же сектора журнала подряд
+    много раз в процессе записи. Большинство (99%) SSD не нуждаются в данной опции. Однако выяснилось, что
+    диски, используемые на одном из тестовых стендов - Intel D3-S4510 - очень сильно не любят такую
+    перезапись, и для них была добавлена эта опция. Когда данный режим включён, также нужно поднимать
+    значение `journal_sector_buffer_count`, так как иначе Vitastor не хватит буферов для записи в журнал.
+- Запустите все etcd: `systemctl start etcd`
+- Создайте глобальную конфигурацию в etcd: `etcdctl --endpoints=... put /vitastor/config/global '{"immediate_commit":"all"}'`
+  (если все ваши диски - серверные с конденсаторами).
+- Создайте пулы: `etcdctl --endpoints=... put /vitastor/config/pools '{"1":{"name":"testpool","scheme":"replicated","pg_size":2,"pg_minsize":1,"pg_count":256,"failure_domain":"host"}}'`.
+  Для jerasure EC-пулов конфигурация должна выглядеть так: `2:{"name":"ecpool","scheme":"jerasure","pg_size":4,"parity_chunks":2,"pg_minsize":2,"pg_count":256,"failure_domain":"host"}`.
+- Запустите все OSD: `systemctl start vitastor.target`
+- Ваш кластер должен быть готов - один из мониторов должен уже сконфигурировать PG, а OSD должны запустить их.
+- Вы можете проверить состояние PG прямо в etcd: `etcdctl --endpoints=... get --prefix /vitastor/pg/state`. Все PG должны быть 'active'.
+- Пример команды для запуска тестов: `fio -thread -ioengine=libfio_vitastor.so -name=test -bs=4M -direct=1 -iodepth=16 -rw=write -etcd=10.115.0.10:2379/v3 -pool=1 -inode=1 -size=400G`.
+- Пример команды для заливки образа ВМ в vitastor через qemu-img:
+  ```
+  qemu-img convert -f qcow2 debian10.qcow2 -p -O raw 'vitastor:etcd_host=10.115.0.10\:2379/v3:pool=1:inode=1:size=2147483648'
+  ```
+  Если вы используете немодифицированный QEMU, данной команде потребуется переменная окружения `LD_PRELOAD=/usr/lib/x86_64-linux-gnu/qemu/block-vitastor.so`.
+- Пример команды запуска QEMU:
+  ```
+  qemu-system-x86_64 -enable-kvm -m 1024
+    -drive 'file=vitastor:etcd_host=10.115.0.10\:2379/v3:pool=1:inode=1:size=2147483648',format=raw,if=none,id=drive-virtio-disk0,cache=none
+    -device virtio-blk-pci,scsi=off,bus=pci.0,addr=0x5,drive=drive-virtio-disk0,id=virtio-disk0,bootindex=1,write-cache=off,physical_block_size=4096,logical_block_size=512
+    -vnc 0.0.0.0:0
+  ```
+- Пример команды удаления образа (инода) из Vitastor:
+  ```
+  vitastor-rm --etcd_address 10.115.0.10:2379/v3 --pool 1 --inode 1 --parallel_osds 16 --iodepth 32
+  ```
+
+## Известные проблемы
+
+- Запросы удаления объектов могут в данный момент приводить к "неполным" объектам в EC-пулах,
+  если в процессе удаления произойдут отказы OSD или серверов, потому что правильная обработка
+  запросов удаления в кластере должна быть "трёхфазной", а это пока не реализовано. Если вы
+  столкнётесь с такой ситуацией, просто повторите запрос удаления.
+
+## Принципы реализации
+
+- Я люблю архитектурно простые решения. Vitastor проектируется именно так и я намерен
+  и далее следовать данному принципу.
+- Если вы пришли сюда за идеальным кодом на C++, вы, вероятно, не по адресу. "Общепринятые"
+  практики написания C++ кода меня не очень волнуют, так как зачастую, опять-таки, ведут к
+  излишним усложнениям и код получается красивый... но медленный.
+- По той же причине в коде иногда можно встретить велосипеды типа собственного упрощённого
+  HTTP-клиента для работы с etcd. Зато эти велосипеды маленькие и компактные и не требуют
+  использования десятка внешних библиотек.
+- node.js для монитора - не случайный выбор. Он очень быстрый, имеет встроенную событийную
+  машину, приятный нейтральный C-подобный язык программирования и развитую инфраструктуру.
+
+## Автор и лицензия
+
+Автор: Виталий Филиппов (vitalif [at] yourcmc.ru), 2019+
+
+Заходите в Telegram-чат Vitastor: https://t.me/vitastor
+
+Лицензия: VNPL 1.1 на серверный код и двойная VNPL 1.1 + GPL 2.0+ на клиентский.
+
+VNPL - "сетевой копилефт", собственная свободная копилефт-лицензия
+Vitastor Network Public License 1.1, основанная на GNU GPL 3.0 с дополнительным
+условием "Сетевого взаимодействия", требующим распространять все программы,
+специально разработанные для использования вместе с Vitastor и взаимодействующие
+с ним по сети, под лицензией VNPL или под любой другой свободной лицензией.
+
+Идея VNPL - расширение действия копилефта не только на модули, явным образом
+связываемые с кодом Vitastor, но также на модули, оформленные в виде микросервисов
+и взаимодействующие с ним по сети.
+
+Таким образом, если вы хотите построить на основе Vitastor сервис, содержаший
+компоненты с закрытым кодом, взаимодействующие с Vitastor, вам нужна коммерческая
+лицензия от автора 😀.
+
+На Windows и любое другое ПО, не разработанное *специально* для использования
+вместе с Vitastor, никакие ограничения не накладываются.
+
+Клиентские библиотеки распространяются на условиях двойной лицензии VNPL 1.0
+и также на условиях GNU GPL 2.0 или более поздней версии. Так сделано в целях
+совместимости с таким ПО, как QEMU и fio.
+
+Вы можете найти полный текст VNPL 1.1 в файле [VNPL-1.1.txt](VNPL-1.1.txt),
+а GPL 2.0 в файле [GPL-2.0.txt](GPL-2.0.txt).

README.md

@@ -1,5 +1,7 @@
 ## Vitastor
 
+[Читать на русском](README-ru.md)
+
 ## The Idea
 
 Make Software-Defined Block Storage Great Again.
@@ -34,16 +36,16 @@ breaking changes in the future. However, the following is implemented:
 - NBD proxy for kernel mounts
 - Inode removal tool (vitastor-rm)
 - Packaging for Debian and CentOS
+- Per-inode I/O and space usage statistics
+- Inode metadata storage in etcd
+- Snapshots and copy-on-write image clones
 
 ## Roadmap
 
-- OSD creation tool (OSDs currently have to be created by hand)
+- Better OSD creation and auto-start tools
 - Other administrative tools
-- Per-inode I/O and space usage statistics
+- Plugins for OpenStack, Kubernetes, OpenNebula, Proxmox and other cloud systems
-- Proxmox and OpenNebula plugins
 - iSCSI proxy
-- Inode metadata storage in etcd
-- Snapshots and copy-on-write image clones
 - Operation timeouts and better failure detection
 - Scrubbing without checksums (verification of replicas)
 - Checksums
@@ -291,7 +293,7 @@ Vitastor with single-thread NBD on the same hardware:
   - Debian 10 (Buster): `deb https://vitastor.io/debian buster main`
 - For Debian 10 (Buster) also enable backports repository:
   `deb http://deb.debian.org/debian buster-backports main`
-- Install packages: `apt update; apt install vitastor lp-solve etcd linux-image-amd64`
+- Install packages: `apt update; apt install vitastor lp-solve etcd linux-image-amd64 qemu`
 
 ### CentOS
 
@@ -395,13 +397,15 @@ and calculate disk offsets almost by hand. This will be fixed in near future.
 
 ## Known Problems
 
-- Object deletion requests may currently lead to 'incomplete' objects if your OSDs crash during
+- Object deletion requests may currently lead to 'incomplete' objects in EC pools
-  deletion because proper handling of object cleanup in a cluster should be "three-phase"
+  if your OSDs crash during deletion because proper handling of object cleanup
-  and it's currently not implemented. Just to repeat the removal again in this case.
+  in a cluster should be "three-phase" and it's currently not implemented.
+  Just repeat the removal request again in this case.
 
 ## Implementation Principles
 
-- I like simple and stupid solutions, so expect Vitastor to stay simple.
+- I like architecturally simple solutions. Vitastor is and will always be designed
+  exactly like that.
 - I also like reinventing the wheel to some extent, like writing my own HTTP client
   for etcd interaction instead of using prebuilt libraries, because in this case
   I'm confident about what my code does and what it doesn't do.
@@ -416,7 +420,7 @@ and calculate disk offsets almost by hand. This will be fixed in near future.
 
 Copyright (c) Vitaliy Filippov (vitalif [at] yourcmc.ru), 2019+
 
-You can also find me in the Russian Telegram Ceph chat: https://t.me/ceph_ru
+Join Vitastor Telegram Chat: https://t.me/vitastor
 
 All server-side code (OSD, Monitor and so on) is licensed under the terms of
 Vitastor Network Public License 1.1 (VNPL 1.1), a copyleft license based on

mon/merge.js

@@ -0,0 +1,23 @@
+const fsp = require('fs').promises;
+
+async function merge(file1, file2, out)
+{
+    if (!out)
+    {
+        console.error('USAGE: nodejs merge.js layer1 layer2 output');
+        process.exit();
+    }
+    const layer1 = await fsp.readFile(file1);
+    const layer2 = await fsp.readFile(file2);
+    const zero = Buffer.alloc(4096);
+    for (let i = 0; i < layer2.length; i += 4096)
+    {
+        if (zero.compare(layer2, i, i+4096) != 0)
+        {
+            layer2.copy(layer1, i, i, i+4096);
+        }
+    }
+    await fsp.writeFile(out, layer1);
+}
+
+merge(process.argv[2], process.argv[3], process.argv[4]);

mon/mon.js

@@ -24,13 +24,17 @@ const etcd_allow = new RegExp('^'+[
     'config/pools',
     'config/osd/[1-9]\\d*',
     'config/pgs',
+    'config/inode/[1-9]\\d*/[1-9]\\d*',
     'osd/state/[1-9]\\d*',
     'osd/stats/[1-9]\\d*',
+    'osd/inodestats/[1-9]\\d*',
+    'osd/space/[1-9]\\d*',
     'mon/master',
     'pg/state/[1-9]\\d*/[1-9]\\d*',
     'pg/stats/[1-9]\\d*/[1-9]\\d*',
     'pg/history/[1-9]\\d*/[1-9]\\d*',
     'history/last_clean_pgs',
+    'inode/stats/[1-9]\\d*',
     'stats',
 ].join('$|^')+'$');
 
@@ -140,6 +144,18 @@ const etcd_tree = {
             }
         }, */
         pgs: {},
+        /* inode: {
+            <pool_id>: {
+                <inode_t>: {
+                    name: string,
+                    size?: uint64_t, // bytes
+                    parent_pool?: <pool_id>,
+                    parent_id?: <inode_t>,
+                    readonly?: boolean,
+                }
+            }
+        }, */
+        inode: {},
     },
     osd: {
         state: {
@@ -171,6 +187,18 @@ const etcd_tree = {
                 },
             }, */
         },
+        inodestats: {
+            /* <inode_t>: {
+                read: { count: uint64_t, usec: uint64_t, bytes: uint64_t },
+                write: { count: uint64_t, usec: uint64_t, bytes: uint64_t },
+                delete: { count: uint64_t, usec: uint64_t, bytes: uint64_t },
+            }, */
+        },
+        space: {
+            /* <osd_num_t>: {
+                <inode_t>: uint64_t, // bytes
+            }, */
+        },
     },
     mon: {
         master: {
@@ -210,6 +238,16 @@ const etcd_tree = {
             }, */
         },
     },
+    inode: {
+        stats: {
+            /* <inode_t>: {
+                raw_used: uint64_t, // raw used bytes on OSDs
+                read: { count: uint64_t, usec: uint64_t, bytes: uint64_t },
+                write: { count: uint64_t, usec: uint64_t, bytes: uint64_t },
+                delete: { count: uint64_t, usec: uint64_t, bytes: uint64_t },
+            }, */
+        },
+    },
     stats: {
         /* op_stats: {
             <string>: { count: uint64_t, usec: uint64_t, bytes: uint64_t },
@@ -394,7 +432,7 @@ class Mon
                 {
                     this.parse_kv(e.kv);
                     const key = e.kv.key.substr(this.etcd_prefix.length);
-                    if (key.substr(0, 11) == '/osd/stats/' || key.substr(0, 10) == '/pg/stats/')
+                    if (key.substr(0, 11) == '/osd/stats/' || key.substr(0, 10) == '/pg/stats/' || key.substr(0, 16) == '/osd/inodestats/')
                     {
                         stats_changed = true;
                     }
@@ -402,7 +440,7 @@ class Mon
                     {
                         pg_states_changed = true;
                     }
-                    else if (key != '/stats')
+                    else if (key != '/stats' && key.substr(0, 13) != '/inode/stats/')
                     {
                         changed = true;
                     }
@@ -1067,8 +1105,6 @@ class Mon
 
     sum_stats()
     {
-        let overflow = false;
-        this.prev_stats = this.prev_stats || { op_stats: {}, subop_stats: {}, recovery_stats: {} };
         const op_stats = {}, subop_stats = {}, recovery_stats = {};
         for (const osd in this.state.osd.stats)
         {
@@ -1093,52 +1129,11 @@ class Mon
                 recovery_stats[op].bytes += BigInt(st.recovery_stats[op].bytes||0);
             }
         }
-        for (const op in op_stats)
+        return { op_stats, subop_stats, recovery_stats };
-        {
-            if (op_stats[op].count >= 0x10000000000000000n)
-            {
-                if (!this.prev_stats.op_stats[op])
-                {
-                    overflow = true;
     }
-                else
+
+    sum_object_counts()
     {
-                    op_stats[op].count -= this.prev_stats.op_stats[op].count;
-                    op_stats[op].usec -= this.prev_stats.op_stats[op].usec;
-                    op_stats[op].bytes -= this.prev_stats.op_stats[op].bytes;
-                }
-            }
-        }
-        for (const op in subop_stats)
-        {
-            if (subop_stats[op].count >= 0x10000000000000000n)
-            {
-                if (!this.prev_stats.subop_stats[op])
-                {
-                    overflow = true;
-                }
-                else
-                {
-                    subop_stats[op].count -= this.prev_stats.subop_stats[op].count;
-                    subop_stats[op].usec -= this.prev_stats.subop_stats[op].usec;
-                }
-            }
-        }
-        for (const op in recovery_stats)
-        {
-            if (recovery_stats[op].count >= 0x10000000000000000n)
-            {
-                if (!this.prev_stats.recovery_stats[op])
-                {
-                    overflow = true;
-                }
-                else
-                {
-                    recovery_stats[op].count -= this.prev_stats.recovery_stats[op].count;
-                    recovery_stats[op].bytes -= this.prev_stats.recovery_stats[op].bytes;
-                }
-            }
-        }
         const object_counts = { object: 0n, clean: 0n, misplaced: 0n, degraded: 0n, incomplete: 0n };
         for (const pool_id in this.state.pg.stats)
         {
@@ -1157,36 +1152,112 @@ class Mon
                 }
             }
         }
-        return (this.prev_stats = { overflow, op_stats, subop_stats, recovery_stats, object_counts });
+        return object_counts;
+    }
+
+    sum_inode_stats()
+    {
+        const inode_stats = {};
+        const inode_stub = () => ({
+            raw_used: 0n,
+            read: { count: 0n, usec: 0n, bytes: 0n },
+            write: { count: 0n, usec: 0n, bytes: 0n },
+            delete: { count: 0n, usec: 0n, bytes: 0n },
+        });
+        for (const osd_num in this.state.osd.space)
+        {
+            for (const inode_num in this.state.osd.space[osd_num])
+            {
+                inode_stats[inode_num] = inode_stats[inode_num] || inode_stub();
+                inode_stats[inode_num].raw_used += BigInt(this.state.osd.space[osd_num][inode_num]||0);
+            }
+        }
+        for (const osd_num in this.state.osd.inodestats)
+        {
+            const ist = this.state.osd.inodestats[osd_num];
+            for (const inode_num in ist)
+            {
+                inode_stats[inode_num] = inode_stats[inode_num] || inode_stub();
+                for (const op of [ 'read', 'write', 'delete' ])
+                {
+                    inode_stats[inode_num][op].count += BigInt(ist[inode_num][op].count||0);
+                    inode_stats[inode_num][op].usec += BigInt(ist[inode_num][op].usec||0);
+                    inode_stats[inode_num][op].bytes += BigInt(ist[inode_num][op].bytes||0);
+                }
+            }
+        }
+        return inode_stats;
+    }
+
+    fix_stat_overflows(obj, scratch)
+    {
+        for (const k in obj)
+        {
+            if (typeof obj[k] == 'bigint')
+            {
+                if (obj[k] >= 0x10000000000000000n)
+                {
+                    if (scratch[k])
+                    {
+                        for (const k2 in scratch)
+                        {
+                            obj[k2] -= scratch[k2];
+                            scratch[k2] = 0n;
+                        }
+                    }
+                    else
+                    {
+                        for (const k2 in obj)
+                        {
+                            scratch[k2] = obj[k2];
+                        }
+                    }
+                }
+            }
+            else if (typeof obj[k] == 'object')
+            {
+                this.fix_stat_overflows(obj[k], scratch[k] = (scratch[k] || {}));
+            }
+        }
+    }
+
+    serialize_bigints(obj)
+    {
+        for (const k in obj)
+        {
+            if (typeof obj[k] == 'bigint')
+            {
+                obj[k] = ''+obj[k];
+            }
+            else if (typeof obj[k] == 'object')
+            {
+                this.serialize_bigints(obj[k]);
+            }
+        }
     }
 
     async update_total_stats()
     {
+        const txn = [];
         const stats = this.sum_stats();
-        if (!stats.overflow)
+        const object_counts = this.sum_object_counts();
+        const inode_stats = this.sum_inode_stats();
+        this.fix_stat_overflows(stats, (this.prev_stats = this.prev_stats || {}));
+        this.fix_stat_overflows(inode_stats, (this.prev_inode_stats = this.prev_inode_stats || {}));
+        stats.object_counts = object_counts;
+        this.serialize_bigints(stats);
+        this.serialize_bigints(inode_stats);
+        txn.push({ requestPut: { key: b64(this.etcd_prefix+'/stats'), value: b64(JSON.stringify(stats)) } });
+        for (const inode_num in inode_stats)
         {
-            // Convert to strings, serialize and save
+            txn.push({ requestPut: {
-            const ser = {};
+                key: b64(this.etcd_prefix+'/inode/stats/'+inode_num),
-            for (const st of [ 'op_stats', 'subop_stats', 'recovery_stats' ])
+                value: b64(JSON.stringify(inode_stats[inode_num])),
-            {
+            } });
-                ser[st] = {};
-                for (const op in stats[st])
-                {
-                    ser[st][op] = {};
-                    for (const k in stats[st][op])
-                    {
-                        ser[st][op][k] = ''+stats[st][op][k];
         }
-                }
+        if (txn.length)
-            }
-            ser.object_counts = {};
-            for (const k in stats.object_counts)
         {
-                ser.object_counts[k] = ''+stats.object_counts[k];
+            await this.etcd_call('/kv/txn', { success: txn }, this.config.etcd_mon_timeout, 0);
-            }
-            await this.etcd_call('/kv/txn', {
-                success: [ { requestPut: { key: b64(this.etcd_prefix+'/stats'), value: b64(JSON.stringify(ser)) } } ],
-            }, this.config.etcd_mon_timeout, 0);
         }
     }
 

src/allocator.cpp

@@ -127,3 +127,35 @@ uint64_t allocator::get_free_count()
 {
     return free;
 }
+
+void bitmap_set(void *bitmap, uint64_t start, uint64_t len, uint64_t bitmap_granularity)
+{
+    if (start == 0)
+    {
+        if (len == 32*bitmap_granularity)
+        {
+            *((uint32_t*)bitmap) = UINT32_MAX;
+            return;
+        }
+        else if (len == 64*bitmap_granularity)
+        {
+            *((uint64_t*)bitmap) = UINT64_MAX;
+            return;
+        }
+    }
+    unsigned bit_start = start / bitmap_granularity;
+    unsigned bit_end = ((start + len) + bitmap_granularity - 1) / bitmap_granularity;
+    while (bit_start < bit_end)
+    {
+        if (!(bit_start & 7) && bit_end >= bit_start+8)
+        {
+            ((uint8_t*)bitmap)[bit_start / 8] = UINT8_MAX;
+            bit_start += 8;
+        }
+        else
+        {
+            ((uint8_t*)bitmap)[bit_start / 8] |= 1 << (bit_start % 8);
+            bit_start++;
+        }
+    }
+}

src/allocator.h

@@ -20,3 +20,5 @@ public:
     uint64_t find_free();
     uint64_t get_free_count();
 };
+
+void bitmap_set(void *bitmap, uint64_t start, uint64_t len, uint64_t bitmap_granularity);

src/blockstore.cpp

@@ -43,6 +43,11 @@ std::unordered_map<object_id, uint64_t> & blockstore_t::get_unstable_writes()
     return impl->unstable_writes;
 }
 
+std::map<uint64_t, uint64_t> & blockstore_t::get_inode_space_stats()
+{
+    return impl->inode_space_stats;
+}
+
 uint32_t blockstore_t::get_block_size()
 {
     return impl->get_block_size();
@@ -58,7 +63,7 @@ uint64_t blockstore_t::get_free_block_count()
     return impl->get_free_block_count();
 }
 
-uint32_t blockstore_t::get_disk_alignment()
+uint32_t blockstore_t::get_bitmap_granularity()
 {
-    return impl->get_disk_alignment();
+    return impl->get_bitmap_granularity();
 }

src/blockstore.h

@@ -27,6 +27,7 @@
 #define DEFAULT_ORDER 17
 #define MIN_BLOCK_SIZE 4*1024
 #define MAX_BLOCK_SIZE 128*1024*1024
+#define DEFAULT_BITMAP_GRANULARITY 4096
 
 #define BS_OP_MIN 1
 #define BS_OP_READ 1
@@ -64,6 +65,8 @@ Input:
 - offset, len = offset and length within object. length may be zero, in that case
   read operation only returns the version / write operation only bumps the version
 - buf = pre-allocated buffer for data (read) / with data (write). may be NULL if len == 0.
+- bitmap = pointer to the new 'external' object bitmap data. Its part which is respective to the
+  write request is copied into the metadata area bitwise and stored there.
 
