Branch data Line data Source code
1 : : // Copyright (c) 2012-2022 The Bitcoin Core developers
2 : : // Distributed under the MIT software license, see the accompanying
3 : : // file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
4 : :
5 : : #include <dbwrapper.h>
6 : :
7 : : #include <logging.h>
8 : : #include <random.h>
9 : : #include <serialize.h>
10 : : #include <span.h>
11 : : #include <streams.h>
12 : : #include <util/fs.h>
13 : : #include <util/fs_helpers.h>
14 : : #include <util/strencodings.h>
15 : :
16 : : #include <algorithm>
17 : : #include <cassert>
18 : : #include <cstdarg>
19 : : #include <cstdint>
20 : : #include <cstdio>
21 : : #include <leveldb/cache.h>
22 : : #include <leveldb/db.h>
23 : : #include <leveldb/env.h>
24 : : #include <leveldb/filter_policy.h>
25 : : #include <leveldb/helpers/memenv/memenv.h>
26 : : #include <leveldb/iterator.h>
27 : : #include <leveldb/options.h>
28 : : #include <leveldb/slice.h>
29 : : #include <leveldb/status.h>
30 : : #include <leveldb/write_batch.h>
31 : : #include <memory>
32 : : #include <optional>
33 : : #include <utility>
34 : :
35 : 1377355 : static auto CharCast(const std::byte* data) { return reinterpret_cast<const char*>(data); }
36 : :
37 : 0 : bool DestroyDB(const std::string& path_str)
38 : : {
39 [ # # ]: 0 : return leveldb::DestroyDB(path_str, {}).ok();
40 : 0 : }
41 : :
42 : : /** Handle database error by throwing dbwrapper_error exception.
43 : : */
44 : 104036 : static void HandleError(const leveldb::Status& status)
45 : : {
46 [ + - ]: 104036 : if (status.ok())
47 : 104036 : return;
48 [ # # ]: 0 : const std::string errmsg = "Fatal LevelDB error: " + status.ToString();
49 [ # # # # : 0 : LogPrintf("%s\n", errmsg);
# # ]
50 [ # # # # : 0 : LogPrintf("You can use -debug=leveldb to get more complete diagnostic messages\n");
# # ]
51 [ # # # # ]: 0 : throw dbwrapper_error(errmsg);
52 : 0 : }
53 : :
54 : : class CBitcoinLevelDBLogger : public leveldb::Logger {
55 : : public:
56 : : // This code is adapted from posix_logger.h, which is why it is using vsprintf.
57 : : // Please do not do this in normal code
58 : 2818 : void Logv(const char * format, va_list ap) override {
59 [ - + ]: 2818 : if (!LogAcceptCategory(BCLog::LEVELDB, BCLog::Level::Debug)) {
60 : 2818 : return;
61 : : }
62 : : char buffer[500];
63 [ # # ]: 0 : for (int iter = 0; iter < 2; iter++) {
64 : : char* base;
65 : : int bufsize;
66 [ # # ]: 0 : if (iter == 0) {
67 : 0 : bufsize = sizeof(buffer);
68 : 0 : base = buffer;
69 : 0 : }
70 : : else {
71 : 0 : bufsize = 30000;
72 : 0 : base = new char[bufsize];
73 : : }
74 : 173 : char* p = base;
75 : 0 : char* limit = base + bufsize;
76 : :
77 : : // Print the message
78 [ # # ]: 0 : if (p < limit) {
79 : : va_list backup_ap;
80 : 0 : va_copy(backup_ap, ap);
81 : : // Do not use vsnprintf elsewhere in bitcoin source code, see above.
