]> git.rkrishnan.org Git - tahoe-lafs/tahoe-lafs.git/blob - src/allmydata/interfaces.py
2fb60e9a8c9e7106b85682d1cda708d235afd73b
[tahoe-lafs/tahoe-lafs.git] / src / allmydata / interfaces.py
1
2 from zope.interface import Interface
3 from foolscap.schema import StringConstraint, ListOf, TupleOf, SetOf, DictOf, \
4      ChoiceOf
5 from foolscap import RemoteInterface, Referenceable
6
7 HASH_SIZE=32
8
9 Hash = StringConstraint(maxLength=HASH_SIZE,
10                         minLength=HASH_SIZE)# binary format 32-byte SHA256 hash
11 Nodeid = StringConstraint(maxLength=20,
12                           minLength=20) # binary format 20-byte SHA1 hash
13 FURL = StringConstraint(1000)
14 StorageIndex = StringConstraint(16)
15 URI = StringConstraint(300) # kind of arbitrary
16 MAX_BUCKETS = 200  # per peer
17 ShareData = StringConstraint(400000) # 1MB segment / k=3 = 334kB
18 URIExtensionData = StringConstraint(1000)
19 LeaseRenewSecret = Hash # used to protect bucket lease renewal requests
20 LeaseCancelSecret = Hash # used to protect bucket lease cancellation requests
21
22
23 class RIIntroducerClient(RemoteInterface):
24     def new_peers(furls=SetOf(FURL)):
25         return None
26     def set_encoding_parameters(parameters=(int, int, int)):
27         """Advise the client of the recommended k-of-n encoding parameters
28         for this grid. 'parameters' is a tuple of (k, desired, n), where 'n'
29         is the total number of shares that will be created for any given
30         file, while 'k' is the number of shares that must be retrieved to
31         recover that file, and 'desired' is the minimum number of shares that
32         must be placed before the uploader will consider its job a success.
33         n/k is the expansion ratio, while k determines the robustness.
34
35         Introducers should specify 'n' according to the expected size of the
36         grid (there is no point to producing more shares than there are
37         peers), and k according to the desired reliability-vs-overhead goals.
38
39         Note that setting k=1 is equivalent to simple replication.
40         """
41         return None
42
43 class RIIntroducer(RemoteInterface):
44     def hello(node=RIIntroducerClient, furl=FURL):
45         return None
46
47 class RIClient(RemoteInterface):
48     def get_versions():
49         """Return a tuple of (my_version, oldest_supported) strings.
50
51         Each string can be parsed by an allmydata.util.version.Version
52         instance, and then compared. The first goal is to make sure that
53         nodes are not confused by speaking to an incompatible peer. The
54         second goal is to enable the development of backwards-compatibility
55         code.
56
57         This method is likely to change in incompatible ways until we get the
58         whole compatibility scheme nailed down.
59         """
60         return TupleOf(str, str)
61     def get_service(name=str):
62         return Referenceable
63     def get_nodeid():
64         return Nodeid
65
66 class RIBucketWriter(RemoteInterface):
67     def write(offset=int, data=ShareData):
68         return None
69
70     def close():
71         """
72         If the data that has been written is incomplete or inconsistent then
73         the server will throw the data away, else it will store it for future
74         retrieval.
75         """
76         return None
77
78 class RIBucketReader(RemoteInterface):
79     def read(offset=int, length=int):
80         return ShareData
81
82
83 class RIStorageServer(RemoteInterface):
84     def allocate_buckets(storage_index=StorageIndex,
85                          renew_secret=LeaseRenewSecret,
86                          cancel_secret=LeaseCancelSecret,
87                          sharenums=SetOf(int, maxLength=MAX_BUCKETS),
88                          allocated_size=int, canary=Referenceable):
89         """
90         @param storage_index: the index of the bucket to be created or
91                               increfed.
92         @param sharenums: these are the share numbers (probably between 0 and
93                           99) that the sender is proposing to store on this
94                           server.
95         @param renew_secret: This is the secret used to protect bucket refresh
96                              This secret is generated by the client and
97                              stored for later comparison by the server. Each
98                              server is given a different secret.
99         @param cancel_secret: Like renew_secret, but protects bucket decref.
100         @param canary: If the canary is lost before close(), the bucket is
101                        deleted.
102         @return: tuple of (alreadygot, allocated), where alreadygot is what we
103                  already have and is what we hereby agree to accept. New
104                  leases are added for shares in both lists.
105         """
106         return TupleOf(SetOf(int, maxLength=MAX_BUCKETS),
107                        DictOf(int, RIBucketWriter, maxKeys=MAX_BUCKETS))
108
109     def renew_lease(storage_index=StorageIndex, renew_secret=LeaseRenewSecret):
110         """
111         Renew the lease on a given bucket. Some networks will use this, some
112         will not.