 Output:
 - retval = number of bytes actually read/written or negative error number (-EINVAL or -ENOSPC)
@@ -141,6 +144,7 @@ struct blockstore_op_t
     uint32_t offset;
     uint32_t len;
     void *buf;
+    void *bitmap;
     int retval;
 
     uint8_t private_data[BS_OP_PRIVATE_DATA_SIZE];
@@ -178,10 +182,13 @@ public:
     // Unstable writes are added here (map of object_id -> version)
     std::unordered_map<object_id, uint64_t> & get_unstable_writes();
 
+    // Get per-inode space usage statistics
+    std::map<uint64_t, uint64_t> & get_inode_space_stats();
+
     // FIXME rename to object_size
     uint32_t get_block_size();
     uint64_t get_block_count();
     uint64_t get_free_block_count();
 
-    uint32_t get_disk_alignment();
+    uint32_t get_bitmap_granularity();
 };

src/blockstore_flush.cpp

@@ -426,18 +426,18 @@ resume_1:
         {
             new_clean_bitmap = (bs->inmemory_meta
                 ? meta_new.buf + meta_new.pos*bs->clean_entry_size + sizeof(clean_disk_entry)
-                : bs->clean_bitmap + (clean_loc >> bs->block_order)*bs->clean_entry_bitmap_size);
+                : bs->clean_bitmap + (clean_loc >> bs->block_order)*(2*bs->clean_entry_bitmap_size));
             if (clean_init_bitmap)
             {
                 memset(new_clean_bitmap, 0, bs->clean_entry_bitmap_size);
-                bitmap_set(new_clean_bitmap, clean_bitmap_offset, clean_bitmap_len);
+                bitmap_set(new_clean_bitmap, clean_bitmap_offset, clean_bitmap_len, bs->bitmap_granularity);
             }
         }
         for (it = v.begin(); it != v.end(); it++)
         {
             if (new_clean_bitmap)
             {
-                bitmap_set(new_clean_bitmap, it->offset, it->len);
+                bitmap_set(new_clean_bitmap, it->offset, it->len, bs->bitmap_granularity);
             }
             await_sqe(4);
             data->iov = (struct iovec){ it->buf, (size_t)it->len };
@@ -471,6 +471,7 @@ resume_1:
                 wait_state = 5;
                 return false;
             }
+            // zero out old metadata entry
             memset(meta_old.buf + meta_old.pos*bs->clean_entry_size, 0, bs->clean_entry_size);
             await_sqe(15);
             data->iov = (struct iovec){ meta_old.buf, bs->meta_block_size };
@@ -482,6 +483,7 @@ resume_1:
         }
         if (has_delete)
         {
+            // zero out new metadata entry
             memset(meta_new.buf + meta_new.pos*bs->clean_entry_size, 0, bs->clean_entry_size);
         }
         else
@@ -499,6 +501,12 @@ resume_1:
             {
                 memcpy(&new_entry->bitmap, new_clean_bitmap, bs->clean_entry_bitmap_size);
             }
+            // copy latest external bitmap/attributes
+            if (bs->clean_entry_bitmap_size)
+            {
+                void *bmp_ptr = bs->clean_entry_bitmap_size > sizeof(void*) ? dirty_end->second.bitmap : &dirty_end->second.bitmap;
+                memcpy((void*)(new_entry+1) + bs->clean_entry_bitmap_size, bmp_ptr, bs->clean_entry_bitmap_size);
+            }
         }
         await_sqe(6);
         data->iov = (struct iovec){ meta_new.buf, bs->meta_block_size };
@@ -861,35 +869,3 @@ bool journal_flusher_co::fsync_batch(bool fsync_meta, int wait_base)
     }
     return true;
 }
-
-void journal_flusher_co::bitmap_set(void *bitmap, uint64_t start, uint64_t len)
-{
-    if (start == 0)
-    {
-        if (len == 32*bs->bitmap_granularity)
-        {
-            *((uint32_t*)bitmap) = UINT32_MAX;
-            return;
-        }
-        else if (len == 64*bs->bitmap_granularity)
-        {
-            *((uint64_t*)bitmap) = UINT64_MAX;
-            return;
-        }
-    }
-    unsigned bit_start = start / bs->bitmap_granularity;
-    unsigned bit_end = ((start + len) + bs->bitmap_granularity - 1) / bs->bitmap_granularity;
-    while (bit_start < bit_end)
-    {
-        if (!(bit_start & 7) && bit_end >= bit_start+8)
-        {
-            ((uint8_t*)bitmap)[bit_start / 8] = UINT8_MAX;
-            bit_start += 8;
-        }
-        else
-        {
-            ((uint8_t*)bitmap)[bit_start / 8] |= 1 << (bit_start % 8);
-            bit_start++;
-        }
-    }
-}

src/blockstore_flush.h

@@ -69,7 +69,6 @@ class journal_flusher_co
     bool modify_meta_read(uint64_t meta_loc, flusher_meta_write_t &wr, int wait_base);
     void update_clean_db();
     bool fsync_batch(bool fsync_meta, int wait_base);
-    void bitmap_set(void *bitmap, uint64_t start, uint64_t len);
 public:
     journal_flusher_co();
     bool loop();

src/blockstore_impl.cpp

@@ -10,9 +10,9 @@ blockstore_impl_t::blockstore_impl_t(blockstore_config_t & config, ring_loop_t *
     ring_consumer.loop = [this]() { loop(); };
     ringloop->register_consumer(&ring_consumer);
     initialized = 0;
-    zero_object = (uint8_t*)memalign_or_die(MEM_ALIGNMENT, block_size);
     data_fd = meta_fd = journal.fd = -1;
     parse_config(config);
+    zero_object = (uint8_t*)memalign_or_die(MEM_ALIGNMENT, block_size);
     try
     {
         open_data();

src/blockstore_impl.h

@@ -77,7 +77,8 @@
 
 #include "blockstore_journal.h"
 
-// 24 bytes + block bitmap per "clean" entry on disk with fixed metadata tables
+// 32 bytes = 24 bytes + block bitmap (4 bytes by default) + external attributes (also bitmap, 4 bytes by default)
+// per "clean" entry on disk with fixed metadata tables
 // FIXME: maybe add crc32's to metadata
 struct __attribute__((__packed__)) clean_disk_entry
 {
@@ -93,7 +94,7 @@ struct __attribute__((__packed__)) clean_entry
     uint64_t location;
 };
 
-// 56 = 24 + 32 bytes per dirty entry in memory (obj_ver_id => dirty_entry)
+// 64 = 24 + 40 bytes per dirty entry in memory (obj_ver_id => dirty_entry)
 struct __attribute__((__packed__)) dirty_entry
 {
     uint32_t state;
@@ -102,6 +103,7 @@ struct __attribute__((__packed__)) dirty_entry
     uint32_t offset;   // data offset within object (stripe)
     uint32_t len;      // data length
     uint64_t journal_sector; // journal sector used for this entry
+    void* bitmap;   // either external bitmap itself when it fits, or a pointer to it when it doesn't
 };
 
 // - Sync must be submitted after previous writes/deletes (not before!)
@@ -249,6 +251,7 @@ class blockstore_impl_t
     void open_data();
     void open_meta();
     void open_journal();
+    uint8_t* get_clean_entry_bitmap(uint64_t block_loc, int offset);
 
     // Asynchronous init
     int initialized;
@@ -323,8 +326,11 @@ public:
     // Unstable writes are added here (map of object_id -> version)
     std::unordered_map<object_id, uint64_t> unstable_writes;
 
+    // Space usage statistics
+    std::map<uint64_t, uint64_t> inode_space_stats;
+
     inline uint32_t get_block_size() { return block_size; }
     inline uint64_t get_block_count() { return block_count; }
     inline uint64_t get_free_block_count() { return data_alloc->get_free_count(); }
-    inline uint32_t get_disk_alignment() { return disk_alignment; }
+    inline uint32_t get_bitmap_granularity() { return disk_alignment; }
 };

src/blockstore_init.cpp

@@ -100,7 +100,7 @@ void blockstore_init_meta::handle_entries(void* entries, unsigned count, int blo
         clean_disk_entry *entry = (clean_disk_entry*)(entries + i*bs->clean_entry_size);
         if (!bs->inmemory_meta && bs->clean_entry_bitmap_size)
         {
-            memcpy(bs->clean_bitmap + (done_cnt+i)*bs->clean_entry_bitmap_size, &entry->bitmap, bs->clean_entry_bitmap_size);
+            memcpy(bs->clean_bitmap + (done_cnt+i)*2*bs->clean_entry_bitmap_size, &entry->bitmap, 2*bs->clean_entry_bitmap_size);
         }
         if (entry->oid.inode > 0)
         {
@@ -115,6 +115,10 @@ void blockstore_init_meta::handle_entries(void* entries, unsigned count, int blo
 #endif
                     bs->data_alloc->set(clean_it->second.location >> block_order, false);
                 }
+                else
+                {
+                    bs->inode_space_stats[entry->oid.inode] += bs->block_size;
+                }
                 entries_loaded++;
 #ifdef BLOCKSTORE_DEBUG
                 printf("Allocate block (clean entry) %lu: %lx:%lx v%lu\n", done_cnt+i, entry->oid.inode, entry->oid.stripe, entry->version);
@@ -530,6 +534,21 @@ int blockstore_init_journal::handle_journal_part(void *buf, uint64_t done_pos, u
                         .oid = je->small_write.oid,
                         .version = je->small_write.version,
                     };
+                    void *bmp = (void*)je + sizeof(journal_entry_small_write);
+                    if (bs->clean_entry_bitmap_size <= sizeof(void*))
+                    {
+                        memcpy(&bmp, bmp, bs->clean_entry_bitmap_size);
+                    }
+                    else if (!bs->journal.inmemory)
+                    {
+                        // FIXME Using large blockstore objects and not keeping journal in memory
+                        // will result in a lot of small allocations for entry bitmaps. This can
+                        // only be fixed by using a patched map with dynamic entry size, but not
+                        // the btree_map, because it doesn't keep iterators valid all the time.
+                        void *bmp_cp = malloc_or_die(bs->clean_entry_bitmap_size);
+                        memcpy(bmp_cp, bmp, bs->clean_entry_bitmap_size);
+                        bmp = bmp_cp;
+                    }
                     bs->dirty_db.emplace(ov, (dirty_entry){
                         .state = (BS_ST_SMALL_WRITE | BS_ST_SYNCED),
                         .flags = 0,
@@ -537,6 +556,7 @@ int blockstore_init_journal::handle_journal_part(void *buf, uint64_t done_pos, u
                         .offset = je->small_write.offset,
                         .len = je->small_write.len,
                         .journal_sector = proc_pos,
+                        .bitmap = bmp,
                     });
                     bs->journal.used_sectors[proc_pos]++;
 #ifdef BLOCKSTORE_DEBUG
@@ -616,6 +636,21 @@ int blockstore_init_journal::handle_journal_part(void *buf, uint64_t done_pos, u
                         .oid = je->big_write.oid,
                         .version = je->big_write.version,
                     };
+                    void *bmp = (void*)je + sizeof(journal_entry_big_write);
+                    if (bs->clean_entry_bitmap_size <= sizeof(void*))
+                    {
+                        memcpy(&bmp, bmp, bs->clean_entry_bitmap_size);
+                    }
+                    else if (!bs->journal.inmemory)
+                    {
+                        // FIXME Using large blockstore objects and not keeping journal in memory
+                        // will result in a lot of small allocations for entry bitmaps. This can
+                        // only be fixed by using a patched map with dynamic entry size, but not
+                        // the btree_map, because it doesn't keep iterators valid all the time.
+                        void *bmp_cp = malloc_or_die(bs->clean_entry_bitmap_size);
+                        memcpy(bmp_cp, bmp, bs->clean_entry_bitmap_size);
+                        bmp = bmp_cp;
+                    }
                     bs->dirty_db.emplace(ov, (dirty_entry){
                         .state = (BS_ST_BIG_WRITE | BS_ST_SYNCED),
                         .flags = 0,
@@ -623,6 +658,7 @@ int blockstore_init_journal::handle_journal_part(void *buf, uint64_t done_pos, u
                         .offset = je->big_write.offset,
                         .len = je->big_write.len,
                         .journal_sector = proc_pos,
+                        .bitmap = bmp,
                     });
 #ifdef BLOCKSTORE_DEBUG
                     printf("Allocate block %lu\n", je->big_write.location >> bs->block_order);
@@ -673,7 +709,7 @@ int blockstore_init_journal::handle_journal_part(void *buf, uint64_t done_pos, u
                 printf("je_delete oid=%lx:%lx ver=%lu\n", je->del.oid.inode, je->del.oid.stripe, je->del.version);
 #endif
                 auto clean_it = bs->clean_db.find(je->del.oid);
-                if (clean_it == bs->clean_db.end() ||
+                if (clean_it != bs->clean_db.end() &&
                     clean_it->second.version < je->del.version)
                 {
                     // oid, version

src/blockstore_journal.h

@@ -54,6 +54,9 @@ struct __attribute__((__packed__)) journal_entry_small_write
     // data_offset is its offset within journal
     uint64_t data_offset;
     uint32_t crc32_data;
+    // small_write and big_write entries are followed by the "external" bitmap
+    // its size is dynamic and included in journal entry's <size> field
+    uint8_t bitmap[];
 };
 
 struct __attribute__((__packed__)) journal_entry_big_write
@@ -68,6 +71,9 @@ struct __attribute__((__packed__)) journal_entry_big_write
     uint32_t offset;
     uint32_t len;
     uint64_t location;
+    // small_write and big_write entries are followed by the "external" bitmap
+    // its size is dynamic and included in journal entry's <size> field
+    uint8_t bitmap[];
 };
 
 struct __attribute__((__packed__)) journal_entry_stable

src/blockstore_open.cpp

@@ -94,7 +94,7 @@ void blockstore_impl_t::parse_config(blockstore_config_t & config)
     }
     else if (disk_alignment % MEM_ALIGNMENT)
     {
-        throw std::runtime_error("disk_alingment must be a multiple of "+std::to_string(MEM_ALIGNMENT));
+        throw std::runtime_error("disk_alignment must be a multiple of "+std::to_string(MEM_ALIGNMENT));
     }
     if (!journal_block_size)
     {
@@ -118,7 +118,7 @@ void blockstore_impl_t::parse_config(blockstore_config_t & config)
     }
     if (!bitmap_granularity)
     {
-        bitmap_granularity = 4096;
+        bitmap_granularity = DEFAULT_BITMAP_GRANULARITY;
     }
     else if (bitmap_granularity % disk_alignment)
     {
@@ -170,7 +170,7 @@ void blockstore_impl_t::parse_config(blockstore_config_t & config)
     }
     // init some fields
     clean_entry_bitmap_size = block_size / bitmap_granularity / 8;
-    clean_entry_size = sizeof(clean_disk_entry) + clean_entry_bitmap_size;
+    clean_entry_size = sizeof(clean_disk_entry) + 2*clean_entry_bitmap_size;
     journal.block_size = journal_block_size;
     journal.next_free = journal_block_size;
     journal.used_start = journal_block_size;
@@ -237,7 +237,7 @@ void blockstore_impl_t::calc_lengths()
     }
     else if (clean_entry_bitmap_size)
     {
-        clean_bitmap = (uint8_t*)malloc(block_count * clean_entry_bitmap_size);
+        clean_bitmap = (uint8_t*)malloc(block_count * 2*clean_entry_bitmap_size);
         if (!clean_bitmap)
             throw std::runtime_error("Failed to allocate memory for the metadata sparse write bitmap");
     }

src/blockstore_read.cpp

@@ -94,6 +94,21 @@ endwhile:
     return 1;
 }
 
+uint8_t* blockstore_impl_t::get_clean_entry_bitmap(uint64_t block_loc, int offset)
+{
+    uint8_t *clean_entry_bitmap;
+    uint64_t meta_loc = block_loc >> block_order;
+    if (inmemory_meta)
+    {
+        uint64_t sector = (meta_loc / (meta_block_size / clean_entry_size)) * meta_block_size;
+        uint64_t pos = (meta_loc % (meta_block_size / clean_entry_size));
+        clean_entry_bitmap = (uint8_t*)(metadata_buffer + sector + pos*clean_entry_size + sizeof(clean_disk_entry) + offset);
+    }
+    else
+        clean_entry_bitmap = (uint8_t*)(clean_bitmap + meta_loc*2*clean_entry_bitmap_size + offset);
+    return clean_entry_bitmap;
+}
+
 int blockstore_impl_t::dequeue_read(blockstore_op_t *read_op)
 {
     auto clean_it = clean_db.find(read_op->oid);
@@ -134,6 +149,11 @@ int blockstore_impl_t::dequeue_read(blockstore_op_t *read_op)
                 if (!result_version)
                 {
                     result_version = dirty_it->first.version;
+                    if (read_op->bitmap)
+                    {
+                        void *bmp_ptr = (clean_entry_bitmap_size > sizeof(void*) ? dirty_it->second.bitmap : &dirty_it->second.bitmap);
+                        memcpy(read_op->bitmap, bmp_ptr, clean_entry_bitmap_size);
+                    }
                 }
                 if (!fulfill_read(read_op, fulfilled, dirty.offset, dirty.offset + dirty.len,
                     dirty.state, dirty_it->first.version, dirty.location + (IS_JOURNAL(dirty.state) ? 0 : dirty.offset)))
@@ -155,6 +175,11 @@ int blockstore_impl_t::dequeue_read(blockstore_op_t *read_op)
         if (!result_version)
         {
             result_version = clean_it->second.version;
+            if (read_op->bitmap)
+            {
+                void *bmp_ptr = get_clean_entry_bitmap(clean_it->second.location, clean_entry_bitmap_size);
+                memcpy(read_op->bitmap, bmp_ptr, clean_entry_bitmap_size);
+            }
         }
         if (fulfilled < read_op->len)
         {
@@ -169,18 +194,7 @@ int blockstore_impl_t::dequeue_read(blockstore_op_t *read_op)
             }
             else
             {
-                uint64_t meta_loc = clean_it->second.location >> block_order;
+                uint8_t *clean_entry_bitmap = get_clean_entry_bitmap(clean_it->second.location, 0);
-                uint8_t *clean_entry_bitmap;
-                if (inmemory_meta)
-                {
-                    uint64_t sector = (meta_loc / (meta_block_size / clean_entry_size)) * meta_block_size;
-                    uint64_t pos = (meta_loc % (meta_block_size / clean_entry_size));
-                    clean_entry_bitmap = (uint8_t*)(metadata_buffer + sector + pos*clean_entry_size + sizeof(clean_disk_entry));
-                }
-                else
-                {
-                    clean_entry_bitmap = (uint8_t*)(clean_bitmap + meta_loc*clean_entry_bitmap_size);
-                }
                 uint64_t bmp_start = 0, bmp_end = 0, bmp_size = block_size/bitmap_granularity;
                 while (bmp_start < bmp_size)
                 {