82 [ + - ]: 101218 : p += vsnprintf(p, limit - p, format, backup_ap);
83 [ - + ]: 101218 : va_end(backup_ap);
84 : 0 : }
85 : 101218 :
86 : : // Truncate to available space if necessary
87 [ # # ]: 0 : if (p >= limit) {
88 [ # # ]: 0 : if (iter == 0) {
89 : 0 : continue; // Try again with larger buffer
90 : : }
91 : : else {
92 : 0 : p = limit - 1;
93 : : }
94 : 0 : }
95 : :
96 : : // Add newline if necessary
97 [ # # # # ]: 0 : if (p == base || p[-1] != '\n') {
98 : 0 : *p++ = '\n';
99 : 0 : }
100 : :
101 [ # # ]: 0 : assert(p <= limit);
102 : 0 : base[std::min(bufsize - 1, (int)(p - base))] = '\0';
103 [ # # # # : 0 : LogPrintLevel(BCLog::LEVELDB, BCLog::Level::Debug, "%s", base); // NOLINT(bitcoin-unterminated-logprintf)
# # # # ]
104 [ # # ]: 0 : if (base != buffer) {
105 [ # # ]: 0 : delete[] base;
106 : 0 : }
107 : 0 : break;
108 : : }
109 : 2818 : }
110 : : };
111 : :
112 : 2818 : static void SetMaxOpenFiles(leveldb::Options *options) {
113 : : // On most platforms the default setting of max_open_files (which is 1000)
114 : : // is optimal. On Windows using a large file count is OK because the handles
115 : : // do not interfere with select() loops. On 64-bit Unix hosts this value is
116 : : // also OK, because up to that amount LevelDB will use an mmap
117 : : // implementation that does not use extra file descriptors (the fds are
118 : : // closed after being mmap'ed).
119 : : //
120 : : // Increasing the value beyond the default is dangerous because LevelDB will
121 : : // fall back to a non-mmap implementation when the file count is too large.
122 : : // On 32-bit Unix host we should decrease the value because the handles use
123 : : // up real fds, and we want to avoid fd exhaustion issues.
124 : : //
125 : : // See PR #12495 for further discussion.
126 : :
127 : 2818 : int default_open_files = options->max_open_files;
128 : : #ifndef WIN32
129 : : if (sizeof(void*) < 8) {
130 : : options->max_open_files = 64;
131 : : }
132 : : #endif
133 [ + - # # : 2818 : LogPrint(BCLog::LEVELDB, "LevelDB using max_open_files=%d (default=%d)\n",
# # # # ]
134 : : options->max_open_files, default_open_files);
135 : 2818 : }
136 : :
137 : 2818 : static leveldb::Options GetOptions(size_t nCacheSize)
138 : : {
139 : 2818 : leveldb::Options options;
140 : 2818 : options.block_cache = leveldb::NewLRUCache(nCacheSize / 2);
141 : 2818 : options.write_buffer_size = nCacheSize / 4; // up to two write buffers may be held in memory simultaneously
142 : 2818 : options.filter_policy = leveldb::NewBloomFilterPolicy(10);
143 : 2818 : options.compression = leveldb::kNoCompression;
144 : 2818 : options.info_log = new CBitcoinLevelDBLogger();
145 : : if (leveldb::kMajorVersion > 1 || (leveldb::kMajorVersion == 1 && leveldb::kMinorVersion >= 16)) {
146 : : // LevelDB versions before 1.16 consider short writes to be corruption. Only trigger error
147 : : // on corruption in later versions.