113         """
114
115     def cancel_lease(storage_index=StorageIndex,
116                      cancel_secret=LeaseCancelSecret):
117         """
118         Cancel the lease on a given bucket. If this was the last lease on the
119         bucket, the bucket will be deleted.
120         """
121
122     def get_buckets(storage_index=StorageIndex):
123         return DictOf(int, RIBucketReader, maxKeys=MAX_BUCKETS)
124
125
126 class IStorageBucketWriter(Interface):
127     def put_block(segmentnum=int, data=ShareData):
128         """@param data: For most segments, this data will be 'blocksize'
129         bytes in length. The last segment might be shorter.
130         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
131         """
132
133     def put_plaintext_hashes(hashes=ListOf(Hash, maxLength=2**20)):
134         """
135         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
136         """
137
138     def put_crypttext_hashes(hashes=ListOf(Hash, maxLength=2**20)):
139         """
140         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
141         """
142
143     def put_block_hashes(blockhashes=ListOf(Hash, maxLength=2**20)):
144         """
145         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
146         """
147         
148     def put_share_hashes(sharehashes=ListOf(TupleOf(int, Hash),
149                                             maxLength=2**20)):
150         """
151         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
152         """
153
154     def put_uri_extension(data=URIExtensionData):
155         """This block of data contains integrity-checking information (hashes
156         of plaintext, crypttext, and shares), as well as encoding parameters
157         that are necessary to recover the data. This is a serialized dict
158         mapping strings to other strings. The hash of this data is kept in
159         the URI and verified before any of the data is used. All buckets for
160         a given file contain identical copies of this data.
161
162         The serialization format is specified with the following pseudocode:
163         for k in sorted(dict.keys()):
164             assert re.match(r'^[a-zA-Z_\-]+$', k)
165             write(k + ':' + netstring(dict[k]))
166
167         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
168         """
169
170     def close():
171         """Finish writing and close the bucket. The share is not finalized
172         until this method is called: if the uploading client disconnects
173         before calling close(), the partially-written share will be
174         discarded.
175
176         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
177         """
178
179 class IStorageBucketReader(Interface):
180
181     def get_block(blocknum=int):
182         """Most blocks will be the same size. The last block might be shorter
183         than the others.
184
185         @return: ShareData
186         """
187
188     def get_plaintext_hashes():
189         """
190         @return: ListOf(Hash, maxLength=2**20)
191         """
192
193     def get_crypttext_hashes():
194         """
195         @return: ListOf(Hash, maxLength=2**20)
196         """
197
198     def get_block_hashes():
199         """
200         @return: ListOf(Hash, maxLength=2**20)
201         """
202
203     def get_share_hashes():
204         """
205         @return: ListOf(TupleOf(int, Hash), maxLength=2**20)
206         """
207
208     def get_uri_extension():
209         """
210         @return: URIExtensionData
211         """
212
213
214
215 # hm, we need a solution for forward references in schemas
216 from foolscap.schema import Any
217 RIMutableDirectoryNode_ = Any() # TODO: how can we avoid this?
218
219 FileNode_ = Any() # TODO: foolscap needs constraints on copyables
220 DirectoryNode_ = Any() # TODO: same
221 AnyNode_ = ChoiceOf(FileNode_, DirectoryNode_)
222 EncryptedThing = str
223
224 class RIVirtualDriveServer(RemoteInterface):
225     def get_public_root_uri():
226         """Obtain the URI for this server's global publically-writable root
227         directory. This returns a read-write directory URI.
228
229         If this vdrive server does not offer a public root, this will
230         raise an exception."""
231         return URI
232
233     def create_directory(index=Hash, write_enabler=Hash):
234         """Create a new (empty) directory, unattached to anything else.
235
236         This returns the same index that was passed in.
237         """
238         return Hash
239
240     def get(index=Hash, key=Hash):
241         """Retrieve a named child of the given directory. 'index' specifies
242         which directory is being accessed, and is generally the hash of the
243         read key. 'key' is the hash of the read key and the child name.
244
245         This operation returns a pair of encrypted strings. The first string
246         is meant to be decrypted by the Write Key and provides read-write
247         access to the child. If this directory holds read-only access to the
248         child, this first string will be an empty string. The second string
249         is meant to be decrypted by the Read Key and provides read-only
250         access to the child.
251
252         When the child is a read-write directory, the encrypted URI:DIR-RO
253         will be in the read slot, and the encrypted URI:DIR will be in the
254         write slot. When the child is a read-only directory, the encrypted
255         URI:DIR-RO will be in the read slot and the write slot will be empty.
256         When the child is a CHK file, the encrypted URI:CHK will be in the
257         read slot, and the write slot will be empty.
258
259         This might raise IndexError if there is no child by the desired name.
260         """
261         return (EncryptedThing, EncryptedThing)
262
263     def list(index=Hash):
264         """List the contents of a directory.
265
266         This returns a list of (NAME, WRITE, READ) tuples. Each value is an
267         encrypted string (although the WRITE value may sometimes be an empty
268         string).