src/blockstore_rollback.cpp

@@ -163,10 +163,7 @@ void blockstore_impl_t::mark_rolled_back(const obj_ver_id & ov)
         auto rm_start = it;
         auto rm_end = it;
         it--;
-        while (it->first.oid == ov.oid &&
+        while (1)
-            it->first.version > ov.version &&
-            !IS_IN_FLIGHT(it->second.state) &&
-            !IS_STABLE(it->second.state))
         {
             if (it->first.oid != ov.oid)
                 break;
@@ -176,7 +173,7 @@ void blockstore_impl_t::mark_rolled_back(const obj_ver_id & ov)
                     max_unstable = it->first.version;
                 break;
             }
-            else if (IS_STABLE(it->second.state))
+            else if (IS_IN_FLIGHT(it->second.state) || IS_STABLE(it->second.state))
                 break;
             // Remove entry
             rm_start = it;
@@ -187,7 +184,6 @@ void blockstore_impl_t::mark_rolled_back(const obj_ver_id & ov)
         if (rm_start != rm_end)
         {
             erase_dirty(rm_start, rm_end, UINT64_MAX);
-        }
             auto unstab_it = unstable_writes.find(ov.oid);
             if (unstab_it != unstable_writes.end())
             {
@@ -197,6 +193,7 @@ void blockstore_impl_t::mark_rolled_back(const obj_ver_id & ov)
                     unstab_it->second = max_unstable;
             }
         }
+    }
 }
 
 void blockstore_impl_t::handle_rollback_event(ring_data_t *data, blockstore_op_t *op)
@@ -269,6 +266,11 @@ void blockstore_impl_t::erase_dirty(blockstore_dirty_db_t::iterator dirty_start,
         {
             journal.used_sectors.erase(dirty_it->second.journal_sector);
         }
+        if (clean_entry_bitmap_size > sizeof(void*))
+        {
+            free(dirty_it->second.bitmap);
+            dirty_it->second.bitmap = NULL;
+        }
         if (dirty_it == dirty_start)
         {
             break;

src/blockstore_stable.cpp

@@ -186,6 +186,15 @@ void blockstore_impl_t::mark_stable(const obj_ver_id & v)
             if ((dirty_it->second.state & BS_ST_WORKFLOW_MASK) == BS_ST_SYNCED)
             {
                 dirty_it->second.state = (dirty_it->second.state & ~BS_ST_WORKFLOW_MASK) | BS_ST_STABLE;
+                // Allocations and deletions are counted when they're stabilized
+                if (IS_BIG_WRITE(dirty_it->second.state))
+                {
+                    inode_space_stats[dirty_it->first.oid.inode] += block_size;
+                }
+                else if (IS_DELETE(dirty_it->second.state))
+                {
+                    inode_space_stats[dirty_it->first.oid.inode] -= block_size;
+                }
             }
             else if (IS_STABLE(dirty_it->second.state))
             {

src/blockstore_write.cpp

@@ -8,7 +8,12 @@ bool blockstore_impl_t::enqueue_write(blockstore_op_t *op)
     // Check or assign version number
     bool found = false, deleted = false, is_del = (op->opcode == BS_OP_DELETE);
     bool wait_big = false, wait_del = false;
+    void *bmp = NULL;
     uint64_t version = 1;
+    if (!is_del && clean_entry_bitmap_size > sizeof(void*))
+    {
+        bmp = calloc_or_die(1, clean_entry_bitmap_size);
+    }
     if (dirty_db.size() > 0)
     {
         auto dirty_it = dirty_db.upper_bound((obj_ver_id){
@@ -25,6 +30,10 @@ bool blockstore_impl_t::enqueue_write(blockstore_op_t *op)
             wait_big = (dirty_it->second.state & BS_ST_TYPE_MASK) == BS_ST_BIG_WRITE
                 ? !IS_SYNCED(dirty_it->second.state)
                 : ((dirty_it->second.state & BS_ST_WORKFLOW_MASK) == BS_ST_WAIT_BIG);
+            if (clean_entry_bitmap_size > sizeof(void*))
+                memcpy(bmp, dirty_it->second.bitmap, clean_entry_bitmap_size);
+            else
+                bmp = dirty_it->second.bitmap;
         }
     }
     if (!found)
@@ -33,6 +42,8 @@ bool blockstore_impl_t::enqueue_write(blockstore_op_t *op)
         if (clean_it != clean_db.end())
         {
             version = clean_it->second.version + 1;
+            void *bmp_ptr = get_clean_entry_bitmap(clean_it->second.location, clean_entry_bitmap_size);
+            memcpy((clean_entry_bitmap_size > sizeof(void*) ? bmp : &bmp), bmp_ptr, clean_entry_bitmap_size);
         }
         else
         {
@@ -72,6 +83,10 @@ bool blockstore_impl_t::enqueue_write(blockstore_op_t *op)
         {
             // Invalid version requested
             op->retval = -EEXIST;
+            if (!is_del && clean_entry_bitmap_size > sizeof(void*))
+            {
+                free(bmp);
+            }
             return false;
         }
     }
@@ -109,6 +124,28 @@ bool blockstore_impl_t::enqueue_write(blockstore_op_t *op)
             state |= BS_ST_IN_FLIGHT;
         if (op->opcode == BS_OP_WRITE_STABLE)
             state |= BS_ST_INSTANT;
+        if (op->bitmap)
+        {
+            // Only allow to overwrite part of the object bitmap respective to the write's offset/len
+            uint8_t *bmp_ptr = (uint8_t*)(clean_entry_bitmap_size > sizeof(void*) ? bmp : &bmp);
+            uint32_t bit = op->offset/bitmap_granularity;
+            uint32_t bits_left = op->len/bitmap_granularity;
+            while (!(bit % 8) && bits_left > 8)
+            {
+                // Copy bytes
+                bmp_ptr[bit/8] = ((uint8_t*)op->bitmap)[bit/8];
+                bit += 8;
+                bits_left -= 8;
+            }
+            while (bits_left > 0)
+            {
+                // Copy bits
+                bmp_ptr[bit/8] = (bmp_ptr[bit/8] & ~(1 << (bit%8)))
+                    | (((uint8_t*)op->bitmap)[bit/8] & (1 << bit%8));
+                bit++;
+                bits_left--;
+            }
+        }
     }
     dirty_db.emplace((obj_ver_id){
         .oid = op->oid,
@@ -120,6 +157,7 @@ bool blockstore_impl_t::enqueue_write(blockstore_op_t *op)
         .offset = is_del ? 0 : op->offset,
         .len = is_del ? 0 : op->len,
         .journal_sector = 0,
+        .bitmap = bmp,
     });
     return true;
 }
@@ -128,6 +166,8 @@ void blockstore_impl_t::cancel_all_writes(blockstore_op_t *op, blockstore_dirty_
 {
     while (dirty_it != dirty_db.end() && dirty_it->first.oid == op->oid)
     {
+        if (clean_entry_bitmap_size > sizeof(void*))
+            free(dirty_it->second.bitmap);
         dirty_db.erase(dirty_it++);
     }
     bool found = false;
@@ -305,7 +345,7 @@ int blockstore_impl_t::dequeue_write(blockstore_op_t *op)
         // Then pre-fill journal entry
         journal_entry_small_write *je = (journal_entry_small_write*)prefill_single_journal_entry(
             journal, op->opcode == BS_OP_WRITE_STABLE ? JE_SMALL_WRITE_INSTANT : JE_SMALL_WRITE,
-            sizeof(journal_entry_small_write)
+            sizeof(journal_entry_small_write) + clean_entry_bitmap_size
         );
         dirty_it->second.journal_sector = journal.sector_info[journal.cur_sector].offset;
         journal.used_sectors[journal.sector_info[journal.cur_sector].offset]++;
@@ -324,6 +364,7 @@ int blockstore_impl_t::dequeue_write(blockstore_op_t *op)
         je->len = op->len;
         je->data_offset = journal.next_free;
         je->crc32_data = crc32c(0, op->buf, op->len);
+        memcpy((void*)(je+1), (clean_entry_bitmap_size > sizeof(void*) ? dirty_it->second.bitmap : &dirty_it->second.bitmap), clean_entry_bitmap_size);
         je->crc32 = je_crc32((journal_entry*)je);
         journal.crc32_last = je->crc32;
         if (immediate_commit != IMMEDIATE_NONE)
@@ -404,7 +445,7 @@ resume_2:
     BS_SUBMIT_GET_SQE_DECL(sqe);
     je = (journal_entry_big_write*)prefill_single_journal_entry(
         journal, op->opcode == BS_OP_WRITE_STABLE ? JE_BIG_WRITE_INSTANT : JE_BIG_WRITE,
-        sizeof(journal_entry_big_write)
+        sizeof(journal_entry_big_write) + clean_entry_bitmap_size
     );
     dirty_it->second.journal_sector = journal.sector_info[journal.cur_sector].offset;
     journal.used_sectors[journal.sector_info[journal.cur_sector].offset]++;
@@ -420,6 +461,7 @@ resume_2:
     je->offset = op->offset;
     je->len = op->len;
     je->location = dirty_it->second.location;
+    memcpy((void*)(je+1), (clean_entry_bitmap_size > sizeof(void*) ? dirty_it->second.bitmap : &dirty_it->second.bitmap), clean_entry_bitmap_size);
     je->crc32 = je_crc32((journal_entry*)je);
     journal.crc32_last = je->crc32;
     prepare_journal_sector_write(journal, journal.cur_sector, sqe,

src/cluster_client.cpp

@@ -4,6 +4,8 @@
 #include <stdexcept>
 #include "cluster_client.h"
 
+#define SCRAP_BUFFER_SIZE 4*1024*1024
+
 cluster_client_t::cluster_client_t(ring_loop_t *ringloop, timerfd_manager_t *tfd, json11::Json & config)
 {
     this->ringloop = ringloop;
@@ -76,6 +78,9 @@ cluster_client_t::cluster_client_t(ring_loop_t *ringloop, timerfd_manager_t *tfd
     st_cli.parse_config(config);
     st_cli.load_global_config();
 
+    scrap_buffer_size = SCRAP_BUFFER_SIZE;
+    scrap_buffer = malloc_or_die(scrap_buffer_size);
+
     if (ringloop)
     {
         consumer.loop = [this]()
@@ -94,13 +99,21 @@ cluster_client_t::~cluster_client_t()
     {
         ringloop->unregister_consumer(&consumer);
     }
+    free(scrap_buffer);
 }
 
-void cluster_client_t::stop()
+cluster_op_t::~cluster_op_t()
 {
-    while (msgr.clients.size() > 0)
+    if (buf)
     {
-        msgr.stop_client(msgr.clients.begin()->first);
+        free(buf);
+        buf = NULL;
+    }
+    if (bitmap_buf)
+    {
+        free(bitmap_buf);
+        part_bitmaps = NULL;
+        bitmap_buf = NULL;
     }
 }
 
@@ -141,20 +154,16 @@ static uint32_t is_power_of_two(uint64_t value)
 void cluster_client_t::on_load_config_hook(json11::Json::object & config)
 {
     bs_block_size = config["block_size"].uint64_value();
-    bs_disk_alignment = config["disk_alignment"].uint64_value();
     bs_bitmap_granularity = config["bitmap_granularity"].uint64_value();
     if (!bs_block_size)
     {
         bs_block_size = DEFAULT_BLOCK_SIZE;
     }
-    if (!bs_disk_alignment)
-    {
-        bs_disk_alignment = DEFAULT_DISK_ALIGNMENT;
-    }
     if (!bs_bitmap_granularity)
     {
         bs_bitmap_granularity = DEFAULT_BITMAP_GRANULARITY;
     }
+    bs_bitmap_size = bs_block_size / bs_bitmap_granularity / 8;
     uint32_t block_order;
     if ((block_order = is_power_of_two(bs_block_size)) >= 64 || bs_block_size < MIN_BLOCK_SIZE || bs_block_size >= MAX_BLOCK_SIZE)
     {
@@ -217,21 +226,21 @@ void cluster_client_t::on_change_hook(json11::Json::object & changes)
             // And now they have to be resliced!
             for (auto op: cur_ops)
             {
-                if (INODE_POOL(op->inode) == pool_item.first)
+                if (INODE_POOL(op->cur_inode) == pool_item.first)
                 {
                     op->needs_reslice = true;
                 }
             }
             for (auto op: unsynced_writes)
             {
-                if (INODE_POOL(op->inode) == pool_item.first)
+                if (INODE_POOL(op->cur_inode) == pool_item.first)
                 {
                     op->needs_reslice = true;
                 }
             }
             for (auto op: syncing_writes)
             {
-                if (INODE_POOL(op->inode) == pool_item.first)
+                if (INODE_POOL(op->cur_inode) == pool_item.first)
                 {
                     op->needs_reslice = true;
                 }
@@ -250,6 +259,11 @@ void cluster_client_t::on_change_osd_state_hook(uint64_t peer_osd)
     }
 }
 
+bool cluster_client_t::is_ready()
+{
+    return pgs_loaded;
+}
+
 void cluster_client_t::on_ready(std::function<void(void)> fn)
 {
     if (pgs_loaded)
@@ -301,7 +315,7 @@ void cluster_client_t::execute(cluster_op_t *op)
     op->retval = 0;
     if (op->opcode != OSD_OP_SYNC && op->opcode != OSD_OP_READ && op->opcode != OSD_OP_WRITE ||
         (op->opcode == OSD_OP_READ || op->opcode == OSD_OP_WRITE) && (!op->inode || !op->len ||
-        op->offset % bs_disk_alignment || op->len % bs_disk_alignment))
+        op->offset % bs_bitmap_granularity || op->len % bs_bitmap_granularity))
     {
         op->retval = -EINVAL;
         std::function<void(cluster_op_t*)>(op->callback)(op);
@@ -312,7 +326,17 @@ void cluster_client_t::execute(cluster_op_t *op)
         execute_sync(op);
         return;
     }
-    if (op->opcode == OSD_OP_WRITE && !immediate_commit)
+    op->cur_inode = op->inode;
+    if (op->opcode == OSD_OP_WRITE)
+    {
+        auto ino_it = st_cli.inode_config.find(op->inode);
+        if (ino_it != st_cli.inode_config.end() && ino_it->second.readonly)
+        {
+            op->retval = -EINVAL;
+            std::function<void(cluster_op_t*)>(op->callback)(op);
+            return;
+        }
+        if (!immediate_commit)
         {
             if (next_writes.size() > 0)
             {
@@ -332,35 +356,24 @@ void cluster_client_t::execute(cluster_op_t *op)
                 return;
             }
             queued_bytes += op->len;
+            op = copy_write(op);
+            unsynced_writes.push_back(op);
+        }
     }
     cur_ops.insert(op);
     continue_rw(op);
 }
 
-void cluster_client_t::continue_rw(cluster_op_t *op)
+cluster_op_t *cluster_client_t::copy_write(cluster_op_t *op)
 {
-    pool_id_t pool_id = INODE_POOL(op->inode);
+    // Save operation for replay when one of PGs goes out of sync
-    if (!pool_id)
-    {
-        op->retval = -EINVAL;
-        std::function<void(cluster_op_t*)>(op->callback)(op);
-        return;
-    }
-    if (st_cli.pool_config.find(pool_id) == st_cli.pool_config.end() ||
-        st_cli.pool_config[pool_id].real_pg_count == 0)
-    {
-        // Postpone operations to unknown pools
-        return;
-    }
-    if (op->opcode == OSD_OP_WRITE && !immediate_commit && !op->is_internal)
-    {
-        // Save operation for replay when PG goes out of sync
     // (primary OSD drops our connection in this case)
     cluster_op_t *op_copy = new cluster_op_t();
     op_copy->is_internal = true;
     op_copy->orig_op = op;
     op_copy->opcode = op->opcode;
     op_copy->inode = op->inode;
+    op_copy->cur_inode = op->inode;
     op_copy->offset = op->offset;
     op_copy->len = op->len;
     op_copy->buf = malloc_or_die(op->len);
@@ -381,10 +394,24 @@ void cluster_client_t::continue_rw(cluster_op_t *op)
         memcpy(cur_buf, op->iov.buf[i].iov_base, op->iov.buf[i].iov_len);
         cur_buf += op->iov.buf[i].iov_len;
     }
-        unsynced_writes.push_back(op_copy);
+    return op_copy;
-        cur_ops.erase(op);
+}
-        cur_ops.insert(op_copy);
+
-        op = op_copy;
+// FIXME Reimplement it using "coroutine emulation"
+void cluster_client_t::continue_rw(cluster_op_t *op)
+{
+    pool_id_t pool_id = INODE_POOL(op->cur_inode);
+    if (!pool_id)
+    {
+        op->retval = -EINVAL;
+        std::function<void(cluster_op_t*)>(op->callback)(op);
+        return;
+    }
+    if (st_cli.pool_config.find(pool_id) == st_cli.pool_config.end() ||
+        st_cli.pool_config[pool_id].real_pg_count == 0)
+    {
+        // Postpone operations to unknown pools
+        return;
     }
     if (!op->parts.size())
     {
@@ -394,11 +421,11 @@ void cluster_client_t::continue_rw(cluster_op_t *op)
     if (!op->needs_reslice)
     {
         // Send unsent parts, if they're not subject to change
-        for (auto & op_part: op->parts)
+        for (int i = 0; i < op->parts.size(); i++)
         {
-            if (!op_part.sent && !op_part.done)
+            if (!op->parts[i].sent && !op->parts[i].done)
             {
-                try_send(op, &op_part);
+                try_send(op, i);
             }
         }
     }
@@ -409,15 +436,37 @@ void cluster_client_t::continue_rw(cluster_op_t *op)
             // Finished successfully
             // Even if the PG count has changed in meanwhile we treat it as success
             // because if some operations were invalid for the new PG count we'd get errors
+            bool is_read = op->opcode == OSD_OP_READ;
+            if (is_read)
+            {
+                // Check parent inode
+                auto ino_it = st_cli.inode_config.find(op->cur_inode);
+                if (ino_it != st_cli.inode_config.end() &&
+                    ino_it->second.parent_id)
+                {
+                    // Continue reading from the parent inode
+                    // FIXME: This obviously requires optimizations for long snapshot chains
+                    op->cur_inode = ino_it->second.parent_id;
+                    op->parts.clear();
+                    op->done_count = 0;
+                    op->needs_reslice = true;
+                    continue_rw(op);
+                    return;
+                }
+            }
             cur_ops.erase(op);
             op->retval = op->len;
             std::function<void(cluster_op_t*)>(op->callback)(op);
+            if (!is_read)
+            {
                 continue_sync();
+            }
             return;
         }
         else if (op->retval != 0 && op->retval != -EPIPE)
         {
             // Fatal error (not -EPIPE)
+            bool is_read = op->opcode == OSD_OP_READ;
             cur_ops.erase(op);
             if (!immediate_commit && op->opcode == OSD_OP_WRITE)
             {
@@ -434,11 +483,12 @@ void cluster_client_t::continue_rw(cluster_op_t *op)
             std::function<void(cluster_op_t*)>(op->callback)(op);
             if (del)
             {
-                if (op->buf)
-                    free(op->buf);
                 delete op;
             }
+            if (!is_read)
+            {
                 continue_sync();
+            }
             return;
         }
         else
@@ -456,60 +506,145 @@ void cluster_client_t::continue_rw(cluster_op_t *op)
     }
 }
 