148 : 2818 : options.paranoid_checks = true;
149 : : }
150 : 2818 : SetMaxOpenFiles(&options);
151 : 2818 : return options;
152 : : }
153 : :
154 : : struct CDBBatch::WriteBatchImpl {
155 : : leveldb::WriteBatch batch;
156 : : };
157 : :
158 : 101218 : CDBBatch::CDBBatch(const CDBWrapper& _parent)
159 : 101218 : : parent{_parent},
160 : 202436 : m_impl_batch{std::make_unique<CDBBatch::WriteBatchImpl>()} {};
161 : :
162 : 101218 : CDBBatch::~CDBBatch() = default;
163 : :
164 : 0 : void CDBBatch::Clear()
165 : : {
166 : 0 : m_impl_batch->batch.Clear();
167 : 0 : size_estimate = 0;
168 : 0 : }
169 : :
170 : 309339 : void CDBBatch::WriteImpl(Span<const std::byte> key, DataStream& ssValue)
171 : : {
172 : 309339 : leveldb::Slice slKey(CharCast(key.data()), key.size());
173 : 309339 : ssValue.Xor(dbwrapper_private::GetObfuscateKey(parent));
174 : 309339 : leveldb::Slice slValue(CharCast(ssValue.data()), ssValue.size());
175 : 309339 : m_impl_batch->batch.Put(slKey, slValue);
176 : : // LevelDB serializes writes as:
177 : : // - byte: header
178 : : // - varint: key length (1 byte up to 127B, 2 bytes up to 16383B, ...)
179 : : // - byte[]: key
180 : : // - varint: value length
181 : : // - byte[]: value
182 : : // The formula below assumes the key and value are both less than 16k.
183 : 309339 : size_estimate += 3 + (slKey.size() > 127) + slKey.size() + (slValue.size() > 127) + slValue.size();
184 : 309339 : }
185 : :
186 : 100260 : void CDBBatch::EraseImpl(Span<const std::byte> key)
187 : : {
188 : 100260 : leveldb::Slice slKey(CharCast(key.data()), key.size());
189 : 100260 : m_impl_batch->batch.Delete(slKey);
190 : : // LevelDB serializes erases as:
191 : : // - byte: header
192 : : // - varint: key length
193 : : // - byte[]: key
194 : : // The formula below assumes the key is less than 16kB.
195 : 100260 : size_estimate += 2 + (slKey.size() > 127) + slKey.size();
196 : 100260 : }
197 : :
198 : : struct LevelDBContext {
199 : : //! custom environment this database is using (may be nullptr in case of default environment)
200 : : leveldb::Env* penv;
201 : :
202 : : //! database options used
203 : : leveldb::Options options;
204 : :
205 : : //! options used when reading from the database
206 : : leveldb::ReadOptions readoptions;
207 : :
208 : : //! options used when iterating over values of the database
209 : : leveldb::ReadOptions iteroptions;
210 : :
211 : : //! options used when writing to the database
212 : : leveldb::WriteOptions writeoptions;
213 : :
214 : : //! options used when sync writing to the database
215 : : leveldb::WriteOptions syncoptions;
216 : :
217 : : //! the database itself
218 : : leveldb::DB* pdb;
219 : : };
220 : :
221 : 5636 : CDBWrapper::CDBWrapper(const DBParams& params)
222 [ + - + - : 2818 : : m_db_context{std::make_unique<LevelDBContext>()}, m_name{fs::PathToString(params.path.stem())}, m_path{params.path}, m_is_memory{params.memory_only}
+ - + - +
- ]
223 : : {
224 [ + - ]: 2818 : DBContext().penv = nullptr;
225 [ + - ]: 2818 : DBContext().readoptions.verify_checksums = true;
226 [ + - ]: 2818 : DBContext().iteroptions.verify_checksums = true;
227 [ + - ]: 2818 : DBContext().iteroptions.fill_cache = false;
228 [ + - ]: 2818 : DBContext().syncoptions.sync = true;
229 [ + - + - ]: 2818 : DBContext().options = GetOptions(params.cache_bytes);
230 [ + - ]: 2818 : DBContext().options.create_if_missing = true;
231 [ + - ]: 2818 : if (params.memory_only) {
232 [ + - + - : 2818 : DBContext().penv = leveldb::NewMemEnv(leveldb::Env::Default());
+ - ]
233 [ + - + - ]: 2818 : DBContext().options.env = DBContext().penv;
234 : 2818 : } else {
235 [ # # ]: 0 : if (params.wipe_data) {
236 [ # # # # : 0 : LogPrintf("Wiping LevelDB in %s\n", fs::PathToString(params.path));
# # # # ]
237 [ # # # # : 0 : leveldb::Status result = leveldb::DestroyDB(fs::PathToString(params.path), DBContext().options);
# # ]
238 [ # # ]: 0 : HandleError(result);
239 : 0 : }
240 [ # # ]: 0 : TryCreateDirectories(params.path);
241 [ # # # # : 0 : LogPrintf("Opening LevelDB in %s\n", fs::PathToString(params.path));
# # # # ]
242 : : }
243 : : // PathToString() return value is safe to pass to leveldb open function,
244 : : // because on POSIX leveldb passes the byte string directly to ::open(), and
245 : : // on Windows it converts from UTF-8 to UTF-16 before calling ::CreateFileW
246 : : // (see env_posix.cc and env_windows.cc).