269
270         NAME: the child name, encrypted with the Read Key
271         WRITE: the child write URI, encrypted with the Write Key, or an
272                empty string if this child is read-only
273         READ: the child read URI, encrypted with the Read Key
274         """
275         return ListOf((EncryptedThing, EncryptedThing, EncryptedThing),
276                       maxLength=1000,
277                       )
278
279     def set(index=Hash, write_enabler=Hash, key=Hash,
280             name=EncryptedThing, write=EncryptedThing, read=EncryptedThing):
281         """Set a child object. I will replace any existing child of the same
282         name.
283         """
284
285     def delete(index=Hash, write_enabler=Hash, key=Hash):
286         """Delete a specific child.
287
288         This uses the hashed key to locate a specific child, and deletes it.
289         """
290
291
292 class IURI(Interface):
293     def init_from_string(uri):
294         """Accept a string (as created by my to_string() method) and populate
295         this instance with its data. I am not normally called directly,
296         please use the module-level uri.from_string() function to convert
297         arbitrary URI strings into IURI-providing instances."""
298
299     def is_readonly():
300         """Return False if this URI be used to modify the data. Return True
301         if this URI cannot be used to modify the data."""
302
303     def is_mutable():
304         """Return True if the data can be modified by *somebody* (perhaps
305         someone who has a more powerful URI than this one)."""
306
307     def get_readonly():
308         """Return another IURI instance, which represents a read-only form of
309         this one. If is_readonly() is True, this returns self."""
310
311     def to_string():
312         """Return a string of printable ASCII characters, suitable for
313         passing into init_from_string."""
314
315 class IDirnodeURI(Interface):
316     """I am a URI which represents a dirnode."""
317
318 class IFileURI(Interface):
319     """I am a URI which represents a filenode."""
320     def get_size():
321         """Return the length (in bytes) of the file that I represent."""
322
323
324 class IFileNode(Interface):
325     def download(target):
326         """Download the file's contents to a given IDownloadTarget"""
327     def download_to_data():
328         """Download the file's contents. Return a Deferred that fires
329         with those contents."""
330
331     def get_uri():
332         """Return the URI that can be used by others to get access to this
333         file.
334         """
335     def get_size():
336         """Return the length (in bytes) of the data this node represents."""
337
338     def get_refresh_capability():
339         """Return a string that represents the 'refresh capability' for this
340         node. The holder of this capability will be able to renew the lease
341         for this node, protecting it from garbage-collection.
342         """
343
344 class IDirectoryNode(Interface):
345     def is_mutable():
346         """Return True if this directory is mutable, False if it is read-only.
347         """
348
349     def get_uri():
350         """Return the directory URI that can be used by others to get access
351         to this directory node. If this node is read-only, the URI will only
352         offer read-only access. If this node is read-write, the URI will
353         offer read-write acess.
354
355         If you have read-write access to a directory and wish to share merely
356         read-only access with others, use get_immutable_uri().
357
358         The dirnode ('1') URI returned by this method can be used in
359         set_uri() on a different directory ('2') to 'mount' a reference to
360         this directory ('1') under the other ('2'). This URI is just a
361         string, so it can be passed around through email or other out-of-band
362         protocol.
363         """
364
365     def get_immutable_uri():
366         """Return the directory URI that can be used by others to get
367         read-only access to this directory node. The result is a read-only
368         URI, regardless of whether this dirnode is read-only or read-write.
369
370         If you have merely read-only access to this dirnode,
371         get_immutable_uri() will return the same thing as get_uri().
372         """
373
374     def get_refresh_capability():
375         """Return a string that represents the 'refresh capability' for this
376         node. The holder of this capability will be able to renew the lease
377         for this node, protecting it from garbage-collection.
378         """
379
380     def list():
381         """I return a Deferred that fires with a dictionary mapping child
382         name to an IFileNode or IDirectoryNode."""
383
384     def has_child(name):
385         """I return a Deferred that fires with a boolean, True if there
386         exists a child of the given name, False if not."""
387
388     def get(name):
389         """I return a Deferred that fires with a specific named child node,
390         either an IFileNode or an IDirectoryNode."""
391
392     def get_child_at_path(path):
393         """Transform a child path into an IDirectoryNode or IFileNode.
394
395         I perform a recursive series of 'get' operations to find the named
396         descendant node. I return a Deferred that fires with the node, or
397         errbacks with IndexError if the node could not be found.
398
399         The path can be either a single string (slash-separated) or a list of
400         path-name elements.
401         """
402
403     def set_uri(name, child_uri):
404         """I add a child (by URI) at the specific name. I return a Deferred
405         that fires when the operation finishes. I will replace any existing
406         child of the same name.
407
408         The child_uri could be for a file, or for a directory (either
409         read-write or read-only, using a URI that came from get_uri() ).