-void cluster_client_t::slice_rw(cluster_op_t *op)
+static void add_iov(int size, bool skip, cluster_op_t *op, int &iov_idx, size_t &iov_pos, osd_op_buf_list_t &iov, void *scrap, int scrap_len)
 {
-    // Slice the request into individual object stripe requests
+    int left = size;
-    // Primary OSDs still operate individual stripes, but their size is multiplied by PG minsize in case of EC
-    auto & pool_cfg = st_cli.pool_config[INODE_POOL(op->inode)];
-    uint64_t pg_block_size = bs_block_size * (
-        pool_cfg.scheme == POOL_SCHEME_REPLICATED ? 1 : pool_cfg.pg_size-pool_cfg.parity_chunks
-    );
-    uint64_t first_stripe = (op->offset / pg_block_size) * pg_block_size;
-    uint64_t last_stripe = ((op->offset + op->len + pg_block_size - 1) / pg_block_size - 1) * pg_block_size;
-    op->retval = 0;
-    op->parts.resize((last_stripe - first_stripe) / pg_block_size + 1);
-    int iov_idx = 0;
-    size_t iov_pos = 0;
-    int i = 0;
-    for (uint64_t stripe = first_stripe; stripe <= last_stripe; stripe += pg_block_size)
-    {
-        pg_num_t pg_num = (op->inode + stripe/pool_cfg.pg_stripe_size) % pool_cfg.real_pg_count + 1;
-        uint64_t begin = (op->offset < stripe ? stripe : op->offset);
-        uint64_t end = (op->offset + op->len) > (stripe + pg_block_size)
-            ? (stripe + pg_block_size) : (op->offset + op->len);
-        op->parts[i] = (cluster_op_part_t){
-            .parent = op,
-            .offset = begin,
-            .len = (uint32_t)(end - begin),
-            .pg_num = pg_num,
-            .sent = false,
-            .done = false,
-        };
-        int left = end-begin;
     while (left > 0 && iov_idx < op->iov.count)
     {
-            if (op->iov.buf[iov_idx].iov_len - iov_pos < left)
+        int cur_left = op->iov.buf[iov_idx].iov_len - iov_pos;
+        if (cur_left < left)
         {
-                op->parts[i].iov.push_back(op->iov.buf[iov_idx].iov_base + iov_pos, op->iov.buf[iov_idx].iov_len - iov_pos);
+            if (!skip)
-                left -= (op->iov.buf[iov_idx].iov_len - iov_pos);
+            {
+                iov.push_back(op->iov.buf[iov_idx].iov_base + iov_pos, cur_left);
+            }
+            left -= cur_left;
             iov_pos = 0;
             iov_idx++;
         }
         else
         {
-                op->parts[i].iov.push_back(op->iov.buf[iov_idx].iov_base + iov_pos, left);
+            if (!skip)
+            {
+                iov.push_back(op->iov.buf[iov_idx].iov_base + iov_pos, left);
+            }
             iov_pos += left;
             left = 0;
         }
     }
     assert(left == 0);
+    if (skip && scrap_len > 0)
+    {
+        // All skipped ranges are read into the same useless buffer
+        left = size;
+        while (left > 0)
+        {
+            int cur_left = scrap_len < left ? scrap_len : left;
+            iov.push_back(scrap, cur_left);
+            left -= cur_left;
+        }
+    }
+}
+
+void cluster_client_t::slice_rw(cluster_op_t *op)
+{
+    // Slice the request into individual object stripe requests
+    // Primary OSDs still operate individual stripes, but their size is multiplied by PG minsize in case of EC
+    auto & pool_cfg = st_cli.pool_config[INODE_POOL(op->cur_inode)];
+    uint32_t pg_data_size = (
+        pool_cfg.scheme == POOL_SCHEME_REPLICATED ? 1 : pool_cfg.pg_size-pool_cfg.parity_chunks
+    );
+    uint64_t pg_block_size = bs_block_size * pg_data_size;
+    uint64_t first_stripe = (op->offset / pg_block_size) * pg_block_size;
+    uint64_t last_stripe = ((op->offset + op->len + pg_block_size - 1) / pg_block_size - 1) * pg_block_size;
+    op->retval = 0;
+    op->parts.resize((last_stripe - first_stripe) / pg_block_size + 1);
+    if (op->opcode == OSD_OP_READ)
+    {
+        // Allocate memory for the bitmap
+        unsigned object_bitmap_size = ((op->len / bs_bitmap_granularity + 7) / 8);
+        object_bitmap_size = (object_bitmap_size < 8 ? 8 : object_bitmap_size);
+        unsigned bitmap_mem = object_bitmap_size + (bs_bitmap_size * pg_data_size) * op->parts.size();
+        if (op->bitmap_buf_size < bitmap_mem)
+        {
+            op->bitmap_buf = realloc_or_die(op->bitmap_buf, bitmap_mem);
+            if (!op->bitmap_buf_size)
+            {
+                // First allocation
+                memset(op->bitmap_buf, 0, object_bitmap_size);
+            }
+            op->part_bitmaps = op->bitmap_buf + object_bitmap_size;
+            op->bitmap_buf_size = bitmap_mem;
+        }
+    }
+    int iov_idx = 0;
+    size_t iov_pos = 0;
+    int i = 0;
+    for (uint64_t stripe = first_stripe; stripe <= last_stripe; stripe += pg_block_size)
+    {
+        pg_num_t pg_num = (op->cur_inode + stripe/pool_cfg.pg_stripe_size) % pool_cfg.real_pg_count + 1; // like map_to_pg()
+        uint64_t begin = (op->offset < stripe ? stripe : op->offset);
+        uint64_t end = (op->offset + op->len) > (stripe + pg_block_size)
+            ? (stripe + pg_block_size) : (op->offset + op->len);
+        op->parts[i].iov.reset();
+        if (op->cur_inode != op->inode)
+        {
+            // Read remaining parts from upper layers
+            uint64_t prev = begin, cur = begin;
+            bool skip_prev = true;
+            while (cur < end)
+            {
+                unsigned bmp_loc = (cur - op->offset)/bs_bitmap_granularity;
+                bool skip = (((*(uint8_t*)(op->bitmap_buf + bmp_loc/8)) >> (bmp_loc%8)) & 0x1);
+                if (skip_prev != skip)
+                {
+                    if (cur > prev)
+                    {
+                        if (prev == begin && skip_prev)
+                        {
+                            begin = cur;
+                            // Just advance iov_idx & iov_pos
+                            add_iov(cur-prev, true, op, iov_idx, iov_pos, op->parts[i].iov, NULL, 0);
+                        }
+                        else
+                            add_iov(cur-prev, skip_prev, op, iov_idx, iov_pos, op->parts[i].iov, scrap_buffer, scrap_buffer_size);
+                    }
+                    skip_prev = skip;
+                    prev = cur;
+                }
+                cur += bs_bitmap_granularity;
+            }
+            assert(cur > prev);
+            if (skip_prev)
+            {
+                // Just advance iov_idx & iov_pos
+                add_iov(end-prev, true, op, iov_idx, iov_pos, op->parts[i].iov, NULL, 0);
+                end = prev;
+            }
+            else
+                add_iov(cur-prev, skip_prev, op, iov_idx, iov_pos, op->parts[i].iov, scrap_buffer, scrap_buffer_size);
+            if (end == begin)
+                op->done_count++;
+        }
+        else
+        {
+            add_iov(end-begin, false, op, iov_idx, iov_pos, op->parts[i].iov, NULL, 0);
+        }
+        op->parts[i].parent = op;
+        op->parts[i].offset = begin;
+        op->parts[i].len = (uint32_t)(end - begin);
+        op->parts[i].pg_num = pg_num;
+        op->parts[i].osd_num = 0;
+        op->parts[i].sent = end <= begin;
+        op->parts[i].done = end <= begin;
         i++;
     }
 }
 
-bool cluster_client_t::try_send(cluster_op_t *op, cluster_op_part_t *part)
+bool cluster_client_t::try_send(cluster_op_t *op, int i)
 {
-    auto & pool_cfg = st_cli.pool_config[INODE_POOL(op->inode)];
+    cluster_op_part_t *part = &op->parts[i];
+    auto & pool_cfg = st_cli.pool_config[INODE_POOL(op->cur_inode)];
     auto pg_it = pool_cfg.pg_config.find(part->pg_num);
     if (pg_it != pool_cfg.pg_config.end() &&
         !pg_it->second.pause && pg_it->second.cur_primary)
@@ -522,6 +657,9 @@ bool cluster_client_t::try_send(cluster_op_t *op, cluster_op_part_t *part)
             part->osd_num = primary_osd;
             part->sent = true;
             op->sent_count++;
+            uint64_t pg_bitmap_size = bs_bitmap_size * (
+                pool_cfg.scheme == POOL_SCHEME_REPLICATED ? 1 : pool_cfg.pg_size-pool_cfg.parity_chunks
+            );
             part->op = (osd_op_t){
                 .op_type = OSD_OP_OUT,
                 .peer_fd = peer_fd,
@@ -531,10 +669,12 @@ bool cluster_client_t::try_send(cluster_op_t *op, cluster_op_part_t *part)
                         .id = op_id++,
                         .opcode = op->opcode,
                     },
-                    .inode = op->inode,
+                    .inode = op->cur_inode,
                     .offset = part->offset,
                     .len = part->len,
                 } },
+                .bitmap = op->opcode == OSD_OP_WRITE ? NULL : op->part_bitmaps + pg_bitmap_size*i,
+                .bitmap_len = (unsigned)(op->opcode == OSD_OP_WRITE ? 0 : pg_bitmap_size),
                 .callback = [this, part](osd_op_t *op_part)
                 {
                     handle_op_part(part);
@@ -660,8 +800,6 @@ void cluster_client_t::finish_sync()
             assert(op->sent_count == 0);
             if (op->is_internal)
             {
-                if (op->buf)
-                    free(op->buf);
                 delete op;
             }
         }
@@ -701,6 +839,16 @@ void cluster_client_t::send_sync(cluster_op_t *op, cluster_op_part_t *part)
     msgr.outbox_push(&part->op);
 }
 
+static inline void mem_or(void *res, const void *r2, unsigned int len)
+{
+    unsigned int i;
+    for (i = 0; i < len; ++i)
+    {
+        // Hope the compiler vectorizes this
+        ((uint8_t*)res)[i] = ((uint8_t*)res)[i] | ((uint8_t*)r2)[i];
+    }
+}
+
 void cluster_client_t::handle_op_part(cluster_op_part_t *part)
 {
     cluster_op_t *op = part->parent;
@@ -738,6 +886,35 @@ void cluster_client_t::handle_op_part(cluster_op_part_t *part)
         // OK
         part->done = true;
         op->done_count++;
+        if (op->opcode == OSD_OP_READ)
+        {
+            // Copy (OR) bitmap
+            auto & pool_cfg = st_cli.pool_config[INODE_POOL(op->cur_inode)];
+            uint32_t pg_block_size = bs_block_size * (
+                pool_cfg.scheme == POOL_SCHEME_REPLICATED ? 1 : pool_cfg.pg_size-pool_cfg.parity_chunks
+            );
+            uint32_t object_offset = (part->op.req.rw.offset - op->offset) / bs_bitmap_granularity;
+            uint32_t part_offset = (part->op.req.rw.offset % pg_block_size) / bs_bitmap_granularity;
+            uint32_t part_len = part->op.req.rw.len / bs_bitmap_granularity;
+            if (!(object_offset & 0x7) && !(part_offset & 0x7) && (part_len >= 8))
+            {
+                // Copy bytes
+                mem_or(op->bitmap_buf + object_offset/8, part->op.bitmap + part_offset/8, part_len/8);
+                object_offset += (part_len & ~0x7);
+                part_offset += (part_len & ~0x7);
+                part_len = (part_len & 0x7);
+            }
+            while (part_len > 0)
+            {
+                // Copy bits
+                (*(uint8_t*)(op->bitmap_buf + (object_offset >> 3))) |= (
+                    (((*(uint8_t*)(part->op.bitmap + (part_offset >> 3))) >> (part_offset & 0x7)) & 0x1) << (object_offset & 0x7)
+                );
+                part_offset++;
+                object_offset++;
+                part_len--;
+            }
+        }
     }
     if (op->sent_count == 0)
     {

src/cluster_client.h

@@ -8,8 +8,6 @@
 
 #define MIN_BLOCK_SIZE 4*1024
 #define MAX_BLOCK_SIZE 128*1024*1024
-#define DEFAULT_DISK_ALIGNMENT 4096
-#define DEFAULT_BITMAP_GRANULARITY 4096
 #define DEFAULT_CLIENT_DIRTY_LIMIT 32*1024*1024
 
 struct cluster_op_t;
@@ -36,7 +34,9 @@ struct cluster_op_t
     int retval;
     osd_op_buf_list_t iov;
     std::function<void(cluster_op_t*)> callback;
+    ~cluster_op_t();
 protected:
+    uint64_t cur_inode; // for snapshot reads
     void *buf = NULL;
     cluster_op_t *orig_op = NULL;
     bool is_internal = false;
@@ -44,6 +44,8 @@ protected:
     bool up_wait = false;
     int sent_count = 0, done_count = 0;
     std::vector<cluster_op_part_t> parts;
+    void *bitmap_buf = NULL, *part_bitmaps = NULL;
+    unsigned bitmap_buf_size = 0;
     friend class cluster_client_t;
 };
 
@@ -53,8 +55,7 @@ class cluster_client_t
     ring_loop_t *ringloop;
 
     uint64_t bs_block_size = 0;
-    uint64_t bs_disk_alignment = 0;
+    uint32_t bs_bitmap_granularity = 0, bs_bitmap_size = 0;
-    uint64_t bs_bitmap_granularity = 0;
     std::map<pool_id_t, uint64_t> pg_counts;
     bool immediate_commit = false;
     // FIXME: Implement inmemory_commit mode. Note that it requires to return overlapping reads from memory.
@@ -75,6 +76,8 @@ class cluster_client_t
     std::vector<cluster_op_t*> next_writes;
     std::vector<cluster_op_t*> offline_ops;
     uint64_t queued_bytes = 0;
+    void *scrap_buffer = NULL;
+    unsigned scrap_buffer_size = 0;
 
     bool pgs_loaded = false;
     std::vector<std::function<void(void)>> on_ready_hooks;
@@ -87,8 +90,8 @@ public:
     cluster_client_t(ring_loop_t *ringloop, timerfd_manager_t *tfd, json11::Json & config);
     ~cluster_client_t();
     void execute(cluster_op_t *op);
+    bool is_ready();
     void on_ready(std::function<void(void)> fn);
-    void stop();
 
 protected:
     void continue_ops(bool up_retry = false);
@@ -96,9 +99,10 @@ protected:
     void on_load_pgs_hook(bool success);
     void on_change_hook(json11::Json::object & changes);
     void on_change_osd_state_hook(uint64_t peer_osd);
+    cluster_op_t *copy_write(cluster_op_t *op);
     void continue_rw(cluster_op_t *op);
     void slice_rw(cluster_op_t *op);
-    bool try_send(cluster_op_t *op, cluster_op_part_t *part);
+    bool try_send(cluster_op_t *op, int i);
     void execute_sync(cluster_op_t *op);
     void continue_sync();
     void finish_sync();

src/etcd_state_client.cpp

@@ -9,6 +9,11 @@
 
 etcd_state_client_t::~etcd_state_client_t()
 {
+    for (auto watch: watches)
+    {
+        delete watch;
+    }
+    watches.clear();
     etcd_watches_initialised = -1;
     if (etcd_watch_ws)
     {
@@ -266,6 +271,12 @@ void etcd_state_client_t::load_pgs()
                 { "key", base64_encode(etcd_prefix+"/config/pgs") },
             } }
         },
+        json11::Json::object {
+            { "request_range", json11::Json::object {
+                { "key", base64_encode(etcd_prefix+"/config/inode/") },
+                { "range_end", base64_encode(etcd_prefix+"/config/inode0") },
+            } }
+        },
         json11::Json::object {
             { "request_range", json11::Json::object {
                 { "key", base64_encode(etcd_prefix+"/pg/history/") },
@@ -612,4 +623,105 @@ void etcd_state_client_t::parse_state(const std::string & key, const json11::Jso
             }
         }
     }
+    else if (key.substr(0, etcd_prefix.length()+14) == etcd_prefix+"/config/inode/")
+    {
+        // <etcd_prefix>/config/inode/%d/%d
+        uint64_t pool_id = 0;
+        uint64_t inode_num = 0;
+        char null_byte = 0;
+        sscanf(key.c_str() + etcd_prefix.length()+14, "%lu/%lu%c", &pool_id, &inode_num, &null_byte);
+        if (!pool_id || pool_id >= POOL_ID_MAX || !inode_num || (inode_num >> (64-POOL_ID_BITS)) || null_byte != 0)
+        {
+            printf("Bad etcd key %s, ignoring\n", key.c_str());
+        }
+        else
+        {
+            inode_num |= (pool_id << (64-POOL_ID_BITS));
+            auto it = this->inode_config.find(inode_num);
+            if (it != this->inode_config.end() && it->second.name != "")
+            {
+                auto n_it = this->inode_by_name.find(it->second.name);
+                if (n_it->second == inode_num)
+                {
+                    this->inode_by_name.erase(n_it);
+                    for (auto w: watches)
+                    {
+                        if (w->name == it->second.name)
+                        {
+                            w->cfg = { 0 };
+                        }
+                    }
+                }
+            }
+            if (!value.is_object())
+            {
+                this->inode_config.erase(inode_num);
+            }
+            else
+            {
+                inode_t parent_inode_num = value["parent_id"].uint64_value();
+                if (parent_inode_num && !(parent_inode_num >> (64-POOL_ID_BITS)))
+                {
+                    uint64_t parent_pool_id = value["parent_pool"].uint64_value();
+                    if (!parent_pool_id)
+                        parent_inode_num |= pool_id << (64-POOL_ID_BITS);
+                    else if (parent_pool_id >= POOL_ID_MAX)
+                    {
+                        printf(
+                            "Inode %lu/%lu parent_pool value is invalid, ignoring parent setting\n",
+                            inode_num >> (64-POOL_ID_BITS), inode_num & ((1l << (64-POOL_ID_BITS)) - 1)
+                        );
+                        parent_inode_num = 0;
+                    }
+                    else
+                        parent_inode_num |= parent_pool_id << (64-POOL_ID_BITS);
+                }
+                inode_config_t cfg = (inode_config_t){
+                    .num = inode_num,
+                    .name = value["name"].string_value(),
+                    .size = value["size"].uint64_value(),
+                    .parent_id = parent_inode_num,
+                    .readonly = value["readonly"].bool_value(),
+                };
+                this->inode_config[inode_num] = cfg;
+                if (cfg.name != "")
+                {
+                    this->inode_by_name[cfg.name] = inode_num;
+                    for (auto w: watches)
+                    {
+                        if (w->name == value["name"].string_value())
+                        {
+                            w->cfg = cfg;
+                        }
+                    }
+                }
+            }
+        }
+    }
+}
+
+inode_watch_t* etcd_state_client_t::watch_inode(std::string name)
+{
+    inode_watch_t *watch = new inode_watch_t;
+    watch->name = name;
+    watches.push_back(watch);
+    auto it = inode_by_name.find(name);
+    if (it != inode_by_name.end())
+    {
+        watch->cfg = inode_config[it->second];
+    }
+    return watch;
+}
+
+void etcd_state_client_t::close_watch(inode_watch_t* watch)
+{
+    for (int i = 0; i < watches.size(); i++)
+    {
+        if (watches[i] == watch)
+        {
+            watches.erase(watches.begin()+i, watches.begin()+i+1);
+            break;
+        }
+    }
+    delete watch;
 }

src/etcd_state_client.h

@@ -52,9 +52,27 @@ struct pool_config_t
     std::map<pg_num_t, pg_config_t> pg_config;
 };
 