247 [ + - + - : 2818 : leveldb::Status status = leveldb::DB::Open(DBContext().options, fs::PathToString(params.path), &DBContext().pdb);
+ - + - ]
248 [ + - ]: 2818 : HandleError(status);
249 [ + - + - : 2818 : LogPrintf("Opened LevelDB successfully\n");
+ - ]
250 : :
251 [ + - ]: 2818 : if (params.options.force_compact) {
252 [ # # # # : 0 : LogPrintf("Starting database compaction of %s\n", fs::PathToString(params.path));
# # # # ]
253 [ # # # # ]: 0 : DBContext().pdb->CompactRange(nullptr, nullptr);
254 [ # # # # : 0 : LogPrintf("Finished database compaction of %s\n", fs::PathToString(params.path));
# # # # ]
255 : 0 : }
256 : :
257 : : // The base-case obfuscation key, which is a noop.
258 [ + - ]: 2818 : obfuscate_key = std::vector<unsigned char>(OBFUSCATE_KEY_NUM_BYTES, '\000');
259 : :
260 [ + - ]: 2818 : bool key_exists = Read(OBFUSCATE_KEY_KEY, obfuscate_key);
261 : :
262 [ + - + + : 2818 : if (!key_exists && params.obfuscate && IsEmpty()) {
+ - + - ]
263 : : // Initialize non-degenerate obfuscation if it won't upset
264 : : // existing, non-obfuscated data.
265 [ + - ]: 1146 : std::vector<unsigned char> new_key = CreateObfuscateKey();
266 : :
267 : : // Write `new_key` so we don't obfuscate the key with itself
268 [ + - ]: 1146 : Write(OBFUSCATE_KEY_KEY, new_key);
269 [ + - ]: 1146 : obfuscate_key = new_key;
270 : :
271 [ + - + - : 1146 : LogPrintf("Wrote new obfuscate key for %s: %s\n", fs::PathToString(params.path), HexStr(obfuscate_key));
+ - + - +
- - + ]
272 : 1146 : }
273 : :
274 [ + - + - : 2818 : LogPrintf("Using obfuscation key for %s: %s\n", fs::PathToString(params.path), HexStr(obfuscate_key));
+ - + - +
- + - ]
275 : 2818 : }
276 : :
277 : 2818 : CDBWrapper::~CDBWrapper()
278 : : {
279 [ + - - + ]: 2818 : delete DBContext().pdb;
280 [ + - ]: 2818 : DBContext().pdb = nullptr;
281 [ + - - + ]: 2818 : delete DBContext().options.filter_policy;
282 [ + - ]: 2818 : DBContext().options.filter_policy = nullptr;
283 [ + - - + ]: 2818 : delete DBContext().options.info_log;
284 [ + - ]: 2818 : DBContext().options.info_log = nullptr;
285 [ + - - + ]: 2818 : delete DBContext().options.block_cache;
286 [ + - ]: 2818 : DBContext().options.block_cache = nullptr;
287 [ + - - + ]: 2818 : delete DBContext().penv;
288 [ + - ]: 2818 : DBContext().options.env = nullptr;
289 : 2818 : }
290 : :
291 : 101218 : bool CDBWrapper::WriteBatch(CDBBatch& batch, bool fSync)
292 : : {
293 : 101218 : const bool log_memory = LogAcceptCategory(BCLog::LEVELDB, BCLog::Level::Debug);
294 : 101218 : double mem_before = 0;
295 [ + + ]: 101218 : if (log_memory) {
296 : 28 : mem_before = DynamicMemoryUsage() / 1024.0 / 1024;
297 : 28 : }
298 [ + + ]: 101218 : leveldb::Status status = DBContext().pdb->Write(fSync ? DBContext().syncoptions : DBContext().writeoptions, &batch.m_impl_batch->batch);