410
411         If this directory node is read-only, the Deferred will errback with a
412         NotMutableError."""
413
414     def set_node(name, child):
415         """I add a child at the specific name. I return a Deferred that fires
416         when the operation finishes. This Deferred will fire with the child
417         node that was just added. I will replace any existing child of the
418         same name.
419
420         If this directory node is read-only, the Deferred will errback with a
421         NotMutableError."""
422
423     def add_file(name, uploadable):
424         """I upload a file (using the given IUploadable), then attach the
425         resulting FileNode to the directory at the given name. I return a
426         Deferred that fires (with the IFileNode of the uploaded file) when
427         the operation completes."""
428
429     def delete(name):
430         """I remove the child at the specific name. I return a Deferred that
431         fires when the operation finishes."""
432
433     def create_empty_directory(name):
434         """I create and attach an empty directory at the given name. I return
435         a Deferred that fires when the operation finishes."""
436
437     def move_child_to(current_child_name, new_parent, new_child_name=None):
438         """I take one of my children and move them to a new parent. The child
439         is referenced by name. On the new parent, the child will live under
440         'new_child_name', which defaults to 'current_child_name'. I return a
441         Deferred that fires when the operation finishes."""
442
443     def build_manifest():
444         """Return a set of refresh-capabilities for all nodes (directories
445         and files) reachable from this one."""
446
447 class ICodecEncoder(Interface):
448     def set_params(data_size, required_shares, max_shares):
449         """Set up the parameters of this encoder.
450
451         This prepares the encoder to perform an operation that converts a
452         single block of data into a number of shares, such that a future
453         ICodecDecoder can use a subset of these shares to recover the
454         original data. This operation is invoked by calling encode(). Once
455         the encoding parameters are set up, the encode operation can be
456         invoked multiple times.
457
458         set_params() prepares the encoder to accept blocks of input data that
459         are exactly 'data_size' bytes in length. The encoder will be prepared
460         to produce 'max_shares' shares for each encode() operation (although
461         see the 'desired_share_ids' to use less CPU). The encoding math will
462         be chosen such that the decoder can get by with as few as
463         'required_shares' of these shares and still reproduce the original
464         data. For example, set_params(1000, 5, 5) offers no redundancy at
465         all, whereas set_params(1000, 1, 10) provides 10x redundancy.
466
467         Numerical Restrictions: 'data_size' is required to be an integral
468         multiple of 'required_shares'. In general, the caller should choose
469         required_shares and max_shares based upon their reliability
470         requirements and the number of peers available (the total storage
471         space used is roughly equal to max_shares*data_size/required_shares),
472         then choose data_size to achieve the memory footprint desired (larger
473         data_size means more efficient operation, smaller data_size means
474         smaller memory footprint).
475
476         In addition, 'max_shares' must be equal to or greater than
477         'required_shares'. Of course, setting them to be equal causes
478         encode() to degenerate into a particularly slow form of the 'split'
479         utility.
480
481         See encode() for more details about how these parameters are used.
482
483         set_params() must be called before any other ICodecEncoder methods
484         may be invoked.
485         """
486
487     def get_encoder_type():
488         """Return a short string that describes the type of this encoder.
489
490         There is required to be a global table of encoder classes. This method
491         returns an index into this table; the value at this index is an
492         encoder class, and this encoder is an instance of that class.
493         """
494
495     def get_serialized_params(): # TODO: maybe, maybe not
496         """Return a string that describes the parameters of this encoder.
497
498         This string can be passed to the decoder to prepare it for handling
499         the encoded shares we create. It might contain more information than
500         was presented to set_params(), if there is some flexibility of
501         parameter choice.
502
503         This string is intended to be embedded in the URI, so there are
504         several restrictions on its contents. At the moment I'm thinking that
505         this means it may contain hex digits and hyphens, and nothing else.
506         The idea is that the URI contains something like '%s:%s:%s' %
507         (encoder.get_encoder_name(), encoder.get_serialized_params(),
508         b2a(crypttext_hash)), and this is enough information to construct a
509         compatible decoder.
510         """
511
512     def get_block_size():
513         """Return the length of the shares that encode() will produce.
514         """
515
516     def encode_proposal(data, desired_share_ids=None):
517         """Encode some data.
518
519         'data' must be a string (or other buffer object), and len(data) must
520         be equal to the 'data_size' value passed earlier to set_params().
521
522         This will return a Deferred that will fire with two lists. The first
523         is a list of shares, each of which is a string (or other buffer
524         object) such that len(share) is the same as what get_share_size()
525         returned earlier. The second is a list of shareids, in which each is
526         an integer. The lengths of the two lists will always be equal to each
527         other. The user should take care to keep each share closely
528         associated with its shareid, as one is useless without the other.
529
530         The length of this output list will normally be the same as the value
531         provided to the 'max_shares' parameter of set_params(). This may be
532         different if 'desired_share_ids' is provided.