+struct inode_config_t
+{
+    uint64_t num;
+    std::string name;
+    uint64_t size;
+    inode_t parent_id;
+    bool readonly;
+};
+
+struct inode_watch_t
+{
+    std::string name;
+    inode_config_t cfg;
+};
+
 struct etcd_state_client_t
 {
 protected:
+    std::vector<inode_watch_t*> watches;
+    websocket_t *etcd_watch_ws = NULL;
+    uint64_t bs_block_size = 0;
     void add_etcd_url(std::string);
 public:
     std::vector<std::string> etcd_addresses;
@@ -64,10 +82,10 @@ public:
 
     int etcd_watches_initialised = 0;
     uint64_t etcd_watch_revision = 0;
-    websocket_t *etcd_watch_ws = NULL;
-    uint64_t bs_block_size = 0;
     std::map<pool_id_t, pool_config_t> pool_config;
     std::map<osd_num_t, json11::Json> peer_states;
+    std::map<inode_t, inode_config_t> inode_config;
+    std::map<std::string, inode_t> inode_by_name;
 
     std::function<void(json11::Json::object &)> on_change_hook;
     std::function<void(json11::Json::object &)> on_load_config_hook;
@@ -84,5 +102,7 @@ public:
     void load_pgs();
     void parse_state(const std::string & key, const json11::Json & value);
     void parse_config(json11::Json & config);
+    inode_watch_t* watch_inode(std::string name);
+    void close_watch(inode_watch_t* watch);
     ~etcd_state_client_t();
 };

src/fio_cluster.cpp

@@ -6,17 +6,17 @@
 // Random write:
 //
 // fio -thread -ioengine=./libfio_cluster.so -name=test -bs=4k -direct=1 -fsync=16 -iodepth=16 -rw=randwrite \
-//     -etcd=127.0.0.1:2379 [-etcd_prefix=/vitastor] -pool=1 -inode=1 -size=1000M
+//     -etcd=127.0.0.1:2379 [-etcd_prefix=/vitastor] (-image=testimg | -pool=1 -inode=1 -size=1000M)
 //
 // Linear write:
 //
 // fio -thread -ioengine=./libfio_cluster.so -name=test -bs=128k -direct=1 -fsync=32 -iodepth=32 -rw=write \
-//     -etcd=127.0.0.1:2379 [-etcd_prefix=/vitastor] -pool=1 -inode=1 -size=1000M
+//     -etcd=127.0.0.1:2379 [-etcd_prefix=/vitastor] -image=testimg
 //
 // Random read (run with -iodepth=32 or -iodepth=1):
 //
 // fio -thread -ioengine=./libfio_cluster.so -name=test -bs=4k -direct=1 -iodepth=32 -rw=randread \
-//     -etcd=127.0.0.1:2379 [-etcd_prefix=/vitastor] -pool=1 -inode=1 -size=1000M
+//     -etcd=127.0.0.1:2379 [-etcd_prefix=/vitastor] -image=testimg
 
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/socket.h>
@@ -35,6 +35,7 @@ struct sec_data
     ring_loop_t *ringloop = NULL;
     epoll_manager_t *epmgr = NULL;
     cluster_client_t *cli = NULL;
+    inode_watch_t *watch = NULL;
     bool last_sync = false;
     /* The list of completed io_u structs. */
     std::vector<io_u*> completed;
@@ -47,6 +48,7 @@ struct sec_options
     int __pad;
     char *etcd_host = NULL;
     char *etcd_prefix = NULL;
+    char *image = NULL;
     uint64_t pool = 0;
     uint64_t inode = 0;
     int cluster_log = 0;
@@ -64,7 +66,7 @@ static struct fio_option options[] = {
         .group  = FIO_OPT_G_FILENAME,
     },
     {
-        .name   = "etcd",
+        .name   = "etcd_prefix",
         .lname  = "etcd key prefix",
         .type   = FIO_OPT_STR_STORE,
         .off1   = offsetof(struct sec_options, etcd_prefix),
@@ -72,6 +74,15 @@ static struct fio_option options[] = {
         .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
         .group  = FIO_OPT_G_FILENAME,
     },
+    {
+        .name   = "image",
+        .lname  = "Vitastor image name",
+        .type   = FIO_OPT_STR_STORE,
+        .off1   = offsetof(struct sec_options, image),
+        .help   = "Vitastor image name to run tests on",
+        .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
+        .group  = FIO_OPT_G_FILENAME,
+    },
     {
         .name   = "pool",
         .lname  = "pool number for the inode",
@@ -86,7 +97,7 @@ static struct fio_option options[] = {
         .lname  = "inode to run tests on",
         .type   = FIO_OPT_INT,
         .off1   = offsetof(struct sec_options, inode),
-        .help   = "inode to run tests on (1 by default)",
+        .help   = "inode number to run tests on",
         .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
         .group  = FIO_OPT_G_FILENAME,
     },
@@ -141,6 +152,51 @@ static int sec_setup(struct thread_data *td)
         td->o.open_files++;
     }
 
+    json11::Json cfg = json11::Json::object {
+        { "etcd_address", std::string(o->etcd_host) },
+        { "etcd_prefix", std::string(o->etcd_prefix ? o->etcd_prefix : "/vitastor") },
+        { "log_level", o->cluster_log },
+    };
+
+    if (!o->image)
+    {
+        if (!(o->inode & ((1l << (64-POOL_ID_BITS)) - 1)))
+        {
+            td_verror(td, EINVAL, "inode number is missing");
+            return 1;
+        }
+        if (o->pool)
+        {
+            o->inode = (o->inode & ((1l << (64-POOL_ID_BITS)) - 1)) | (o->pool << (64-POOL_ID_BITS));
+        }
+        if (!(o->inode >> (64-POOL_ID_BITS)))
+        {
+            td_verror(td, EINVAL, "pool is missing");
+            return 1;
+        }
+    }
+    else
+    {
+        o->inode = 0;
+    }
+    bsd->ringloop = new ring_loop_t(512);
+    bsd->epmgr = new epoll_manager_t(bsd->ringloop);
+    bsd->cli = new cluster_client_t(bsd->ringloop, bsd->epmgr->tfd, cfg);
+    if (o->image)
+    {
+        while (!bsd->cli->is_ready())
+        {
+            bsd->ringloop->loop();
+            if (bsd->cli->is_ready())
+                break;
+            bsd->ringloop->wait();
+        }
+        bsd->watch = bsd->cli->st_cli.watch_inode(std::string(o->image));
+        td->files[0]->real_file_size = bsd->watch->cfg.size;
+    }
+
+    bsd->trace = o->trace ? true : false;
+
     return 0;
 }
 
@@ -149,6 +205,10 @@ static void sec_cleanup(struct thread_data *td)
     sec_data *bsd = (sec_data*)td->io_ops_data;
     if (bsd)
     {
+        if (bsd->watch)
+        {
+            bsd->cli->st_cli.close_watch(bsd->watch);
+        }
         delete bsd->cli;
         delete bsd->epmgr;
         delete bsd->ringloop;
@@ -159,28 +219,6 @@ static void sec_cleanup(struct thread_data *td)
 /* Connect to the server from each thread. */
 static int sec_init(struct thread_data *td)
 {
-    sec_options *o = (sec_options*)td->eo;
-    sec_data *bsd = (sec_data*)td->io_ops_data;
-
-    json11::Json cfg = json11::Json::object {
-        { "etcd_address", std::string(o->etcd_host) },
-        { "etcd_prefix", std::string(o->etcd_prefix ? o->etcd_prefix : "/vitastor") },
-        { "log_level", o->cluster_log },
-    };
-
-    if (o->pool)
-        o->inode = (o->inode & ((1l << (64-POOL_ID_BITS)) - 1)) | (o->pool << (64-POOL_ID_BITS));
-    if (!(o->inode >> (64-POOL_ID_BITS)))
-    {
-        td_verror(td, EINVAL, "pool is missing");
-        return 1;
-    }
-    bsd->ringloop = new ring_loop_t(512);
-    bsd->epmgr = new epoll_manager_t(bsd->ringloop);
-    bsd->cli = new cluster_client_t(bsd->ringloop, bsd->epmgr->tfd, cfg);
-
-    bsd->trace = o->trace ? true : false;
-
     return 0;
 }
 
@@ -200,19 +238,23 @@ static enum fio_q_status sec_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io)
     io->engine_data = bsd;
     cluster_op_t *op = new cluster_op_t;
 
+    op->inode = opt->image ? bsd->watch->cfg.num : opt->inode;
     switch (io->ddir)
     {
     case DDIR_READ:
         op->opcode = OSD_OP_READ;
-        op->inode = opt->inode;
         op->offset = io->offset;
         op->len = io->xfer_buflen;
         op->iov.push_back(io->xfer_buf, io->xfer_buflen);
         bsd->last_sync = false;
         break;
     case DDIR_WRITE:
+        if (opt->image && bsd->watch->cfg.readonly)
+        {
+            io->error = EROFS;
+            return FIO_Q_COMPLETED;
+        }
         op->opcode = OSD_OP_WRITE;
-        op->inode = opt->inode;
         op->offset = io->offset;
         op->len = io->xfer_buflen;
         op->iov.push_back(io->xfer_buf, io->xfer_buflen);

src/messenger.h

@@ -35,6 +35,7 @@
 #define DEFAULT_PEER_CONNECT_INTERVAL 5
 #define DEFAULT_PEER_CONNECT_TIMEOUT 5
 #define DEFAULT_OSD_PING_TIMEOUT 5
+#define DEFAULT_BITMAP_GRANULARITY 4096
 
 // Kind of a vector with small-list-optimisation
 struct osd_op_buf_list_t
@@ -174,13 +175,17 @@ struct osd_primary_op_data_t;
 
 struct osd_op_t
 {
-    timespec tv_begin;
+    timespec tv_begin = { 0 }, tv_end = { 0 };
     uint64_t op_type = OSD_OP_IN;
     int peer_fd;
     osd_any_op_t req;
     osd_any_reply_t reply;
     blockstore_op_t *bs_op = NULL;
     void *buf = NULL;
+    // bitmap, bitmap_len, bmp_data are only meaningful for reads
+    void *bitmap = NULL;
+    unsigned bitmap_len = 0;
+    unsigned bmp_data = 0;
     void *rmw_buf = NULL;
     osd_primary_op_data_t* op_data = NULL;
     std::function<void(osd_op_t*)> callback;

src/msgr_receive.cpp

@@ -202,22 +202,34 @@ void osd_messenger_t::handle_op_hdr(osd_client_t *cl)
     osd_op_t *cur_op = cl->read_op;
     if (cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_READ)
     {
-        if (cur_op->req.sec_rw.len > 0)
-            cur_op->buf = memalign_or_die(MEM_ALIGNMENT, cur_op->req.sec_rw.len);
         cl->read_remaining = 0;
     }
     else if (cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_WRITE ||
         cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_WRITE_STABLE)
     {
+        if (cur_op->req.sec_rw.attr_len > 0)
+        {
+            if (cur_op->req.sec_rw.attr_len > sizeof(unsigned))
+                cur_op->bitmap = cur_op->rmw_buf = malloc_or_die(cur_op->req.sec_rw.attr_len);
+            else
+                cur_op->bitmap = &cur_op->bmp_data;
+            cl->recv_list.push_back(cur_op->bitmap, cur_op->req.sec_rw.attr_len);
+        }
         if (cur_op->req.sec_rw.len > 0)
+        {
             cur_op->buf = memalign_or_die(MEM_ALIGNMENT, cur_op->req.sec_rw.len);
-        cl->read_remaining = cur_op->req.sec_rw.len;
+            cl->recv_list.push_back(cur_op->buf, cur_op->req.sec_rw.len);
+        }
+        cl->read_remaining = cur_op->req.sec_rw.len + cur_op->req.sec_rw.attr_len;
     }
     else if (cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_STABILIZE ||
         cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_ROLLBACK)
     {
         if (cur_op->req.sec_stab.len > 0)
+        {
             cur_op->buf = memalign_or_die(MEM_ALIGNMENT, cur_op->req.sec_stab.len);
+            cl->recv_list.push_back(cur_op->buf, cur_op->req.sec_stab.len);
+        }
         cl->read_remaining = cur_op->req.sec_stab.len;
     }
     else if (cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_READ)
@@ -227,13 +239,15 @@ void osd_messenger_t::handle_op_hdr(osd_client_t *cl)
     else if (cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_WRITE)
     {
         if (cur_op->req.rw.len > 0)
+        {
             cur_op->buf = memalign_or_die(MEM_ALIGNMENT, cur_op->req.rw.len);
+            cl->recv_list.push_back(cur_op->buf, cur_op->req.rw.len);
+        }
         cl->read_remaining = cur_op->req.rw.len;
     }
     if (cl->read_remaining > 0)
     {
         // Read data
-        cl->recv_list.push_back(cur_op->buf, cl->read_remaining);
         cl->read_state = CL_READ_DATA;
     }
     else
@@ -259,12 +273,12 @@ bool osd_messenger_t::handle_reply_hdr(osd_client_t *cl)
     osd_op_t *op = req_it->second;
     memcpy(op->reply.buf, cl->read_op->req.buf, OSD_PACKET_SIZE);
     cl->sent_ops.erase(req_it);
-    if ((op->reply.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_READ || op->reply.hdr.opcode == OSD_OP_READ) &&
+    if (op->reply.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_READ || op->reply.hdr.opcode == OSD_OP_READ)
-        op->reply.hdr.retval > 0)
     {
         // Read data. In this case we assume that the buffer is preallocated by the caller (!)
-        assert(op->iov.count > 0);
+        unsigned bmp_len = (op->reply.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_READ ? op->reply.sec_rw.attr_len : op->reply.rw.bitmap_len);
-        if (op->reply.hdr.retval != (op->reply.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_READ ? op->req.sec_rw.len : op->req.rw.len))
+        if (op->reply.hdr.retval != (op->reply.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_READ ? op->req.sec_rw.len : op->req.rw.len) ||
+            bmp_len > op->bitmap_len)
         {
             // Check reply length to not overflow the buffer
             printf("Client %d read reply of different length\n", cl->peer_fd);
@@ -272,11 +286,23 @@ bool osd_messenger_t::handle_reply_hdr(osd_client_t *cl)
             stop_client(cl->peer_fd);
             return false;
         }
+        if (bmp_len > 0)
+        {
+            cl->recv_list.push_back(op->bitmap, bmp_len);
+        }
+        if (op->reply.hdr.retval > 0)
+        {
+            assert(op->iov.count > 0);
             cl->recv_list.append(op->iov);
+        }
+        cl->read_remaining = op->reply.hdr.retval + bmp_len;
+        if (cl->read_remaining == 0)
+        {
+            goto reuse;
+        }
         delete cl->read_op;
         cl->read_op = op;
         cl->read_state = CL_READ_REPLY_DATA;
-        cl->read_remaining = op->reply.hdr.retval;
     }
     else if (op->reply.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_LIST && op->reply.hdr.retval > 0)
     {
@@ -300,6 +326,7 @@ bool osd_messenger_t::handle_reply_hdr(osd_client_t *cl)
     }
     else
     {
+reuse:
         // It's fine to reuse cl->read_op for the next reply
         handle_reply_ready(op);
         cl->recv_list.push_back(cl->read_op->req.buf, OSD_PACKET_SIZE);

src/msgr_send.cpp

@@ -47,6 +47,27 @@ void osd_messenger_t::outbox_push(osd_op_t *cur_op)
         cl->sent_ops[cur_op->req.hdr.id] = cur_op;
     }
     to_outbox.push_back(NULL);
+    // Bitmap
+    if (cur_op->op_type == OSD_OP_IN &&
+        cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_READ &&
+        cur_op->reply.sec_rw.attr_len > 0)
+    {
+        to_send_list.push_back((iovec){
+            .iov_base = cur_op->bitmap,
+            .iov_len = cur_op->reply.sec_rw.attr_len,
+        });
+        to_outbox.push_back(NULL);
+    }
+    else if (cur_op->op_type == OSD_OP_OUT &&
+        (cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_WRITE || cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_WRITE_STABLE) &&
+        cur_op->req.sec_rw.attr_len > 0)
+    {
+        to_send_list.push_back((iovec){
+            .iov_base = cur_op->bitmap,
+            .iov_len = cur_op->req.sec_rw.attr_len,
+        });
+        to_outbox.push_back(NULL);
+    }
     // Operation data
     if ((cur_op->op_type == OSD_OP_IN
         ? (cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_READ ||
@@ -97,8 +118,10 @@ void osd_messenger_t::measure_exec(osd_op_t *cur_op)
     {
         return;
     }
-    timespec tv_end;
+    if (!cur_op->tv_end.tv_sec)
-    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tv_end);
+    {
+        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &cur_op->tv_end);
+    }
     stats.op_stat_count[cur_op->req.hdr.opcode]++;
     if (!stats.op_stat_count[cur_op->req.hdr.opcode])
     {
@@ -107,8 +130,8 @@ void osd_messenger_t::measure_exec(osd_op_t *cur_op)
         stats.op_stat_bytes[cur_op->req.hdr.opcode] = 0;
     }
     stats.op_stat_sum[cur_op->req.hdr.opcode] += (
-        (tv_end.tv_sec - cur_op->tv_begin.tv_sec)*1000000 +
+        (cur_op->tv_end.tv_sec - cur_op->tv_begin.tv_sec)*1000000 +
-        (tv_end.tv_nsec - cur_op->tv_begin.tv_nsec)/1000
+        (cur_op->tv_end.tv_nsec - cur_op->tv_begin.tv_nsec)/1000
     );
     if (cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_READ ||
         cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_WRITE)

src/object_id.h

@@ -6,12 +6,14 @@
 #include <stdint.h>
 #include <functional>
 
+typedef uint64_t inode_t;
+
 // 16 bytes per object/stripe id
 // stripe = (start of the parity stripe + peer role)
 // i.e. for example (256KB + one of 0,1,2)
 struct __attribute__((__packed__)) object_id
 {
-    uint64_t inode;
+    inode_t inode;
     uint64_t stripe;
 };
 

src/osd.cpp

@@ -9,15 +9,21 @@
 
 #include "osd.h"
 
-osd_t::osd_t(blockstore_config_t & config, blockstore_t *bs, ring_loop_t *ringloop)
+osd_t::osd_t(blockstore_config_t & config, ring_loop_t *ringloop)
 {
+    bs_block_size = strtoull(config["block_size"].c_str(), NULL, 10);
+    bs_bitmap_granularity = strtoull(config["bitmap_granularity"].c_str(), NULL, 10);
+    if (!bs_block_size)
+        bs_block_size = DEFAULT_BLOCK_SIZE;
+    if (!bs_bitmap_granularity)
+        bs_bitmap_granularity = DEFAULT_BITMAP_GRANULARITY;
+    clean_entry_bitmap_size = bs_block_size / bs_bitmap_granularity / 8;
+
     this->config = config;
-    this->bs = bs;
     this->ringloop = ringloop;
 
-    this->bs_block_size = bs->get_block_size();
+    // FIXME: Create Blockstore from on-disk superblock config and check it against the OSD cluster config
-    // FIXME: use bitmap granularity instead
+    this->bs = new blockstore_t(config, ringloop);
-    this->bs_disk_alignment = bs->get_disk_alignment();
 
     parse_config(config);
 
@@ -49,6 +55,7 @@ osd_t::~osd_t()
 {
     ringloop->unregister_consumer(&consumer);
     delete epmgr;
+    delete bs;
     close(listen_fd);
 }
 
@@ -171,7 +178,7 @@ bool osd_t::shutdown()
     {
         return false;
     }
-    return bs->is_safe_to_stop();
+    return !bs || bs->is_safe_to_stop();
 }
 
 void osd_t::loop()
@@ -198,14 +205,14 @@ void osd_t::exec_op(osd_op_t *cur_op)
             cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_WRITE ||
             cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_WRITE_STABLE) &&
             (cur_op->req.sec_rw.len > OSD_RW_MAX ||
-            cur_op->req.sec_rw.len % bs_disk_alignment ||
+            cur_op->req.sec_rw.len % bs_bitmap_granularity ||
-            cur_op->req.sec_rw.offset % bs_disk_alignment)) ||
+            cur_op->req.sec_rw.offset % bs_bitmap_granularity)) ||
         ((cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_READ ||
             cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_WRITE ||
             cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_DELETE) &&
             (cur_op->req.rw.len > OSD_RW_MAX ||
-            cur_op->req.rw.len % bs_disk_alignment ||
+            cur_op->req.rw.len % bs_bitmap_granularity ||
-            cur_op->req.rw.offset % bs_disk_alignment)))
+            cur_op->req.rw.offset % bs_bitmap_granularity)))
     {
         // Bad command
         finish_op(cur_op, -EINVAL);

src/osd.h

@@ -55,6 +55,17 @@ struct osd_recovery_op_t
     osd_op_t *osd_op = NULL;
 };
 