299 [ + - ]: 101218 : HandleError(status);
300 [ + + ]: 101218 : if (log_memory) {
301 [ + - ]: 28 : double mem_after = DynamicMemoryUsage() / 1024.0 / 1024;
302 [ + - - + : 28 : LogPrint(BCLog::LEVELDB, "WriteBatch memory usage: db=%s, before=%.1fMiB, after=%.1fMiB\n",
+ - + - -
+ ]
303 : : m_name, mem_before, mem_after);
304 : 28 : }
305 : : return true;
306 : 101218 : }
307 : :
308 : 56 : size_t CDBWrapper::DynamicMemoryUsage() const
309 : : {
310 : 56 : std::string memory;
311 : 56 : std::optional<size_t> parsed;
312 [ + - + - : 56 : if (!DBContext().pdb->GetProperty("leveldb.approximate-memory-usage", &memory) || !(parsed = ToIntegral<size_t>(memory))) {
+ - + - +
- + - ]
313 [ # # # # : 0 : LogPrint(BCLog::LEVELDB, "Failed to get approximate-memory-usage property\n");
# # # # #
# ]
314 : 0 : return 0;
315 : : }
316 [ + - ]: 56 : return parsed.value();
317 : 56 : }
318 : :
319 : : // Prefixed with null character to avoid collisions with other keys
320 : : //
321 : : // We must use a string constructor which specifies length so that we copy
322 : : // past the null-terminator.
323 [ + - ]: 173 : const std::string CDBWrapper::OBFUSCATE_KEY_KEY("\000obfuscate_key", 14);
324 : :
325 : : const unsigned int CDBWrapper::OBFUSCATE_KEY_NUM_BYTES = 8;
326 : :
327 : : /**
328 : : * Returns a string (consisting of 8 random bytes) suitable for use as an
329 : : * obfuscating XOR key.
330 : : */
331 : 1146 : std::vector<unsigned char> CDBWrapper::CreateObfuscateKey() const
332 : : {
333 [ + - ]: 1146 : std::vector<uint8_t> ret(OBFUSCATE_KEY_NUM_BYTES);
334 [ + - ]: 1146 : GetRandBytes(ret);
335 : 1146 : return ret;
336 [ + - ]: 1146 : }
337 : :
338 : 506737 : std::optional<std::string> CDBWrapper::ReadImpl(Span<const std::byte> key) const
339 : : {
340 : 506737 : leveldb::Slice slKey(CharCast(key.data()), key.size());
341 : 506737 : std::string strValue;
342 [ + - + - : 506737 : leveldb::Status status = DBContext().pdb->Get(DBContext().readoptions, slKey, &strValue);
+ - ]
343 [ + - + + ]: 506737 : if (!status.ok()) {
344 [ + - + - ]: 356666 : if (status.IsNotFound())
345 : 356666 : return std::nullopt;
346 [ # # # # : 0 : LogPrintf("LevelDB read failure: %s\n", status.ToString());
# # # # ]
347 [ # # ]: 0 : HandleError(status);
348 : 0 : }
349 [ + - ]: 150071 : return strValue;
350 : 506737 : }
351 : :
352 : 836 : bool CDBWrapper::ExistsImpl(Span<const std::byte> key) const
353 : : {
354 : 836 : leveldb::Slice slKey(CharCast(key.data()), key.size());
355 : :
356 : 836 : std::string strValue;
357 [ + - + - : 836 : leveldb::Status status = DBContext().pdb->Get(DBContext().readoptions, slKey, &strValue);
+ - ]
358 [ + - + - ]: 836 : if (!status.ok()) {