533
534         'desired_share_ids', if provided, is required to be a sequence of
535         ints, each of which is required to be >= 0 and < max_shares. If not
536         provided, encode() will produce 'max_shares' shares, as if
537         'desired_share_ids' were set to range(max_shares). You might use this
538         if you initially thought you were going to use 10 peers, started
539         encoding, and then two of the peers dropped out: you could use
540         desired_share_ids= to skip the work (both memory and CPU) of
541         producing shares for the peers which are no longer available.
542
543         """
544
545     def encode(inshares, desired_share_ids=None):
546         """Encode some data. This may be called multiple times. Each call is 
547         independent.
548
549         inshares is a sequence of length required_shares, containing buffers
550         (i.e. strings), where each buffer contains the next contiguous
551         non-overlapping segment of the input data. Each buffer is required to
552         be the same length, and the sum of the lengths of the buffers is
553         required to be exactly the data_size promised by set_params(). (This
554         implies that the data has to be padded before being passed to
555         encode(), unless of course it already happens to be an even multiple
556         of required_shares in length.)
557
558          ALSO: the requirement to break up your data into 'required_shares'
559          chunks before calling encode() feels a bit surprising, at least from
560          the point of view of a user who doesn't know how FEC works. It feels
561          like an implementation detail that has leaked outside the
562          abstraction barrier. Can you imagine a use case in which the data to
563          be encoded might already be available in pre-segmented chunks, such
564          that it is faster or less work to make encode() take a list rather
565          than splitting a single string?
566
567          ALSO ALSO: I think 'inshares' is a misleading term, since encode()
568          is supposed to *produce* shares, so what it *accepts* should be
569          something other than shares. Other places in this interface use the
570          word 'data' for that-which-is-not-shares.. maybe we should use that
571          term?
572
573         'desired_share_ids', if provided, is required to be a sequence of
574         ints, each of which is required to be >= 0 and < max_shares. If not
575         provided, encode() will produce 'max_shares' shares, as if
576         'desired_share_ids' were set to range(max_shares). You might use this
577         if you initially thought you were going to use 10 peers, started
578         encoding, and then two of the peers dropped out: you could use
579         desired_share_ids= to skip the work (both memory and CPU) of
580         producing shares for the peers which are no longer available.
581
582         For each call, encode() will return a Deferred that fires with two
583         lists, one containing shares and the other containing the shareids.
584         The get_share_size() method can be used to determine the length of
585         the share strings returned by encode(). Each shareid is a small
586         integer, exactly as passed into 'desired_share_ids' (or
587         range(max_shares), if desired_share_ids was not provided).
588
589         The shares and their corresponding shareids are required to be kept 
590         together during storage and retrieval. Specifically, the share data is 
591         useless by itself: the decoder needs to be told which share is which 
592         by providing it with both the shareid and the actual share data.
593
594         This function will allocate an amount of memory roughly equal to::
595
596          (max_shares - required_shares) * get_share_size()
597
598         When combined with the memory that the caller must allocate to
599         provide the input data, this leads to a memory footprint roughly
600         equal to the size of the resulting encoded shares (i.e. the expansion
601         factor times the size of the input segment).
602         """
603
604         # rejected ideas:
605         #
606         #  returning a list of (shareidN,shareN) tuples instead of a pair of
607         #  lists (shareids..,shares..). Brian thought the tuples would
608         #  encourage users to keep the share and shareid together throughout
609         #  later processing, Zooko pointed out that the code to iterate
610         #  through two lists is not really more complicated than using a list
611         #  of tuples and there's also a performance improvement
612         #
613         #  having 'data_size' not required to be an integral multiple of
614         #  'required_shares'. Doing this would require encode() to perform
615         #  padding internally, and we'd prefer to have any padding be done
616         #  explicitly by the caller. Yes, it is an abstraction leak, but
617         #  hopefully not an onerous one.
618
619
620 class ICodecDecoder(Interface):
621     def set_serialized_params(params):
622         """Set up the parameters of this encoder, from a string returned by
623         encoder.get_serialized_params()."""
624
625     def get_needed_shares():
626         """Return the number of shares needed to reconstruct the data.
627         set_serialized_params() is required to be called before this."""
628
629     def decode(some_shares, their_shareids):
630         """Decode a partial list of shares into data.
631
632         'some_shares' is required to be a sequence of buffers of sharedata, a
633         subset of the shares returned by ICodecEncode.encode(). Each share is
634         required to be of the same length.  The i'th element of their_shareids
635         is required to be the shareid of the i'th buffer in some_shares.
636
637         This returns a Deferred which fires with a sequence of buffers. This
638         sequence will contain all of the segments of the original data, in
639         order. The sum of the lengths of all of the buffers will be the
640         'data_size' value passed into the original ICodecEncode.set_params()
641         call. To get back the single original input block of data, use
642         ''.join(output_buffers), or you may wish to simply write them in
643         order to an output file.
644
645         Note that some of the elements in the result sequence may be
646         references to the elements of the some_shares input sequence. In
647         particular, this means that if those share objects are mutable (e.g.