+// Posted as /osd/inodestats/$osd, then accumulated by the monitor
+#define INODE_STATS_READ 0
+#define INODE_STATS_WRITE 1
+#define INODE_STATS_DELETE 2
+struct inode_stats_t
+{
+    uint64_t op_sum[3] = { 0 };
+    uint64_t op_count[3] = { 0 };
+    uint64_t op_bytes[3] = { 0 };
+};
+
 class osd_t
 {
     // config
@@ -115,7 +126,7 @@ class osd_t
     bool stopping = false;
     int inflight_ops = 0;
     blockstore_t *bs;
-    uint32_t bs_block_size, bs_disk_alignment;
+    uint32_t bs_block_size, bs_bitmap_granularity, clean_entry_bitmap_size;
     ring_loop_t *ringloop;
     timerfd_manager_t *tfd = NULL;
     epoll_manager_t *epmgr = NULL;
@@ -126,6 +137,7 @@ class osd_t
 
     // op statistics
     osd_op_stats_t prev_stats;
+    std::map<uint64_t, inode_stats_t> inode_stats;
     const char* recovery_stat_names[2] = { "degraded", "misplaced" };
     uint64_t recovery_stat_count[2][2] = { 0 };
     uint64_t recovery_stat_bytes[2][2] = { 0 };
@@ -218,7 +230,7 @@ class osd_t
     }
 
 public:
-    osd_t(blockstore_config_t & config, blockstore_t *bs, ring_loop_t *ringloop);
+    osd_t(blockstore_config_t & config, ring_loop_t *ringloop);
     ~osd_t();
     void force_stop(int exitcode);
     bool shutdown();

src/osd_cluster.cpp

@@ -179,11 +179,47 @@ void osd_t::report_statistics()
         return;
     }
     etcd_reporting_stats = true;
+    // Report space usage statistics as a whole
+    // Maybe we'll report it using deltas if we tune for a lot of inodes at some point
+    json11::Json::object inode_space;
+    for (auto kv: bs->get_inode_space_stats())
+    {
+        inode_space[std::to_string(kv.first)] = kv.second;
+    }
+    json11::Json::object inode_ops;
+    for (auto kv: inode_stats)
+    {
+        inode_ops[std::to_string(kv.first)] = json11::Json::object {
+            { "read", json11::Json::object {
+                { "count", kv.second.op_count[INODE_STATS_READ] },
+                { "usec", kv.second.op_sum[INODE_STATS_READ] },
+                { "bytes", kv.second.op_bytes[INODE_STATS_READ] },
+            } },
+            { "write", json11::Json::object {
+                { "count", kv.second.op_count[INODE_STATS_WRITE] },
+                { "usec", kv.second.op_sum[INODE_STATS_WRITE] },
+                { "bytes", kv.second.op_bytes[INODE_STATS_WRITE] },
+            } },
+            { "delete", json11::Json::object {
+                { "count", kv.second.op_count[INODE_STATS_DELETE] },
+                { "usec", kv.second.op_sum[INODE_STATS_DELETE] },
+                { "bytes", kv.second.op_bytes[INODE_STATS_DELETE] },
+            } },
+        };
+    }
     json11::Json::array txn = { json11::Json::object {
         { "request_put", json11::Json::object {
             { "key", base64_encode(st_cli.etcd_prefix+"/osd/stats/"+std::to_string(osd_num)) },
             { "value", base64_encode(get_statistics().dump()) },
-        } }
+        } },
+        { "request_put", json11::Json::object {
+            { "key", base64_encode(st_cli.etcd_prefix+"/osd/space/"+std::to_string(osd_num)) },
+            { "value", base64_encode(json11::Json(inode_space).dump()) },
+        } },
+        { "request_put", json11::Json::object {
+            { "key", base64_encode(st_cli.etcd_prefix+"/osd/inodestats/"+std::to_string(osd_num)) },
+            { "value", base64_encode(json11::Json(inode_ops).dump()) },
+        } },
     } };
     for (auto & p: pgs)
     {

src/osd_main.cpp

@@ -41,16 +41,13 @@ int main(int narg, char *args[])
     signal(SIGINT, handle_sigint);
     signal(SIGTERM, handle_sigint);
     ring_loop_t *ringloop = new ring_loop_t(512);
-    // FIXME: Create Blockstore from on-disk superblock config and check it against the OSD cluster config
+    osd = new osd_t(config, ringloop);
-    blockstore_t *bs = new blockstore_t(config, ringloop);
-    osd = new osd_t(config, bs, ringloop);
     while (1)
     {
         ringloop->loop();
         ringloop->wait();
     }
     delete osd;
-    delete bs;
     delete ringloop;
     return 0;
 }

src/osd_ops.h

@@ -71,6 +71,9 @@ struct __attribute__((__packed__)) osd_op_secondary_rw_t
     uint32_t offset;
     // length
     uint32_t len;
+    // bitmap/attribute length - bitmap comes after header, but before data
+    uint32_t attr_len;
+    uint32_t pad0;
 };
 
 struct __attribute__((__packed__)) osd_reply_secondary_rw_t
@@ -78,6 +81,9 @@ struct __attribute__((__packed__)) osd_reply_secondary_rw_t
     osd_reply_header_t header;
     // for reads and writes: assigned or read version number
     uint64_t version;
+    // for reads: bitmap/attribute length (just to double-check)
+    uint32_t attr_len;
+    uint32_t pad0;
 };
 
 // delete object on the secondary OSD
@@ -154,7 +160,6 @@ struct __attribute__((__packed__)) osd_reply_secondary_list_t
 };
 
 // read or write to the primary OSD (must be within individual stripe)
-// FIXME: allow to return used block bitmap (required for snapshots)
 struct __attribute__((__packed__)) osd_op_rw_t
 {
     osd_op_header_t header;
@@ -169,6 +174,9 @@ struct __attribute__((__packed__)) osd_op_rw_t
 struct __attribute__((__packed__)) osd_reply_rw_t
 {
     osd_reply_header_t header;
+    // for reads: bitmap length
+    uint32_t bitmap_len;
+    uint32_t pad0;
 };
 
 // sync to the primary OSD

src/osd_primary.cpp

@@ -2,6 +2,7 @@
 // License: VNPL-1.1 (see README.md for details)
 
 #include "osd_primary.h"
+#include "allocator.h"
 
 // read: read directly or read paired stripe(s), reconstruct, return
 // write: read paired stripe(s), reconstruct, modify, calculate parity, write
@@ -44,14 +45,15 @@ bool osd_t::prepare_primary_rw(osd_op_t *cur_op)
         return false;
     }
     if ((cur_op->req.rw.offset + cur_op->req.rw.len) > (oid.stripe + pg_block_size) ||
-        (cur_op->req.rw.offset % bs_disk_alignment) != 0 ||
+        (cur_op->req.rw.offset % bs_bitmap_granularity) != 0 ||
-        (cur_op->req.rw.len % bs_disk_alignment) != 0)
+        (cur_op->req.rw.len % bs_bitmap_granularity) != 0)
     {
         finish_op(cur_op, -EINVAL);
         return false;
     }
+    int stripe_count = (pool_cfg.scheme == POOL_SCHEME_REPLICATED ? 1 : pg_it->second.pg_size);
     osd_primary_op_data_t *op_data = (osd_primary_op_data_t*)calloc_or_die(
-        1, sizeof(osd_primary_op_data_t) + sizeof(osd_rmw_stripe_t) * (pool_cfg.scheme == POOL_SCHEME_REPLICATED ? 1 : pg_it->second.pg_size)
+        1, sizeof(osd_primary_op_data_t) + (clean_entry_bitmap_size + sizeof(osd_rmw_stripe_t)) * stripe_count
     );
     op_data->pg_num = pg_num;
     op_data->oid = oid;
@@ -60,6 +62,11 @@ bool osd_t::prepare_primary_rw(osd_op_t *cur_op)
     op_data->pg_data_size = pg_data_size;
     cur_op->op_data = op_data;
     split_stripes(pg_data_size, bs_block_size, (uint32_t)(cur_op->req.rw.offset - oid.stripe), cur_op->req.rw.len, op_data->stripes);
+    // Allocate bitmaps along with stripes to avoid extra allocations and fragmentation
+    for (int i = 0; i < stripe_count; i++)
+    {
+        op_data->stripes[i].bmp_buf = (void*)(op_data->stripes+stripe_count) + clean_entry_bitmap_size*i;
+    }
     pg_it->second.inflight++;
     return true;
 }
@@ -99,6 +106,7 @@ void osd_t::continue_primary_read(osd_op_t *cur_op)
     {
         return;
     }
+    cur_op->reply.rw.bitmap_len = 0;
     osd_primary_op_data_t *op_data = cur_op->op_data;
     if (op_data->st == 1)      goto resume_1;
     else if (op_data->st == 2) goto resume_2;
@@ -146,18 +154,20 @@ resume_2:
         finish_op(cur_op, op_data->epipe > 0 ? -EPIPE : -EIO);
         return;
     }
+    cur_op->reply.rw.bitmap_len = op_data->pg_data_size * clean_entry_bitmap_size;
     if (op_data->degraded)
     {
         // Reconstruct missing stripes
         osd_rmw_stripe_t *stripes = op_data->stripes;
         if (op_data->scheme == POOL_SCHEME_XOR)
         {
-            reconstruct_stripes_xor(stripes, op_data->pg_size);
+            reconstruct_stripes_xor(stripes, op_data->pg_size, clean_entry_bitmap_size);
         }
         else if (op_data->scheme == POOL_SCHEME_JERASURE)
         {
-            reconstruct_stripes_jerasure(stripes, op_data->pg_size, op_data->pg_data_size);
+            reconstruct_stripes_jerasure(stripes, op_data->pg_size, op_data->pg_data_size, clean_entry_bitmap_size);
         }
+        cur_op->iov.push_back(op_data->stripes[0].bmp_buf, cur_op->reply.rw.bitmap_len);
         for (int role = 0; role < op_data->pg_size; role++)
         {
             if (stripes[role].req_end != 0)
@@ -172,6 +182,7 @@ resume_2:
     }
     else
     {
+        cur_op->iov.push_back(op_data->stripes[0].bmp_buf, cur_op->reply.rw.bitmap_len);
         cur_op->iov.push_back(cur_op->buf, cur_op->req.rw.len);
     }
     finish_op(cur_op, cur_op->req.rw.len);
@@ -238,6 +249,7 @@ resume_1:
         op_data->stripes[0].write_start = op_data->stripes[0].req_start;
         op_data->stripes[0].write_end = op_data->stripes[0].req_end;
         op_data->stripes[0].write_buf = cur_op->buf;
+        op_data->stripes[0].bmp_buf = (void*)(op_data->stripes+1);
         if (pg.cur_set.data() != op_data->prev_set && (op_data->stripes[0].write_start != 0 ||
             op_data->stripes[0].write_end != bs_block_size))
         {
@@ -250,7 +262,7 @@ resume_1:
     else
     {
         cur_op->rmw_buf = calc_rmw(cur_op->buf, op_data->stripes, op_data->prev_set,
-            pg.pg_size, op_data->pg_data_size, pg.pg_cursize, pg.cur_set.data(), bs_block_size);
+            pg.pg_size, op_data->pg_data_size, pg.pg_cursize, pg.cur_set.data(), bs_block_size, clean_entry_bitmap_size);
         if (!cur_op->rmw_buf)
         {
             // Refuse partial overwrite of an incomplete object
@@ -273,7 +285,9 @@ resume_3:
     pg.ver_override[op_data->oid] = op_data->fact_ver;
     if (op_data->scheme == POOL_SCHEME_REPLICATED)
     {
-        // Only (possibly) copy new data from the request into the recovery buffer
+        // Set bitmap bits
+        bitmap_set(op_data->stripes[0].bmp_buf, op_data->stripes[0].write_start, op_data->stripes[0].write_end, bs_bitmap_granularity);
+        // Possibly copy new data from the request into the recovery buffer
         if (pg.cur_set.data() != op_data->prev_set && (op_data->stripes[0].write_start != 0 ||
             op_data->stripes[0].write_end != bs_block_size))
         {
@@ -292,11 +306,11 @@ resume_3:
         // Recover missing stripes, calculate parity
         if (pg.scheme == POOL_SCHEME_XOR)
         {
-            calc_rmw_parity_xor(op_data->stripes, pg.pg_size, op_data->prev_set, pg.cur_set.data(), bs_block_size);
+            calc_rmw_parity_xor(op_data->stripes, pg.pg_size, op_data->prev_set, pg.cur_set.data(), bs_block_size, clean_entry_bitmap_size);
         }
         else if (pg.scheme == POOL_SCHEME_JERASURE)
         {
-            calc_rmw_parity_jerasure(op_data->stripes, pg.pg_size, op_data->pg_data_size, op_data->prev_set, pg.cur_set.data(), bs_block_size);
+            calc_rmw_parity_jerasure(op_data->stripes, pg.pg_size, op_data->pg_data_size, op_data->prev_set, pg.cur_set.data(), bs_block_size, clean_entry_bitmap_size);
         }
     }
     // Send writes

src/osd_primary_subops.cpp

@@ -36,6 +36,29 @@ void osd_t::autosync()
 void osd_t::finish_op(osd_op_t *cur_op, int retval)
 {
     inflight_ops--;
+    if (cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_READ ||
+        cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_WRITE ||
+        cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_DELETE)
+    {
+        // Track inode statistics
+        if (!cur_op->tv_end.tv_sec)
+        {
+            clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &cur_op->tv_end);
+        }
+        uint64_t usec = (
+            (cur_op->tv_end.tv_sec - cur_op->tv_begin.tv_sec)*1000000 +
+            (cur_op->tv_end.tv_nsec - cur_op->tv_begin.tv_nsec)/1000
+        );
+        int inode_st_op = cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_DELETE
+            ? INODE_STATS_DELETE
+            : (cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_READ ? INODE_STATS_READ : INODE_STATS_WRITE);
+        inode_stats[cur_op->req.rw.inode].op_count[inode_st_op]++;
+        inode_stats[cur_op->req.rw.inode].op_sum[inode_st_op] += usec;
+        if (cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_DELETE)
+            inode_stats[cur_op->req.rw.inode].op_bytes[inode_st_op] += cur_op->op_data->pg_data_size * bs_block_size;
+        else
+            inode_stats[cur_op->req.rw.inode].op_bytes[inode_st_op] += cur_op->req.rw.len;
+    }
     if (cur_op->op_data)
     {
         if (cur_op->op_data->pg_num > 0)
@@ -64,7 +87,7 @@ void osd_t::finish_op(osd_op_t *cur_op, int retval)
     }
     else
     {
-        // FIXME add separate magic number
+        // FIXME add separate magic number for primary ops
         auto cl_it = c_cli.clients.find(cur_op->peer_fd);
         if (cl_it != c_cli.clients.end())
         {
@@ -129,6 +152,8 @@ void osd_t::submit_primary_subops(int submit_type, uint64_t op_version, int pg_s
             {
                 clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &subops[i].tv_begin);
                 subops[i].op_type = (uint64_t)cur_op;
+                subops[i].bitmap = stripes[stripe_num].bmp_buf;
+                subops[i].bitmap_len = clean_entry_bitmap_size;
                 subops[i].bs_op = new blockstore_op_t({
                     .opcode = (uint64_t)(wr ? (rep ? BS_OP_WRITE_STABLE : BS_OP_WRITE) : BS_OP_READ),
                     .callback = [subop = &subops[i], this](blockstore_op_t *bs_subop)
@@ -143,6 +168,7 @@ void osd_t::submit_primary_subops(int submit_type, uint64_t op_version, int pg_s
                     .offset = wr ? stripes[stripe_num].write_start : stripes[stripe_num].read_start,
                     .len = wr ? stripes[stripe_num].write_end - stripes[stripe_num].write_start : stripes[stripe_num].read_end - stripes[stripe_num].read_start,
                     .buf = wr ? stripes[stripe_num].write_buf : stripes[stripe_num].read_buf,
+                    .bitmap = stripes[stripe_num].bmp_buf,
                 });
 #ifdef OSD_DEBUG
                 printf(
@@ -157,6 +183,8 @@ void osd_t::submit_primary_subops(int submit_type, uint64_t op_version, int pg_s
             {
                 subops[i].op_type = OSD_OP_OUT;
                 subops[i].peer_fd = c_cli.osd_peer_fds.at(role_osd_num);
+                subops[i].bitmap = stripes[stripe_num].bmp_buf;
+                subops[i].bitmap_len = clean_entry_bitmap_size;
                 subops[i].req.sec_rw = {
                     .header = {
                         .magic = SECONDARY_OSD_OP_MAGIC,
@@ -170,6 +198,7 @@ void osd_t::submit_primary_subops(int submit_type, uint64_t op_version, int pg_s
                     .version = op_version,
                     .offset = wr ? stripes[stripe_num].write_start : stripes[stripe_num].read_start,
                     .len = wr ? stripes[stripe_num].write_end - stripes[stripe_num].write_start : stripes[stripe_num].read_end - stripes[stripe_num].read_start,
+                    .attr_len = wr ? clean_entry_bitmap_size : 0,
                 };
 #ifdef OSD_DEBUG
                 printf(

src/osd_rmw.cpp

@@ -7,6 +7,7 @@
 #include <jerasure/reed_sol.h>
 #include <jerasure.h>
 #include <map>
+#include "allocator.h"
 #include "xor.h"
 #include "osd_rmw.h"
 #include "malloc_or_die.h"
@@ -81,7 +82,7 @@ void split_stripes(uint64_t pg_minsize, uint32_t bs_block_size, uint32_t start,
     }
 }
 
-void reconstruct_stripes_xor(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size)
+void reconstruct_stripes_xor(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, uint32_t bitmap_size)
 {
     for (int role = 0; role < pg_size; role++)
     {
@@ -106,6 +107,7 @@ void reconstruct_stripes_xor(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size)
                             stripes[other].read_buf + (stripes[role].read_start - stripes[other].read_start),
                             stripes[role].read_buf, stripes[role].read_end - stripes[role].read_start
                         );
+                        memxor(stripes[prev].bmp_buf, stripes[other].bmp_buf, stripes[role].bmp_buf, bitmap_size);
                         prev = -1;
                     }
                     else
@@ -116,6 +118,7 @@ void reconstruct_stripes_xor(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size)
                             stripes[other].read_buf + (stripes[role].read_start - stripes[other].read_start),
                             stripes[role].read_buf, stripes[role].read_end - stripes[role].read_start
                         );
+                        memxor(stripes[role].bmp_buf, stripes[other].bmp_buf, stripes[role].bmp_buf, bitmap_size);
                     }
                 }
             }
@@ -212,7 +215,7 @@ int* get_jerasure_decoding_matrix(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, int pg
     auto dec_it = matrix->decodings.find((reed_sol_erased_t){ .data = erased, .size = pg_size });
     if (dec_it == matrix->decodings.end())
     {
-        int *dm_ids = (int*)malloc(sizeof(int)*(pg_minsize + pg_minsize*pg_minsize + pg_size));
+        int *dm_ids = (int*)malloc_or_die(sizeof(int)*(pg_minsize + pg_minsize*pg_minsize + pg_size));
         int *decoding_matrix = dm_ids + pg_minsize;
         if (!dm_ids)
             throw std::bad_alloc();
@@ -230,7 +233,7 @@ int* get_jerasure_decoding_matrix(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, int pg
     return dec_it->second;
 }
 