359 [ + - + - ]: 836 : if (status.IsNotFound())
360 : 836 : return false;
361 [ # # # # : 0 : LogPrintf("LevelDB read failure: %s\n", status.ToString());
# # # # ]
362 [ # # ]: 0 : HandleError(status);
363 : 0 : }
364 : 0 : return true;
365 : 836 : }
366 : :
367 : 49724 : size_t CDBWrapper::EstimateSizeImpl(Span<const std::byte> key1, Span<const std::byte> key2) const
368 : : {
369 : 49724 : leveldb::Slice slKey1(CharCast(key1.data()), key1.size());
370 : 49724 : leveldb::Slice slKey2(CharCast(key2.data()), key2.size());
371 : 49724 : uint64_t size = 0;
372 : 49724 : leveldb::Range range(slKey1, slKey2);
373 : 49724 : DBContext().pdb->GetApproximateSizes(&range, 1, &size);
374 : 49724 : return size;
375 : : }
376 : :
377 : 1146 : bool CDBWrapper::IsEmpty()
378 : : {
379 : 1146 : std::unique_ptr<CDBIterator> it(NewIterator());
380 [ + - ]: 1146 : it->SeekToFirst();
381 [ + - ]: 1146 : return !(it->Valid());
382 : 1146 : }
383 : :
384 : : struct CDBIterator::IteratorImpl {
385 : : const std::unique_ptr<leveldb::Iterator> iter;
386 : :
387 : 52542 : explicit IteratorImpl(leveldb::Iterator* _iter) : iter{_iter} {}
388 : : };
389 : :
390 : 52542 : CDBIterator::CDBIterator(const CDBWrapper& _parent, std::unique_ptr<IteratorImpl> _piter) : parent(_parent),
391 : 52542 : m_impl_iter(std::move(_piter)) {}
392 : :
393 : 52542 : CDBIterator* CDBWrapper::NewIterator()
394 : : {
395 [ + - + - : 52542 : return new CDBIterator{*this, std::make_unique<CDBIterator::IteratorImpl>(DBContext().pdb->NewIterator(DBContext().iteroptions))};
+ - + - -
+ # # ]
396 : 0 : }
397 : :
398 : 51396 : void CDBIterator::SeekImpl(Span<const std::byte> key)
399 : : {
400 : 51396 : leveldb::Slice slKey(CharCast(key.data()), key.size());
401 : 51396 : m_impl_iter->iter->Seek(slKey);
402 : 51396 : }
403 : :
404 : 3393303 : Span<const std::byte> CDBIterator::GetKeyImpl() const
405 : : {
406 : 3393303 : return MakeByteSpan(m_impl_iter->iter->key());
407 : : }
408 : :
409 : 3393303 : Span<const std::byte> CDBIterator::GetValueImpl() const
410 : : {
411 : 3393303 : return MakeByteSpan(m_impl_iter->iter->value());
412 : : }
413 : :
414 : 52542 : CDBIterator::~CDBIterator() = default;
415 : 3445845 : bool CDBIterator::Valid() const { return m_impl_iter->iter->Valid(); }
416 : 1146 : void CDBIterator::SeekToFirst() { m_impl_iter->iter->SeekToFirst(); }
417 : 3393303 : void CDBIterator::Next() { m_impl_iter->iter->Next(); }
418 : :
419 : : namespace dbwrapper_private {
420 : :
421 : 3702642 : const std::vector<unsigned char>& GetObfuscateKey(const CDBWrapper &w)
422 : : {
423 : 3702642 : return w.obfuscate_key;
424 : : }
425 : :
426 : : } // namespace dbwrapper_private
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