648         arrays) and if they are changed, then both the input (the
649         'some_shares' parameter) and the output (the value given when the
650         deferred is triggered) will change.
651
652         The length of 'some_shares' is required to be exactly the value of
653         'required_shares' passed into the original ICodecEncode.set_params()
654         call.
655         """
656
657 class IEncoder(Interface):
658     """I take an object that provides IEncryptedUploadable, which provides
659     encrypted data, and a list of shareholders. I then encode, hash, and
660     deliver shares to those shareholders. I will compute all the necessary
661     Merkle hash trees that are necessary to validate the crypttext that
662     eventually comes back from the shareholders. I provide the URI Extension
663     Block Hash, and the encoding parameters, both of which must be included
664     in the URI.
665
666     I do not choose shareholders, that is left to the IUploader. I must be
667     given a dict of RemoteReferences to storage buckets that are ready and
668     willing to receive data.
669     """
670
671     def set_size(size):
672         """Specify the number of bytes that will be encoded. This must be
673         peformed before get_serialized_params() can be called.
674         """
675     def set_params(params):
676         """Override the default encoding parameters. 'params' is a tuple of
677         (k,d,n), where 'k' is the number of required shares, 'd' is the
678         shares_of_happiness, and 'n' is the total number of shares that will
679         be created.
680
681         Encoding parameters can be set in three ways. 1: The Encoder class
682         provides defaults (25/75/100). 2: the Encoder can be constructed with
683         an 'options' dictionary, in which the
684         needed_and_happy_and_total_shares' key can be a (k,d,n) tuple. 3:
685         set_params((k,d,n)) can be called.
686
687         If you intend to use set_params(), you must call it before
688         get_share_size or get_param are called.
689         """
690
691     def set_encrypted_uploadable(u):
692         """Provide a source of encrypted upload data. 'u' must implement
693         IEncryptedUploadable.
694
695         When this is called, the IEncryptedUploadable will be queried for its
696         length and the storage_index that should be used.
697
698         This returns a Deferred that fires with this Encoder instance.
699
700         This must be performed before start() can be called.
701         """
702
703     def get_param(name):
704         """Return an encoding parameter, by name.
705
706         'storage_index': return a string with the (16-byte truncated SHA-256
707                          hash) storage index to which these shares should be
708                          pushed.
709
710         'share_counts': return a tuple describing how many shares are used:
711                         (needed_shares, shares_of_happiness, total_shares)
712
713         'num_segments': return an int with the number of segments that
714                         will be encoded.
715
716         'segment_size': return an int with the size of each segment.
717
718         'block_size': return the size of the individual blocks that will
719                       be delivered to a shareholder's put_block() method. By
720                       knowing this, the shareholder will be able to keep all
721                       blocks in a single file and still provide random access
722                       when reading them. # TODO: can we avoid exposing this?
723
724         'share_size': an int with the size of the data that will be stored
725                       on each shareholder. This is aggregate amount of data
726                       that will be sent to the shareholder, summed over all
727                       the put_block() calls I will ever make. It is useful to
728                       determine this size before asking potential
729                       shareholders whether they will grant a lease or not,
730                       since their answers will depend upon how much space we
731                       need. TODO: this might also include some amount of
732                       overhead, like the size of all the hashes. We need to
733                       decide whether this is useful or not.
734
735         'serialized_params': a string with a concise description of the
736                              codec name and its parameters. This may be passed
737                              into the IUploadable to let it make sure that
738                              the same file encoded with different parameters
739                              will result in different storage indexes.
740
741         Once this is called, set_size() and set_params() may not be called.
742         """
743
744     def set_shareholders(shareholders):
745         """Tell the encoder where to put the encoded shares. 'shareholders'
746         must be a dictionary that maps share number (an integer ranging from
747         0 to n-1) to an instance that provides IStorageBucketWriter. This
748         must be performed before start() can be called."""
749
750     def start():
751         """Begin the encode/upload process. This involves reading encrypted
752         data from the IEncryptedUploadable, encoding it, uploading the shares
753         to the shareholders, then sending the hash trees.
754
755         set_encrypted_uploadable() and set_shareholders() must be called
756         before this can be invoked.
757
758         This returns a Deferred that fires with a tuple of
759         (uri_extension_hash, needed_shares, total_shares, size) when the
760         upload process is complete. This information, plus the encryption
761         key, is sufficient to construct the URI.
762         """
763
764 class IDecoder(Interface):
765     """I take a list of shareholders and some setup information, then
766     download, validate, decode, and decrypt data from them, writing the
767     results to an output file.
768
769     I do not locate the shareholders, that is left to the IDownloader. I must
770     be given a dict of RemoteReferences to storage buckets that are ready to
771     send data.
772     """
773
774     def setup(outfile):
775         """I take a file-like object (providing write and close) to which all
776         the plaintext data will be written.
