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[git] / lockfile.h
1 #ifndef LOCKFILE_H
2 #define LOCKFILE_H
3
4 /*
5  * File write-locks as used by Git.
6  *
7  * The lockfile API serves two purposes:
8  *
9  * * Mutual exclusion and atomic file updates. When we want to change
10  *   a file, we create a lockfile `<filename>.lock`, write the new
11  *   file contents into it, and then rename the lockfile to its final
12  *   destination `<filename>`. We create the `<filename>.lock` file
13  *   with `O_CREAT|O_EXCL` so that we can notice and fail if somebody
14  *   else has already locked the file, then atomically rename the
15  *   lockfile to its final destination to commit the changes and
16  *   unlock the file.
17  *
18  * * Automatic cruft removal. If the program exits after we lock a
19  *   file but before the changes have been committed, we want to make
20  *   sure that we remove the lockfile. This is done by remembering the
21  *   lockfiles we have created in a linked list and setting up an
22  *   `atexit(3)` handler and a signal handler that clean up the
23  *   lockfiles. This mechanism ensures that outstanding lockfiles are
24  *   cleaned up if the program exits (including when `die()` is
25  *   called) or if the program is terminated by a signal.
26  *
27  * Please note that lockfiles only block other writers. Readers do not
28  * block, but they are guaranteed to see either the old contents of
29  * the file or the new contents of the file (assuming that the
30  * filesystem implements `rename(2)` atomically).
31  *
32  * Most of the heavy lifting is done by the tempfile module (see
33  * "tempfile.h").
34  *
35  * Calling sequence
36  * ----------------
37  *
38  * The caller:
39  *
40  * * Allocates a `struct lock_file` either as a static variable or on
41  *   the heap, initialized to zeros. Once you use the structure to
42  *   call the `hold_lock_file_for_*()` family of functions, it belongs
43  *   to the lockfile subsystem and its storage must remain valid
44  *   throughout the life of the program (i.e. you cannot use an
45  *   on-stack variable to hold this structure).
46  *
47  * * Attempts to create a lockfile by calling `hold_lock_file_for_update()`.
48  *
49  * * Writes new content for the destination file by either:
50  *
51  *   * writing to the file descriptor returned by the
52  *     `hold_lock_file_for_*()` functions (also available via
53  *     `lock->fd`).
54  *
55  *   * calling `fdopen_lock_file()` to get a `FILE` pointer for the
56  *     open file and writing to the file using stdio.
57  *
58  * When finished writing, the caller can:
59  *
60  * * Close the file descriptor and rename the lockfile to its final
61  *   destination by calling `commit_lock_file()` or
62  *   `commit_lock_file_to()`.
63  *
64  * * Close the file descriptor and remove the lockfile by calling
65  *   `rollback_lock_file()`.
66  *
67  * * Close the file descriptor without removing or renaming the
68  *   lockfile by calling `close_lock_file()`, and later call
69  *   `commit_lock_file()`, `commit_lock_file_to()`,
70  *   `rollback_lock_file()`, or `reopen_lock_file()`.
71  *
72  * Even after the lockfile is committed or rolled back, the
73  * `lock_file` object must not be freed or altered by the caller.
74  * However, it may be reused; just pass it to another call of
75  * `hold_lock_file_for_update()`.
76  *
77  * If the program exits before `commit_lock_file()`,
78  * `commit_lock_file_to()`, or `rollback_lock_file()` is called, the
79  * tempfile module will close and remove the lockfile, thereby rolling
80  * back any uncommitted changes.
81  *
82  * If you need to close the file descriptor you obtained from a
83  * `hold_lock_file_for_*()` function yourself, do so by calling
84  * `close_lock_file()`. See "tempfile.h" for more information.
85  *
86  *
87  * Under the covers, a lockfile is just a tempfile with a few helper
88  * functions. In particular, the state diagram and the cleanup
89  * machinery are all implemented in the tempfile module.
90  *
91  *
92  * Error handling
93  * --------------
94  *
95  * The `hold_lock_file_for_*()` functions return a file descriptor on
96  * success or -1 on failure (unless `LOCK_DIE_ON_ERROR` is used; see
97  * "flags" below). On errors, `errno` describes the reason for
98  * failure. Errors can be reported by passing `errno` to
99  * `unable_to_lock_message()` or `unable_to_lock_die()`.
100  *
101  * Similarly, `commit_lock_file`, `commit_lock_file_to`, and
102  * `close_lock_file` return 0 on success. On failure they set `errno`
103  * appropriately, do their best to roll back the lockfile, and return
104  * -1.
105  */
106
107 #include "tempfile.h"
108
109 struct lock_file {
110         struct tempfile tempfile;
111 };
112
113 /* String appended to a filename to derive the lockfile name: */
114 #define LOCK_SUFFIX ".lock"
115 #define LOCK_SUFFIX_LEN 5
116
117
118 /*
119  * Flags
120  * -----
121  *
122  * The following flags can be passed to `hold_lock_file_for_update()`.
123  */
124
125 /*
126  * If a lock is already taken for the file, `die()` with an error
127  * message. If this flag is not specified, trying to lock a file that
128  * is already locked returns -1 to the caller.
129  */
130 #define LOCK_DIE_ON_ERROR 1
131
132 /*
133  * Usually symbolic links in the destination path are resolved. This
134  * means that (1) the lockfile is created by adding ".lock" to the
135  * resolved path, and (2) upon commit, the resolved path is
136  * overwritten. However, if `LOCK_NO_DEREF` is set, then the lockfile
137  * is created by adding ".lock" to the path argument itself. This
138  * option is used, for example, when detaching a symbolic reference,
139  * which for backwards-compatibility reasons, can be a symbolic link
140  * containing the name of the referred-to-reference.