-void reconstruct_stripes_jerasure(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, int pg_minsize)
+void reconstruct_stripes_jerasure(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, int pg_minsize, uint32_t bitmap_size)
 {
     int *dm_ids = get_jerasure_decoding_matrix(stripes, pg_size, pg_minsize);
     if (!dm_ids)
@@ -257,6 +260,18 @@ void reconstruct_stripes_jerasure(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, int pg
                 pg_minsize, OSD_JERASURE_W, decoding_matrix+(role*pg_minsize), dm_ids, role,
                 data_ptrs, data_ptrs+pg_minsize, stripes[role].read_end - stripes[role].read_start
             );
+            for (int other = 0; other < pg_size; other++)
+            {
+                if (stripes[other].read_end != 0 && !stripes[other].missing)
+                {
+                    data_ptrs[other] = (char*)(stripes[other].bmp_buf);
+                }
+            }
+            data_ptrs[role] = (char*)stripes[role].bmp_buf;
+            jerasure_matrix_dotprod(
+                pg_minsize, OSD_JERASURE_W, decoding_matrix+(role*pg_minsize), dm_ids, role,
+                data_ptrs, data_ptrs+pg_minsize, bitmap_size
+            );
         }
     }
 }
@@ -320,7 +335,8 @@ void* alloc_read_buffer(osd_rmw_stripe_t *stripes, int read_pg_size, uint64_t ad
 }
 
 void* calc_rmw(void *request_buf, osd_rmw_stripe_t *stripes, uint64_t *read_osd_set,
-    uint64_t pg_size, uint64_t pg_minsize, uint64_t pg_cursize, uint64_t *write_osd_set, uint64_t chunk_size)
+    uint64_t pg_size, uint64_t pg_minsize, uint64_t pg_cursize, uint64_t *write_osd_set,
+    uint64_t chunk_size, uint32_t bitmap_size)
 {
     // Generic parity modification (read-modify-write) algorithm
     // Read -> Reconstruct missing chunks -> Calc parity chunks -> Write
@@ -521,11 +537,12 @@ static void xor_multiple_buffers(buf_len_t *xor1, int n1, buf_len_t *xor2, int n
 }
 
 static void calc_rmw_parity_copy_mod(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, int pg_minsize,
-    uint64_t *read_osd_set, uint64_t *write_osd_set, uint32_t chunk_size, uint32_t &start, uint32_t &end)
+    uint64_t *read_osd_set, uint64_t *write_osd_set, uint32_t chunk_size, uint32_t bitmap_granularity,
+    uint32_t &start, uint32_t &end)
 {
     if (write_osd_set[pg_minsize] != 0 || write_osd_set != read_osd_set)
     {
-        // Required for the next two if()s
+        // start & end are required for calc_rmw_parity
         for (int role = 0; role < pg_minsize; role++)
         {
             if (stripes[role].req_end != 0)
@@ -543,6 +560,20 @@ static void calc_rmw_parity_copy_mod(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, int
             }
         }
     }
+    // Set bitmap bits accordingly
+    if (bitmap_granularity > 0)
+    {
+        for (int role = 0; role < pg_minsize; role++)
+        {
+            if (stripes[role].req_end != 0)
+            {
+                bitmap_set(
+                    stripes[role].bmp_buf, stripes[role].req_start,
+                    stripes[role].req_end-stripes[role].req_start, bitmap_granularity
+                );
+            }
+        }
+    }
     if (write_osd_set != read_osd_set)
     {
         for (int role = 0; role < pg_minsize; role++)
@@ -603,12 +634,14 @@ static void calc_rmw_parity_copy_parity(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size,
 #endif
 }
 
-void calc_rmw_parity_xor(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, uint64_t *read_osd_set, uint64_t *write_osd_set, uint32_t chunk_size)
+void calc_rmw_parity_xor(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, uint64_t *read_osd_set, uint64_t *write_osd_set,
+    uint32_t chunk_size, uint32_t bitmap_size)
 {
+    uint32_t bitmap_granularity = bitmap_size > 0 ? chunk_size / bitmap_size / 8 : 0;
     int pg_minsize = pg_size-1;
-    reconstruct_stripes_xor(stripes, pg_size);
+    reconstruct_stripes_xor(stripes, pg_size, bitmap_size);
     uint32_t start = 0, end = 0;
-    calc_rmw_parity_copy_mod(stripes, pg_size, pg_minsize, read_osd_set, write_osd_set, chunk_size, start, end);
+    calc_rmw_parity_copy_mod(stripes, pg_size, pg_minsize, read_osd_set, write_osd_set, chunk_size, bitmap_granularity, start, end);
     if (write_osd_set[pg_minsize] != 0 && end != 0)
     {
         // Calculate new parity (XOR k+1)
@@ -626,9 +659,11 @@ void calc_rmw_parity_xor(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, uint64_t *read_
                 if (prev == -1)
                 {
                     xor1[n1++] = { .buf = stripes[parity].write_buf, .len = end-start };
+                    memxor(stripes[parity].bmp_buf, stripes[other].bmp_buf, stripes[parity].bmp_buf, bitmap_size);
                 }
                 else
                 {
+                    memxor(stripes[prev].bmp_buf, stripes[other].bmp_buf, stripes[parity].bmp_buf, bitmap_size);
                     get_old_new_buffers(stripes[prev], start, end, xor1, n1);
                     prev = -1;
                 }
@@ -641,12 +676,13 @@ void calc_rmw_parity_xor(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, uint64_t *read_
 }
 
 void calc_rmw_parity_jerasure(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, int pg_minsize,
-    uint64_t *read_osd_set, uint64_t *write_osd_set, uint32_t chunk_size)
+    uint64_t *read_osd_set, uint64_t *write_osd_set, uint32_t chunk_size, uint32_t bitmap_size)
 {
+    uint32_t bitmap_granularity = bitmap_size > 0 ? chunk_size / bitmap_size / 8 : 0;
     reed_sol_matrix_t *matrix = get_jerasure_matrix(pg_size, pg_minsize);
-    reconstruct_stripes_jerasure(stripes, pg_size, pg_minsize);
+    reconstruct_stripes_jerasure(stripes, pg_size, pg_minsize, bitmap_size);
     uint32_t start = 0, end = 0;
-    calc_rmw_parity_copy_mod(stripes, pg_size, pg_minsize, read_osd_set, write_osd_set, chunk_size, start, end);
+    calc_rmw_parity_copy_mod(stripes, pg_size, pg_minsize, read_osd_set, write_osd_set, chunk_size, bitmap_granularity, start, end);
     if (end != 0)
     {
         int i;
@@ -701,6 +737,14 @@ void calc_rmw_parity_jerasure(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, int pg_min
                 );
                 pos = next_end;
             }
+            for (int i = 0; i < pg_size; i++)
+            {
+                data_ptrs[i] = stripes[i].bmp_buf;
+            }
+            jerasure_matrix_encode(
+                pg_minsize, pg_size-pg_minsize, OSD_JERASURE_W, matrix->data,
+                (char**)data_ptrs, (char**)data_ptrs+pg_minsize, bitmap_size
+            );
         }
     }
     calc_rmw_parity_copy_parity(stripes, pg_size, pg_minsize, read_osd_set, write_osd_set, chunk_size, start, end);

src/osd_rmw.h

@@ -20,6 +20,7 @@ struct buf_len_t
 struct osd_rmw_stripe_t
 {
     void *read_buf, *write_buf;
+    void *bmp_buf;
     uint32_t req_start, req_end;
     uint32_t read_start, read_end;
     uint32_t write_start, write_end;
@@ -30,20 +31,22 @@ struct osd_rmw_stripe_t
 
 void split_stripes(uint64_t pg_minsize, uint32_t bs_block_size, uint32_t start, uint32_t len, osd_rmw_stripe_t *stripes);
 
-void reconstruct_stripes_xor(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size);
+void reconstruct_stripes_xor(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, uint32_t bitmap_size);
 
 int extend_missing_stripes(osd_rmw_stripe_t *stripes, osd_num_t *osd_set, int pg_minsize, int pg_size);
 
 void* alloc_read_buffer(osd_rmw_stripe_t *stripes, int read_pg_size, uint64_t add_size);
 
 void* calc_rmw(void *request_buf, osd_rmw_stripe_t *stripes, uint64_t *read_osd_set,
-    uint64_t pg_size, uint64_t pg_minsize, uint64_t pg_cursize, uint64_t *write_osd_set, uint64_t chunk_size);
+    uint64_t pg_size, uint64_t pg_minsize, uint64_t pg_cursize, uint64_t *write_osd_set,
+    uint64_t chunk_size, uint32_t bitmap_size);
 
-void calc_rmw_parity_xor(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, uint64_t *read_osd_set, uint64_t *write_osd_set, uint32_t chunk_size);
+void calc_rmw_parity_xor(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, uint64_t *read_osd_set, uint64_t *write_osd_set,
+    uint32_t chunk_size, uint32_t bitmap_size);
 
 void use_jerasure(int pg_size, int pg_minsize, bool use);
 
-void reconstruct_stripes_jerasure(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, int pg_minsize);
+void reconstruct_stripes_jerasure(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, int pg_minsize, uint32_t bitmap_size);
 
 void calc_rmw_parity_jerasure(osd_rmw_stripe_t *stripes, int pg_size, int pg_minsize,
-    uint64_t *read_osd_set, uint64_t *write_osd_set, uint32_t chunk_size);
+    uint64_t *read_osd_set, uint64_t *write_osd_set, uint32_t chunk_size, uint32_t bitmap_size);

src/osd_rmw_test.cpp

@@ -126,12 +126,16 @@ void test1()
 
 void test4()
 {
+    const uint32_t bmp = 4;
+    unsigned bitmaps[3] = { 0 };
     osd_num_t osd_set[3] = { 1, 0, 3 };
     osd_rmw_stripe_t stripes[3] = { 0 };
     // Test 4.1
     split_stripes(2, 128*1024, 128*1024-4096, 8192, stripes);
+    for (int i = 0; i < 3; i++)
+        stripes[i].bmp_buf = bitmaps+i;
     void* write_buf = malloc(8192);
-    void* rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 2, osd_set, 128*1024);
+    void* rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 2, osd_set, 128*1024, bmp);
     assert(stripes[0].read_start == 0 && stripes[0].read_end == 128*1024);
     assert(stripes[1].read_start == 4096 && stripes[1].read_end == 128*1024);
     assert(stripes[2].read_start == 4096 && stripes[2].read_end == 128*1024);
@@ -149,7 +153,13 @@ void test4()
     set_pattern(stripes[0].read_buf, 128*1024, PATTERN1); // old data
     set_pattern(stripes[1].read_buf, 128*1024-4096, UINT64_MAX); // didn't read it, it's missing
     set_pattern(stripes[2].read_buf, 128*1024-4096, 0); // old parity = 0
-    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, osd_set, 128*1024);
+    memset(stripes[0].bmp_buf, 0, bmp);
+    memset(stripes[1].bmp_buf, 0, bmp);
+    memset(stripes[2].bmp_buf, 0, bmp);
+    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, osd_set, 128*1024, bmp);
+    assert(*(uint32_t*)stripes[0].bmp_buf == 0x80000000);
+    assert(*(uint32_t*)stripes[1].bmp_buf == 0x00000001);
+    assert(*(uint32_t*)stripes[2].bmp_buf == 0x80000001); // XOR
     check_pattern(stripes[2].write_buf, 4096, PATTERN0^PATTERN1); // new parity
     check_pattern(stripes[2].write_buf+4096, 128*1024-4096*2, 0); // new parity
     check_pattern(stripes[2].write_buf+128*1024-4096, 4096, PATTERN0^PATTERN1); // new parity
@@ -181,7 +191,7 @@ void test5()
     assert(stripes[2].req_end == 0);
     // Test 5.2
     void *write_buf = malloc(64*1024*3);
-    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 2, osd_set, 128*1024);
+    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 2, osd_set, 128*1024, 0);
     assert(stripes[0].read_start == 64*1024 && stripes[0].read_end == 128*1024);
     assert(stripes[1].read_start == 64*1024 && stripes[1].read_end == 128*1024);
     assert(stripes[2].read_start == 64*1024 && stripes[2].read_end == 128*1024);
@@ -218,7 +228,7 @@ void test6()
     // Test 6.1
     split_stripes(2, 128*1024, 0, 64*1024*3, stripes);
     void *write_buf = malloc(64*1024*3);
-    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 3, osd_set, 128*1024);
+    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 3, osd_set, 128*1024, 0);
     assert(stripes[0].read_end == 0);
     assert(stripes[1].read_start == 64*1024 && stripes[1].read_end == 128*1024);
     assert(stripes[2].read_end == 0);
@@ -261,7 +271,7 @@ void test7()
     // Test 7.1
     split_stripes(2, 128*1024, 128*1024-4096, 8192, stripes);
     void *write_buf = malloc(8192);
-    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 2, write_osd_set, 128*1024);
+    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 2, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(stripes[0].read_start == 0 && stripes[0].read_end == 128*1024);
     assert(stripes[1].read_start == 0 && stripes[1].read_end == 128*1024);
     assert(stripes[2].read_start == 0 && stripes[2].read_end == 128*1024);
@@ -279,7 +289,7 @@ void test7()
     set_pattern(stripes[0].read_buf, 128*1024, PATTERN1); // old data
     set_pattern(stripes[1].read_buf, 128*1024, UINT64_MAX); // didn't read it, it's missing
     set_pattern(stripes[2].read_buf, 128*1024, 0); // old parity = 0
-    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, write_osd_set, 128*1024);
+    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(stripes[0].write_start == 128*1024-4096 && stripes[0].write_end == 128*1024);
     assert(stripes[1].write_start == 0 && stripes[1].write_end == 128*1024);
     assert(stripes[2].write_start == 0 && stripes[2].write_end == 128*1024);
@@ -314,7 +324,7 @@ void test8()
     // Test 8.1
     split_stripes(2, 128*1024, 0, 128*1024+4096, stripes);
     void *write_buf = malloc(128*1024+4096);
-    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 2, write_osd_set, 128*1024);
+    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 2, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(stripes[0].read_start == 0 && stripes[0].read_end == 0);
     assert(stripes[1].read_start == 4096 && stripes[1].read_end == 128*1024);
     assert(stripes[2].read_start == 0 && stripes[2].read_end == 0);
@@ -330,7 +340,7 @@ void test8()
     // Test 8.2
     set_pattern(write_buf, 128*1024+4096, PATTERN0);
     set_pattern(stripes[1].read_buf, 128*1024-4096, PATTERN1);
-    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, write_osd_set, 128*1024);
+    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(stripes[0].write_start == 0 && stripes[0].write_end == 128*1024); // recheck again
     assert(stripes[1].write_start == 0 && stripes[1].write_end == 4096);     // recheck again
     assert(stripes[2].write_start == 0 && stripes[2].write_end == 128*1024); // recheck again
@@ -373,7 +383,7 @@ void test9()
     assert(stripes[2].req_start == 0 && stripes[2].req_end == 0);
     // Test 9.1
     void *write_buf = NULL;
-    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 3, write_osd_set, 128*1024);
+    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 3, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(stripes[0].read_start == 0 && stripes[0].read_end == 128*1024);
     assert(stripes[1].read_start == 0 && stripes[1].read_end == 128*1024);
     assert(stripes[2].read_start == 0 && stripes[2].read_end == 128*1024);
@@ -389,7 +399,7 @@ void test9()
     // Test 9.2
     set_pattern(stripes[1].read_buf, 128*1024, 0);
     set_pattern(stripes[2].read_buf, 128*1024, PATTERN1);
-    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, write_osd_set, 128*1024);
+    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(stripes[0].write_start == 0 && stripes[0].write_end == 128*1024);
     assert(stripes[1].write_start == 0 && stripes[1].write_end == 0);
     assert(stripes[2].write_start == 0 && stripes[2].write_end == 0);
@@ -428,7 +438,7 @@ void test10()
     assert(stripes[2].req_start == 0 && stripes[2].req_end == 0);
     // Test 10.1
     void *write_buf = malloc(256*1024);
-    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 3, write_osd_set, 128*1024);
+    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 3, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(rmw_buf);
     assert(stripes[0].read_start == 0 && stripes[0].read_end == 0);
     assert(stripes[1].read_start == 0 && stripes[1].read_end == 0);
@@ -445,7 +455,7 @@ void test10()
     // Test 10.2
     set_pattern(stripes[0].write_buf, 128*1024, PATTERN1);
     set_pattern(stripes[1].write_buf, 128*1024, PATTERN2);
-    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, write_osd_set, 128*1024);
+    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(stripes[0].write_start == 0 && stripes[0].write_end == 128*1024);
     assert(stripes[1].write_start == 0 && stripes[1].write_end == 128*1024);
     assert(stripes[2].write_start == 0 && stripes[2].write_end == 128*1024);
@@ -484,7 +494,7 @@ void test11()
     assert(stripes[2].req_start == 0 && stripes[2].req_end == 0);
     // Test 11.1
     void *write_buf = malloc(256*1024);
-    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 3, write_osd_set, 128*1024);
+    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 3, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(rmw_buf);
     assert(stripes[0].read_start == 0 && stripes[0].read_end == 128*1024);
     assert(stripes[1].read_start == 0 && stripes[1].read_end == 0);
@@ -501,7 +511,7 @@ void test11()
     // Test 11.2
     set_pattern(stripes[0].read_buf, 128*1024, PATTERN1);
     set_pattern(stripes[1].write_buf, 128*1024, PATTERN2);
-    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, write_osd_set, 128*1024);
+    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(stripes[0].write_start == 0 && stripes[0].write_end == 0);
     assert(stripes[1].write_start == 0 && stripes[1].write_end == 128*1024);
     assert(stripes[2].write_start == 0 && stripes[2].write_end == 128*1024);
@@ -539,7 +549,7 @@ void test12()
     assert(stripes[1].req_start == 0 && stripes[1].req_end == 0);
     assert(stripes[2].req_start == 0 && stripes[2].req_end == 0);
     // Test 12.1
-    void *rmw_buf = calc_rmw(NULL, stripes, osd_set, 3, 2, 3, write_osd_set, 128*1024);
+    void *rmw_buf = calc_rmw(NULL, stripes, osd_set, 3, 2, 3, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(rmw_buf);
     assert(stripes[0].read_start == 0 && stripes[0].read_end == 128*1024);
     assert(stripes[1].read_start == 0 && stripes[1].read_end == 128*1024);
@@ -556,7 +566,7 @@ void test12()
     // Test 12.2
     set_pattern(stripes[0].read_buf, 128*1024, PATTERN1);
     set_pattern(stripes[1].read_buf, 128*1024, PATTERN2);
-    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, write_osd_set, 128*1024);
+    calc_rmw_parity_xor(stripes, 3, osd_set, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(stripes[0].write_start == 0 && stripes[0].write_end == 0);
     assert(stripes[1].write_start == 0 && stripes[1].write_end == 0);
     assert(stripes[2].write_start == 0 && stripes[2].write_end == 128*1024);
@@ -596,7 +606,7 @@ void test13()
     assert(stripes[2].req_start == 0 && stripes[2].req_end == 0);
     assert(stripes[3].req_start == 0 && stripes[3].req_end == 0);
     // Test 13.1
-    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 4, 2, 4, write_osd_set, 128*1024);
+    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 4, 2, 4, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(rmw_buf);
     assert(stripes[0].read_start == 0 && stripes[0].read_end == 128*1024-4096);
     assert(stripes[1].read_start == 4096 && stripes[1].read_end == 128*1024);
@@ -618,7 +628,7 @@ void test13()
     set_pattern(write_buf, 8192, PATTERN3);
     set_pattern(stripes[0].read_buf, 128*1024-4096, PATTERN1);
     set_pattern(stripes[1].read_buf, 128*1024-4096, PATTERN2);
-    calc_rmw_parity_jerasure(stripes, 4, 2, osd_set, write_osd_set, 128*1024);
+    calc_rmw_parity_jerasure(stripes, 4, 2, osd_set, write_osd_set, 128*1024, 0);
     assert(stripes[0].write_start == 128*1024-4096 && stripes[0].write_end == 128*1024);
     assert(stripes[1].write_start == 0 && stripes[1].write_end == 4096);
     assert(stripes[2].write_start == 0 && stripes[2].write_end == 128*1024);
@@ -653,7 +663,7 @@ void test13()
     assert(stripes[3].read_buf == read_buf+3*128*1024);
     memcpy(read_buf+2*128*1024, rmw_buf, 128*1024);
     memcpy(read_buf+3*128*1024, rmw_buf+128*1024, 128*1024);
-    reconstruct_stripes_jerasure(stripes, 4, 2);
+    reconstruct_stripes_jerasure(stripes, 4, 2, 0);
     check_pattern(stripes[0].read_buf, 128*1024-4096, PATTERN1);
     check_pattern(stripes[0].read_buf+128*1024-4096, 4096, PATTERN3);
     check_pattern(stripes[1].read_buf, 4096, PATTERN3);
@@ -684,7 +694,7 @@ void test13()
     assert(stripes[3].read_buf == read_buf+2*128*1024);
     memcpy(read_buf+128*1024, rmw_buf, 128*1024);
     memcpy(read_buf+2*128*1024, rmw_buf+128*1024, 128*1024);
-    reconstruct_stripes_jerasure(stripes, 4, 2);
+    reconstruct_stripes_jerasure(stripes, 4, 2, 0);
     check_pattern(stripes[0].read_buf, 128*1024-4096, PATTERN1);
     check_pattern(stripes[0].read_buf+128*1024-4096, 4096, PATTERN3);
     free(read_buf);
@@ -711,10 +721,12 @@ void test13()
 