777
778         TODO: producer/consumer . Maybe write() should return a Deferred that
779         indicates when it will accept more data? But probably having the
780         IDecoder be a producer is easier to glue to IConsumer pieces.
781         """
782
783     def set_shareholders(shareholders):
784         """I take a dictionary that maps share identifiers (small integers)
785         to RemoteReferences that provide RIBucketReader. This must be called
786         before start()."""
787
788     def start():
789         """I start the download. This process involves retrieving data and
790         hash chains from the shareholders, using the hashes to validate the
791         data, decoding the shares into segments, decrypting the segments,
792         then writing the resulting plaintext to the output file.
793
794         I return a Deferred that will fire (with self) when the download is
795         complete.
796         """
797
798 class IDownloadTarget(Interface):
799     def open(size):
800         """Called before any calls to write() or close(). If an error
801         occurs before any data is available, fail() may be called without
802         a previous call to open().
803
804         'size' is the length of the file being downloaded, in bytes."""
805
806     def write(data):
807         """Output some data to the target."""
808     def close():
809         """Inform the target that there is no more data to be written."""
810     def fail(why):
811         """fail() is called to indicate that the download has failed. 'why'
812         is a Failure object indicating what went wrong. No further methods
813         will be invoked on the IDownloadTarget after fail()."""
814     def register_canceller(cb):
815         """The FileDownloader uses this to register a no-argument function
816         that the target can call to cancel the download. Once this canceller
817         is invoked, no further calls to write() or close() will be made."""
818     def finish():
819         """When the FileDownloader is done, this finish() function will be
820         called. Whatever it returns will be returned to the invoker of
821         Downloader.download.
822         """
823
824 class IDownloader(Interface):
825     def download(uri, target):
826         """Perform a CHK download, sending the data to the given target.
827         'target' must provide IDownloadTarget.
828
829         Returns a Deferred that fires (with the results of target.finish)
830         when the download is finished, or errbacks if something went wrong."""
831
832 class IEncryptedUploadable(Interface):
833     def get_size():
834         """This behaves just like IUploadable.get_size()."""
835
836     def set_serialized_encoding_parameters(serialized_encoding_parameters):
837         """Tell me what encoding parameters will be used for my data.
838
839         'serialized_encoding_parameters' is a string which indicates how the
840         data will be encoded (codec name, blocksize, number of shares).
841
842         I may use this when get_storage_index() is called, to influence the
843         index that I return. Or, I may just ignore it.
844
845         set_serialized_encoding_parameters() may be called 0 or 1 times. If
846         called, it must be called before get_storage_index().
847         """
848
849     def get_storage_index():
850         """Return a Deferred that fires with a 16-byte storage index. This
851         value may be influenced by the parameters earlier set by
852         set_serialized_encoding_parameters().
853         """
854
855     def set_segment_size(segment_size):
856         """Set the segment size, to allow the IEncryptedUploadable to
857         accurately create the plaintext segment hash tree. This must be
858         called before any calls to read_encrypted."""
859
860     def read_encrypted(length):
861         """This behaves just like IUploadable.read(), but returns crypttext
862         instead of plaintext. set_segment_size() must be called before the
863         first call to read_encrypted()."""
864
865     def get_plaintext_segment_hashtree_nodes(num_segments):
866         """Get the nodes of a merkle hash tree over the plaintext segments.
867
868         This returns a Deferred which fires with a sequence of hashes. Each
869         hash is a node of a merkle hash tree, generally obtained from::
870
871          tuple(HashTree(segment_hashes))
872
873         'num_segments' is used to assert that the number of segments that the
874         IEncryptedUploadable handled matches the number of segments that the
875         encoder was expecting.
876         """
877
878     def get_plaintext_hash():
879         """Get the hash of the whole plaintext.
880
881         This returns a Deferred which fires with a tagged SHA-256 hash of the
882         whole plaintext, obtained from hashutil.plaintext_hash(data).
883         """
884
885     def close():
886         """Just like IUploadable.close()."""
887
888 class IUploadable(Interface):
889     def get_size():
890         """Return a Deferred that will fire with the length of the data to be
891         uploaded, in bytes. This will be called before the data is actually
892         used, to compute encoding parameters.
893         """
894
895     def set_serialized_encoding_parameters(serialized_encoding_parameters):
896         """Tell me what encoding parameters will be used for my data.
897
898         'serialized_encoding_parameters' is a string which indicates how the
899         data will be encoded (codec name, blocksize, number of shares).
900
901         I may use this when get_encryption_key() is called, to influence the
902         key that I return. Or, I may just ignore it.
903
904         set_serialized_encoding_parameters() may be called 0 or 1 times. If
905         called, it must be called before get_encryption_key().
906         """
907
908     def get_encryption_key():
909         """Return a Deferred that fires with a 16-byte AES key. This key will
910         be used to encrypt the data. The key will also be hashed to derive
911         the StorageIndex.