141  */
142 #define LOCK_NO_DEREF 2
143
144 /*
145  * Attempt to create a lockfile for the file at `path` and return a
146  * file descriptor for writing to it, or -1 on error. If the file is
147  * currently locked, retry with quadratic backoff for at least
148  * timeout_ms milliseconds. If timeout_ms is 0, try exactly once; if
149  * timeout_ms is -1, retry indefinitely. The flags argument and error
150  * handling are described above.
151  */
152 extern int hold_lock_file_for_update_timeout(
153                 struct lock_file *lk, const char *path,
154                 int flags, long timeout_ms);
155
156 /*
157  * Attempt to create a lockfile for the file at `path` and return a
158  * file descriptor for writing to it, or -1 on error. The flags
159  * argument and error handling are described above.
160  */
161 static inline int hold_lock_file_for_update(
162                 struct lock_file *lk, const char *path,
163                 int flags)
164 {
165         return hold_lock_file_for_update_timeout(lk, path, flags, 0);
166 }
167
168 /*
169  * Append an appropriate error message to `buf` following the failure
170  * of `hold_lock_file_for_update()` to lock `path`. `err` should be the
171  * `errno` set by the failing call.
172  */
173 extern void unable_to_lock_message(const char *path, int err,
174                                    struct strbuf *buf);
175
176 /*
177  * Emit an appropriate error message and `die()` following the failure
178  * of `hold_lock_file_for_update()` to lock `path`. `err` should be the
179  * `errno` set by the failing
180  * call.
181  */
182 extern NORETURN void unable_to_lock_die(const char *path, int err);
183
184 /*
185  * Associate a stdio stream with the lockfile (which must still be
186  * open). Return `NULL` (*without* rolling back the lockfile) on
187  * error. The stream is closed automatically when `close_lock_file()`
188  * is called or when the file is committed or rolled back.
189  */
190 static inline FILE *fdopen_lock_file(struct lock_file *lk, const char *mode)
191 {
192         return fdopen_tempfile(&lk->tempfile, mode);
193 }
194
195 /*
196  * Return the path of the lockfile. The return value is a pointer to a
197  * field within the lock_file object and should not be freed.
198  */
199 static inline const char *get_lock_file_path(struct lock_file *lk)
200 {
201         return get_tempfile_path(&lk->tempfile);
202 }
203
204 static inline int get_lock_file_fd(struct lock_file *lk)
205 {
206         return get_tempfile_fd(&lk->tempfile);
207 }
208
209 static inline FILE *get_lock_file_fp(struct lock_file *lk)
210 {
211         return get_tempfile_fp(&lk->tempfile);
212 }
213
214 /*
215  * Return the path of the file that is locked by the specified
216  * lock_file object. The caller must free the memory.
217  */
218 extern char *get_locked_file_path(struct lock_file *lk);
219
220 /*
221  * If the lockfile is still open, close it (and the file pointer if it
222  * has been opened using `fdopen_lock_file()`) without renaming the
223  * lockfile over the file being locked. Return 0 upon success. On
224  * failure to `close(2)`, return a negative value and roll back the
225  * lock file. Usually `commit_lock_file()`, `commit_lock_file_to()`,
226  * or `rollback_lock_file()` should eventually be called if
227  * `close_lock_file()` succeeds.
228  */
229 static inline int close_lock_file(struct lock_file *lk)
230 {
231         return close_tempfile(&lk->tempfile);
232 }
233
234 /*
235  * Re-open a lockfile that has been closed using `close_lock_file()`
236  * but not yet committed or rolled back. This can be used to implement
237  * a sequence of operations like the following:
238  *
239  * * Lock file.
240  *
241  * * Write new contents to lockfile, then `close_lock_file()` to
242  *   cause the contents to be written to disk.
243  *
244  * * Pass the name of the lockfile to another program to allow it (and
245  *   nobody else) to inspect the contents you wrote, while still
246  *   holding the lock yourself.
247  *
248  * * `reopen_lock_file()` to reopen the lockfile. Make further updates
249  *   to the contents.
250  *
251  * * `commit_lock_file()` to make the final version permanent.
252  */
253 static inline int reopen_lock_file(struct lock_file *lk)
254 {
255         return reopen_tempfile(&lk->tempfile);
256 }
257
258 /*
259  * Commit the change represented by `lk`: close the file descriptor
260  * and/or file pointer if they are still open and rename the lockfile
261  * to its final destination. Return 0 upon success. On failure, roll
262  * back the lock file and return -1, with `errno` set to the value
263  * from the failing call to `close(2)` or `rename(2)`. It is a bug to
264  * call `commit_lock_file()` for a `lock_file` object that is not
265  * currently locked.
266  */
267 extern int commit_lock_file(struct lock_file *lk);
268
269 /*
270  * Like `commit_lock_file()`, but rename the lockfile to the provided
271  * `path`. `path` must be on the same filesystem as the lock file.
272  */
273 static inline int commit_lock_file_to(struct lock_file *lk, const char *path)
274 {
275         return rename_tempfile(&lk->tempfile, path);
276 }
277
278 /*
279  * Roll back `lk`: close the file descriptor and/or file pointer and
280  * remove the lockfile. It is a NOOP to call `rollback_lock_file()`
281  * for a `lock_file` object that has already been committed or rolled
282  * back.
283  */
284 static inline void rollback_lock_file(struct lock_file *lk)
285 {
286         delete_tempfile(&lk->tempfile);
287 }
288
289 #endif /* LOCKFILE_H */