 void test14()
 {
+    const int bmp = 4;
     use_jerasure(3, 2, true);
     osd_num_t osd_set[3] = { 1, 2, 0 };
     osd_num_t write_osd_set[3] = { 1, 2, 3 };
     osd_rmw_stripe_t stripes[3] = { 0 };
+    unsigned bitmaps[3] = { 0 };
     // Test 13.0
     void *write_buf = malloc_or_die(8192);
     split_stripes(2, 128*1024, 128*1024-4096, 8192, stripes);
@@ -722,7 +734,9 @@ void test14()
     assert(stripes[1].req_start == 0 && stripes[1].req_end == 4096);
     assert(stripes[2].req_start == 0 && stripes[2].req_end == 0);
     // Test 13.1
-    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 3, write_osd_set, 128*1024);
+    void *rmw_buf = calc_rmw(write_buf, stripes, osd_set, 3, 2, 3, write_osd_set, 128*1024, bmp);
+    for (int i = 0; i < 3; i++)
+        stripes[i].bmp_buf = bitmaps+i;
     assert(rmw_buf);
     assert(stripes[0].read_start == 0 && stripes[0].read_end == 128*1024-4096);
     assert(stripes[1].read_start == 4096 && stripes[1].read_end == 128*1024);
@@ -740,7 +754,13 @@ void test14()
     set_pattern(write_buf, 8192, PATTERN3);
     set_pattern(stripes[0].read_buf, 128*1024-4096, PATTERN1);
     set_pattern(stripes[1].read_buf, 128*1024-4096, PATTERN2);
-    calc_rmw_parity_jerasure(stripes, 3, 2, osd_set, write_osd_set, 128*1024);
+    memset(stripes[0].bmp_buf, 0, bmp);
+    memset(stripes[1].bmp_buf, 0, bmp);
+    memset(stripes[2].bmp_buf, 0, bmp);
+    calc_rmw_parity_jerasure(stripes, 3, 2, osd_set, write_osd_set, 128*1024, bmp);
+    assert(*(uint32_t*)stripes[0].bmp_buf == 0x80000000);
+    assert(*(uint32_t*)stripes[1].bmp_buf == 0x00000001);
+    assert(*(uint32_t*)stripes[2].bmp_buf == 0x80000001); // jerasure 2+1 is still just XOR
     assert(stripes[0].write_start == 128*1024-4096 && stripes[0].write_end == 128*1024);
     assert(stripes[1].write_start == 0 && stripes[1].write_end == 4096);
     assert(stripes[2].write_start == 0 && stripes[2].write_end == 128*1024);
@@ -764,6 +784,8 @@ void test14()
     assert(stripes[1].read_start == 0 && stripes[1].read_end == 128*1024);
     assert(stripes[2].read_start == 0 && stripes[2].read_end == 128*1024);
     void *read_buf = alloc_read_buffer(stripes, 3, 0);
+    for (int i = 0; i < 3; i++)
+        stripes[i].bmp_buf = bitmaps+i;
     assert(read_buf);
     assert(stripes[0].read_buf == read_buf);
     assert(stripes[1].read_buf == read_buf+128*1024);
@@ -771,7 +793,7 @@ void test14()
     set_pattern(stripes[1].read_buf, 4096, PATTERN3);
     set_pattern(stripes[1].read_buf+4096, 128*1024-4096, PATTERN2);
     memcpy(stripes[2].read_buf, rmw_buf, 128*1024);
-    reconstruct_stripes_jerasure(stripes, 3, 2);
+    reconstruct_stripes_jerasure(stripes, 3, 2, bmp);
     check_pattern(stripes[0].read_buf, 128*1024-4096, PATTERN1);
     check_pattern(stripes[0].read_buf+128*1024-4096, 4096, PATTERN3);
     free(read_buf);

src/osd_secondary.cpp

@@ -17,9 +17,13 @@ void osd_t::secondary_op_callback(osd_op_t *op)
     {
         op->reply.sec_del.version = op->bs_op->version;
     }
-    if (op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_READ &&
+    if (op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_READ)
-        op->bs_op->retval > 0)
     {
+        if (op->bs_op->retval >= 0)
+            op->reply.sec_rw.attr_len = clean_entry_bitmap_size;
+        else
+            op->reply.sec_rw.attr_len = 0;
+        if (op->bs_op->retval > 0)
             op->iov.push_back(op->buf, op->bs_op->retval);
     }
     else if (op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_LIST)
@@ -55,11 +59,22 @@ void osd_t::exec_secondary(osd_op_t *cur_op)
         cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_WRITE ||
         cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_WRITE_STABLE)
     {
+        if (cur_op->req.hdr.opcode == OSD_OP_SEC_READ)
+        {
+            // Allocate memory for the read operation
+            if (clean_entry_bitmap_size > sizeof(unsigned))
+                cur_op->bitmap = cur_op->rmw_buf = malloc_or_die(clean_entry_bitmap_size);
+            else
+                cur_op->bitmap = &cur_op->bmp_data;
+            if (cur_op->req.sec_rw.len > 0)
+                cur_op->buf = memalign_or_die(MEM_ALIGNMENT, cur_op->req.sec_rw.len);
+        }
         cur_op->bs_op->oid = cur_op->req.sec_rw.oid;
         cur_op->bs_op->version = cur_op->req.sec_rw.version;
         cur_op->bs_op->offset = cur_op->req.sec_rw.offset;
         cur_op->bs_op->len = cur_op->req.sec_rw.len;
         cur_op->bs_op->buf = cur_op->buf;
+        cur_op->bs_op->bitmap = cur_op->bitmap;
 #ifdef OSD_STUB
         cur_op->bs_op->retval = cur_op->bs_op->len;
 #endif

src/qemu_driver.c

@@ -39,12 +39,14 @@ void DSO_STAMP_FUN(void)
 typedef struct VitastorClient
 {
     void *proxy;
+    void *watch;
     char *etcd_host;
     char *etcd_prefix;
+    char *image;
     uint64_t inode;
     uint64_t pool;
     uint64_t size;
-    int readonly;
+    long readonly;
     QemuMutex mutex;
 } VitastorClient;
 
@@ -53,10 +55,14 @@ typedef struct VitastorRPC
     BlockDriverState *bs;
     Coroutine *co;
     QEMUIOVector *iov;
-    int ret;
+    long ret;
     int complete;
 } VitastorRPC;
 
+static void vitastor_co_init_task(BlockDriverState *bs, VitastorRPC *task);
+static void vitastor_co_generic_bh_cb(long retval, void *opaque);
+static void vitastor_close(BlockDriverState *bs);
+
 static char *qemu_rbd_next_tok(char *src, char delim, char **p)
 {
     char *end;
@@ -132,22 +138,25 @@ static void vitastor_parse_filename(const char *filename, QDict *options, Error
             qdict_put_str(options, name, value);
         }
     }
+    if (!qdict_get_try_str(options, "image"))
+    {
         if (!qdict_get_try_int(options, "inode", 0))
         {
-        error_setg(errp, "inode is missing");
+            error_setg(errp, "one of image (name) and inode (number) must be specified");
             goto out;
         }
         if (!(qdict_get_try_int(options, "inode", 0) >> (64-POOL_ID_BITS)) &&
             !qdict_get_try_int(options, "pool", 0))
         {
-        error_setg(errp, "pool number is missing");
+            error_setg(errp, "pool number must be specified or included in the inode number");
             goto out;
         }
         if (!qdict_get_try_int(options, "size", 0))
         {
-        error_setg(errp, "size is missing");
+            error_setg(errp, "size must be specified when inode number is used instead of image name");
             goto out;
         }
+    }
     if (!qdict_get_str(options, "etcd_host"))
     {
         error_setg(errp, "etcd_host is missing");
@@ -159,27 +168,86 @@ out:
     return;
 }
 
+static void coroutine_fn vitastor_co_get_metadata(VitastorRPC *task)
+{
+    BlockDriverState *bs = task->bs;
+    VitastorClient *client = bs->opaque;
+    task->co = qemu_coroutine_self();
+
+    qemu_mutex_lock(&client->mutex);
+    vitastor_proxy_watch_metadata(client->proxy, client->image, vitastor_co_generic_bh_cb, task);
+    qemu_mutex_unlock(&client->mutex);
+
+    while (!task->complete)
+    {
+        qemu_coroutine_yield();
+    }
+}
+
 static int vitastor_file_open(BlockDriverState *bs, QDict *options, int flags, Error **errp)
 {
     VitastorClient *client = bs->opaque;
     int64_t ret = 0;
+    qemu_mutex_init(&client->mutex);
     client->etcd_host = g_strdup(qdict_get_try_str(options, "etcd_host"));
     client->etcd_prefix = g_strdup(qdict_get_try_str(options, "etcd_prefix"));
+    client->proxy = vitastor_proxy_create(bdrv_get_aio_context(bs), client->etcd_host, client->etcd_prefix);
+    client->image = g_strdup(qdict_get_try_str(options, "image"));
+    client->readonly = (flags & BDRV_O_RDWR) ? 1 : 0;
+    if (client->image)
+    {
+        // Get image metadata (size and readonly flag)
+        VitastorRPC task;
+        task.complete = 0;
+        task.bs = bs;
+        if (qemu_in_coroutine())
+        {
+            vitastor_co_get_metadata(&task);
+        }
+        else
+        {
+            assert(qemu_get_current_aio_context() == qemu_get_aio_context());
+            qemu_coroutine_enter(qemu_coroutine_create((void(*)(void*))vitastor_co_get_metadata, &task));
+        }
+        BDRV_POLL_WHILE(bs, !task.complete);
+        client->watch = (void*)task.ret;
+        client->readonly = client->readonly || vitastor_proxy_get_readonly(client->watch);
+        client->size = vitastor_proxy_get_size(client->watch);
+        if (!vitastor_proxy_get_inode_num(client->watch))
+        {
+            error_setg(errp, "image does not exist");
+            vitastor_close(bs);
+        }
+        if (!client->size)
+        {
+            client->size = qdict_get_int(options, "size");
+        }
+    }
+    else
+    {
+        client->watch = NULL;
         client->inode = qdict_get_int(options, "inode");
         client->pool = qdict_get_int(options, "pool");
         if (client->pool)
+        {
             client->inode = (client->inode & ((1l << (64-POOL_ID_BITS)) - 1)) | (client->pool << (64-POOL_ID_BITS));
+        }
         client->size = qdict_get_int(options, "size");
-    client->readonly = (flags & BDRV_O_RDWR) ? 1 : 0;
+    }
-    client->proxy = vitastor_proxy_create(bdrv_get_aio_context(bs), client->etcd_host, client->etcd_prefix);
+    if (!client->size)
-    //client->aio_context = bdrv_get_aio_context(bs);
+    {
+        error_setg(errp, "image size not specified");
+        vitastor_close(bs);
+        return -1;
+    }
     bs->total_sectors = client->size / BDRV_SECTOR_SIZE;
+    //client->aio_context = bdrv_get_aio_context(bs);
     qdict_del(options, "etcd_host");
     qdict_del(options, "etcd_prefix");
+    qdict_del(options, "image");
     qdict_del(options, "inode");
     qdict_del(options, "pool");
     qdict_del(options, "size");
-    qemu_mutex_init(&client->mutex);
     return ret;
 }
 
@@ -191,6 +259,8 @@ static void vitastor_close(BlockDriverState *bs)
     g_free(client->etcd_host);
     if (client->etcd_prefix)
         g_free(client->etcd_prefix);
+    if (client->image)
+        g_free(client->image);
 }
 
 #if QEMU_VERSION_MAJOR >= 3
@@ -296,7 +366,7 @@ static void vitastor_co_init_task(BlockDriverState *bs, VitastorRPC *task)
     };
 }
 
-static void vitastor_co_generic_bh_cb(int retval, void *opaque)
+static void vitastor_co_generic_bh_cb(long retval, void *opaque)
 {
     VitastorRPC *task = opaque;
     task->ret = retval;
@@ -319,8 +389,9 @@ static int coroutine_fn vitastor_co_preadv(BlockDriverState *bs, uint64_t offset
     vitastor_co_init_task(bs, &task);
     task.iov = iov;
 
+    uint64_t inode = client->watch ? vitastor_proxy_get_inode_num(client->watch) : client->inode;
     qemu_mutex_lock(&client->mutex);
-    vitastor_proxy_rw(0, client->proxy, client->inode, offset, bytes, iov->iov, iov->niov, vitastor_co_generic_bh_cb, &task);
+    vitastor_proxy_rw(0, client->proxy, inode, offset, bytes, iov->iov, iov->niov, vitastor_co_generic_bh_cb, &task);
     qemu_mutex_unlock(&client->mutex);
 
     while (!task.complete)
@@ -338,8 +409,9 @@ static int coroutine_fn vitastor_co_pwritev(BlockDriverState *bs, uint64_t offse
     vitastor_co_init_task(bs, &task);
     task.iov = iov;
 
+    uint64_t inode = client->watch ? vitastor_proxy_get_inode_num(client->watch) : client->inode;
     qemu_mutex_lock(&client->mutex);
-    vitastor_proxy_rw(1, client->proxy, client->inode, offset, bytes, iov->iov, iov->niov, vitastor_co_generic_bh_cb, &task);
+    vitastor_proxy_rw(1, client->proxy, inode, offset, bytes, iov->iov, iov->niov, vitastor_co_generic_bh_cb, &task);
     qemu_mutex_unlock(&client->mutex);
 
     while (!task.complete)

src/qemu_proxy.cpp

@@ -47,7 +47,6 @@ public:
 
     ~QemuProxy()
     {
-        cli->stop();
         delete cli;
         delete tfd;
     }
@@ -127,4 +126,38 @@ void vitastor_proxy_sync(void *client, VitastorIOHandler cb, void *opaque)
     p->cli->execute(op);
 }
 
+void vitastor_proxy_watch_metadata(void *client, char *image, VitastorIOHandler cb, void *opaque)
+{
+    QemuProxy *p = (QemuProxy*)client;
+    p->cli->on_ready([=]()
+    {
+        auto watch = p->cli->st_cli.watch_inode(std::string(image));
+        cb((long)watch, opaque);
+    });
+}
+
+void vitastor_proxy_close_watch(void *client, void *watch)
+{
+    QemuProxy *p = (QemuProxy*)client;
+    p->cli->st_cli.close_watch((inode_watch_t*)watch);
+}
+
+uint64_t vitastor_proxy_get_size(void *watch_ptr)
+{
+    inode_watch_t *watch = (inode_watch_t*)watch_ptr;
+    return watch->cfg.size;
+}
+
+uint64_t vitastor_proxy_get_inode_num(void *watch_ptr)
+{
+    inode_watch_t *watch = (inode_watch_t*)watch_ptr;
+    return watch->cfg.num;
+}
+
+int vitastor_proxy_get_readonly(void *watch_ptr)
+{
+    inode_watch_t *watch = (inode_watch_t*)watch_ptr;
+    return watch->cfg.readonly;
+}
+
 }

src/qemu_proxy.h

@@ -15,12 +15,17 @@ extern "C" {
 #endif
 
 // Our exports
-typedef void VitastorIOHandler(int retval, void *opaque);
+typedef void VitastorIOHandler(long retval, void *opaque);
 void* vitastor_proxy_create(AioContext *ctx, const char *etcd_host, const char *etcd_prefix);
 void vitastor_proxy_destroy(void *client);
 void vitastor_proxy_rw(int write, void *client, uint64_t inode, uint64_t offset, uint64_t len,
     struct iovec *iov, int iovcnt, VitastorIOHandler cb, void *opaque);
 void vitastor_proxy_sync(void *client, VitastorIOHandler cb, void *opaque);
+void vitastor_proxy_watch_metadata(void *client, char *image, VitastorIOHandler cb, void *opaque);
+void vitastor_proxy_close_watch(void *client, void *watch);
+uint64_t vitastor_proxy_get_size(void *watch);
+uint64_t vitastor_proxy_get_inode_num(void *watch);
+int vitastor_proxy_get_readonly(void *watch);
 
 #ifdef __cplusplus
 }

tests/test_write.sh

@@ -34,7 +34,40 @@ fi
 #LD_PRELOAD=libasan.so.5 \
 #    fio -thread -name=test -ioengine=build/src/libfio_vitastor_sec.so -bs=4k -fsync=128 `$ETCDCTL get /vitastor/osd/state/1 --print-value-only | jq -r '"-host="+.addresses[0]+" -port="+(.port|tostring)'` -rw=write -size=32M
 
+# Test basic write and snapshot
+
+$ETCDCTL put /vitastor/config/inode/1/2 '{"name":"testimg","size":'$((32*1024*1024))'}'
+
 LD_PRELOAD=libasan.so.5 \
-    fio -thread -name=test -ioengine=build/src/libfio_vitastor.so -bs=4M -direct=1 -iodepth=1 -fsync=1 -rw=write -etcd=$ETCD_URL -pool=1 -inode=1 -size=1G -cluster_log_level=10
+fio -thread -name=test -ioengine=build/src/libfio_vitastor.so -bs=4M -direct=1 -iodepth=1 -fsync=1 -rw=write \
+    -etcd=$ETCD_URL -pool=1 -inode=2 -size=32M -cluster_log_level=10
+
+$ETCDCTL put /vitastor/config/inode/1/2 '{"name":"testimg@0","size":'$((32*1024*1024))'}'
+$ETCDCTL put /vitastor/config/inode/1/3 '{"parent_id":2,"name":"testimg","size":'$((32*1024*1024))'}'
+
+LD_PRELOAD=libasan.so.5 \
+fio -thread -name=test -ioengine=build/src/libfio_vitastor.so -bs=4k -direct=1 -iodepth=1 -fsync=32 -buffer_pattern=0xdeadface \
+    -rw=randwrite -etcd=$ETCD_URL -image=testimg -number_ios=1024
+
+LD_PRELOAD=libasan.so.5 \
+fio -thread -name=test -ioengine=build/src/libfio_vitastor.so -bs=4M -direct=1 -iodepth=1 -rw=read -etcd=$ETCD_URL -pool=1 -inode=3 -size=32M
+
+qemu-img convert -S 4096 -p \
+  -f raw "vitastor:etcd_host=127.0.0.1\:$ETCD_PORT/v3:pool=1:inode=3:size=$((32*1024*1024))" \
+  -O raw ./testdata/merged.bin
+
+qemu-img convert -S 4096 -p \
+  -f raw "vitastor:etcd_host=127.0.0.1\:$ETCD_PORT/v3:image=testimg@0" \
+  -O raw ./testdata/layer0.bin
+
+$ETCDCTL put /vitastor/config/inode/1/3 '{"name":"testimg","size":'$((32*1024*1024))'}'
+
+qemu-img convert -S 4096 -p \
+  -f raw "vitastor:etcd_host=127.0.0.1\:$ETCD_PORT/v3:image=testimg" \
+  -O raw ./testdata/layer1.bin
+
+node mon/merge.js ./testdata/layer0.bin ./testdata/layer1.bin ./testdata/check.bin
+
+cmp ./testdata/merged.bin ./testdata/check.bin
 
 format_green OK