912
913         Uploadables which want to achieve convergence should hash their file
914         contents and the serialized_encoding_parameters to form the key
915         (which of course requires a full pass over the data). Uploadables can
916         use the upload.ConvergentUploadMixin class to achieve this
917         automatically.
918
919         Uploadables which do not care about convergence (or do not wish to
920         make multiple passes over the data) can simply return a
921         strongly-random 16 byte string.
922
923         get_encryption_key() may be called multiple times: the IUploadable is
924         required to return the same value each time.
925         """
926
927     def read(length):
928         """Return a Deferred that fires with a list of strings (perhaps with
929         only a single element) which, when concatenated together, contain the
930         next 'length' bytes of data. If EOF is near, this may provide fewer
931         than 'length' bytes. The total number of bytes provided by read()
932         before it signals EOF must equal the size provided by get_size().
933
934         If the data must be acquired through multiple internal read
935         operations, returning a list instead of a single string may help to
936         reduce string copies.
937
938         'length' will typically be equal to (min(get_size(),1MB)/req_shares),
939         so a 10kB file means length=3kB, 100kB file means length=30kB,
940         and >=1MB file means length=300kB.
941
942         This method provides for a single full pass through the data. Later
943         use cases may desire multiple passes or access to only parts of the
944         data (such as a mutable file making small edits-in-place). This API
945         will be expanded once those use cases are better understood.
946         """
947
948     def close():
949         """The upload is finished, and whatever filehandle was in use may be
950         closed."""
951
952 class IUploader(Interface):
953     def upload(uploadable):
954         """Upload the file. 'uploadable' must impement IUploadable. This
955         returns a Deferred which fires with the URI of the file."""
956
957     def upload_ssk(write_capability, new_version, uploadable):
958         """TODO: how should this work?"""
959     def upload_data(data):
960         """Like upload(), but accepts a string."""
961
962     def upload_filename(filename):
963         """Like upload(), but accepts an absolute pathname."""
964
965     def upload_filehandle(filehane):
966         """Like upload(), but accepts an open filehandle."""
967
968 class IVirtualDrive(Interface):
969     """I am a service that may be available to a client.
970
971     Within any client program, this service can be retrieved by using
972     client.getService('vdrive').
973     """
974
975     def have_public_root():
976         """Return a Boolean, True if get_public_root() will work."""
977     def get_public_root():
978         """Get the public read-write directory root.
979
980         This returns a Deferred that fires with an IDirectoryNode instance
981         corresponding to the global shared root directory."""
982
983
984     def have_private_root():
985         """Return a Boolean, True if get_public_root() will work."""
986     def get_private_root():
987         """Get the private directory root.
988
989         This returns a Deferred that fires with an IDirectoryNode instance
990         corresponding to this client's private root directory."""
991
992     def get_node_at_path(path):
993         """Transform a path into an IDirectoryNode or IFileNode.
994
995         The path can either be a single string or a list of path-name
996         elements. The former is generated from the latter by using
997         .join('/'). If the first element of this list is '~', the rest will
998         be interpreted relative to the local user's private root directory.
999         Otherwse it will be interpreted relative to the global public root
1000         directory. As a result, the following three values of 'path' are
1001         equivalent::
1002
1003          '/dirname/foo.txt'
1004          'dirname/foo.txt'
1005          ['dirname', 'foo.txt']
1006
1007         This method returns a Deferred that fires with the node in question,
1008         or errbacks with an IndexError if the target node could not be found.
1009         """
1010
1011     def get_node(uri):
1012         """Transform a URI (or IURI) into an IDirectoryNode or IFileNode.
1013
1014         This returns a Deferred that will fire with an instance that provides
1015         either IDirectoryNode or IFileNode, as appropriate."""
1016
1017 class NotCapableError(Exception):
1018     """You have tried to write to a read-only node."""
1019
1020 class RIControlClient(RemoteInterface):
1021
1022     def wait_for_client_connections(num_clients=int):
1023         """Do not return until we have connections to at least NUM_CLIENTS
1024         storage servers.
1025         """
1026
1027     def upload_from_file_to_uri(filename=str):
1028         """Upload a file to the grid. This accepts a filename (which must be
1029         absolute) that points to a file on the node's local disk. The node
1030         will read the contents of this file, upload it to the grid, then
1031         return the URI at which it was uploaded.
1032         """
1033         return URI
1034
1035     def download_from_uri_to_file(uri=URI, filename=str):
1036         """Download a file from the grid, placing it on the node's local disk
1037         at the given filename (which must be absolute[?]). Returns the
1038         absolute filename where the file was written."""
1039         return str
1040
1041     # debug stuff
1042
1043     def get_memory_usage():
1044         """Return a dict describes the amount of memory currently in use. The
1045         keys are 'VmPeak', 'VmSize', and 'VmData'. The values are integers,
1046         measuring memory consupmtion in bytes."""
1047         return DictOf(str, int)