]> git.rkrishnan.org Git - tahoe-lafs/tahoe-lafs.git/blob - src/allmydata/interfaces.py
831fcb6d74e07f16fee00f7001392420af48c153
[tahoe-lafs/tahoe-lafs.git] / src / allmydata / interfaces.py
1
2 from zope.interface import Interface
3 from foolscap.api import StringConstraint, ListOf, TupleOf, SetOf, DictOf, \
4      ChoiceOf, IntegerConstraint, Any, RemoteInterface, Referenceable
5
6 HASH_SIZE=32
7
8 Hash = StringConstraint(maxLength=HASH_SIZE,
9                         minLength=HASH_SIZE)# binary format 32-byte SHA256 hash
10 Nodeid = StringConstraint(maxLength=20,
11                           minLength=20) # binary format 20-byte SHA1 hash
12 FURL = StringConstraint(1000)
13 StorageIndex = StringConstraint(16)
14 URI = StringConstraint(300) # kind of arbitrary
15
16 MAX_BUCKETS = 256  # per peer -- zfec offers at most 256 shares per file
17
18 ShareData = StringConstraint(None)
19 URIExtensionData = StringConstraint(1000)
20 Number = IntegerConstraint(8) # 2**(8*8) == 16EiB ~= 18e18 ~= 18 exabytes
21 Offset = Number
22 ReadSize = int # the 'int' constraint is 2**31 == 2Gib -- large files are processed in not-so-large increments
23 WriteEnablerSecret = Hash # used to protect mutable bucket modifications
24 LeaseRenewSecret = Hash # used to protect bucket lease renewal requests
25 LeaseCancelSecret = Hash # used to protect bucket lease cancellation requests
26
27 class RIStubClient(RemoteInterface):
28     """Each client publishes a service announcement for a dummy object called
29     the StubClient. This object doesn't actually offer any services, but the
30     announcement helps the Introducer keep track of which clients are
31     subscribed (so the grid admin can keep track of things like the size of
32     the grid and the client versions in use. This is the (empty)
33     RemoteInterface for the StubClient."""
34
35 class RIBucketWriter(RemoteInterface):
36     """ Objects of this kind live on the server side. """
37     def write(offset=Offset, data=ShareData):
38         return None
39
40     def close():
41         """
42         If the data that has been written is incomplete or inconsistent then
43         the server will throw the data away, else it will store it for future
44         retrieval.
45         """
46         return None
47
48     def abort():
49         """Abandon all the data that has been written.
50         """
51         return None
52
53 class RIBucketReader(RemoteInterface):
54     def read(offset=Offset, length=ReadSize):
55         return ShareData
56
57     def advise_corrupt_share(reason=str):
58         """Clients who discover hash failures in shares that they have
59         downloaded from me will use this method to inform me about the
60         failures. I will record their concern so that my operator can
61         manually inspect the shares in question. I return None.
62
63         This is a wrapper around RIStorageServer.advise_corrupt_share(),
64         which is tied to a specific share, and therefore does not need the
65         extra share-identifying arguments. Please see that method for full
66         documentation.
67         """
68
69 TestVector = ListOf(TupleOf(Offset, ReadSize, str, str))
70 # elements are (offset, length, operator, specimen)
71 # operator is one of "lt, le, eq, ne, ge, gt"
72 # nop always passes and is used to fetch data while writing.
73 # you should use length==len(specimen) for everything except nop
74 DataVector = ListOf(TupleOf(Offset, ShareData))
75 # (offset, data). This limits us to 30 writes of 1MiB each per call
76 TestAndWriteVectorsForShares = DictOf(int,
77                                       TupleOf(TestVector,
78                                               DataVector,
79                                               ChoiceOf(None, Offset), # new_length
80                                               ))
81 ReadVector = ListOf(TupleOf(Offset, ReadSize))
82 ReadData = ListOf(ShareData)
83 # returns data[offset:offset+length] for each element of TestVector
84
85 class RIStorageServer(RemoteInterface):
86     __remote_name__ = "RIStorageServer.tahoe.allmydata.com"
87
88     def get_version():
89         """
90         Return a dictionary of version information.
91         """
92         return DictOf(str, Any())
93
94     def allocate_buckets(storage_index=StorageIndex,
95                          renew_secret=LeaseRenewSecret,
96                          cancel_secret=LeaseCancelSecret,
97                          sharenums=SetOf(int, maxLength=MAX_BUCKETS),
98                          allocated_size=Offset, canary=Referenceable):
99         """
100         @param storage_index: the index of the bucket to be created or
101                               increfed.
102         @param sharenums: these are the share numbers (probably between 0 and
103                           99) that the sender is proposing to store on this
104                           server.
105         @param renew_secret: This is the secret used to protect bucket refresh
106                              This secret is generated by the client and
107                              stored for later comparison by the server. Each
108                              server is given a different secret.
109         @param cancel_secret: Like renew_secret, but protects bucket decref.
110         @param canary: If the canary is lost before close(), the bucket is
111                        deleted.
112         @return: tuple of (alreadygot, allocated), where alreadygot is what we
113                  already have and allocated is what we hereby agree to accept.
114                  New leases are added for shares in both lists.
115         """
116         return TupleOf(SetOf(int, maxLength=MAX_BUCKETS),
117                        DictOf(int, RIBucketWriter, maxKeys=MAX_BUCKETS))
118
119     def add_lease(storage_index=StorageIndex,
120                   renew_secret=LeaseRenewSecret,
121                   cancel_secret=LeaseCancelSecret):
122         """
123         Add a new lease on the given bucket. If the renew_secret matches an
124         existing lease, that lease will be renewed instead. If there is no
125         bucket for the given storage_index, return silently. (note that in
126         tahoe-1.3.0 and earlier, IndexError was raised if there was no
127         bucket)
128         """
129         return Any() # returns None now, but future versions might change
130
131     def renew_lease(storage_index=StorageIndex, renew_secret=LeaseRenewSecret):
132         """
133         Renew the lease on a given bucket, resetting the timer to 31 days.
134         Some networks will use this, some will not. If there is no bucket for
135         the given storage_index, IndexError will be raised.
136
137         For mutable shares, if the given renew_secret does not match an
138         existing lease, IndexError will be raised with a note listing the
139         server-nodeids on the existing leases, so leases on migrated shares
140         can be renewed or cancelled. For immutable shares, IndexError
141         (without the note) will be raised.
142         """
143         return Any()
144
145     def cancel_lease(storage_index=StorageIndex,
146                      cancel_secret=LeaseCancelSecret):
147         """
148         Cancel the lease on a given bucket. If this was the last lease on the
149         bucket, the bucket will be deleted. If there is no bucket for the
150         given storage_index, IndexError will be raised.
151
152         For mutable shares, if the given cancel_secret does not match an
153         existing lease, IndexError will be raised with a note listing the
154         server-nodeids on the existing leases, so leases on migrated shares
155         can be renewed or cancelled. For immutable shares, IndexError
156         (without the note) will be raised.
157         """
158         return Any()
159
160     def get_buckets(storage_index=StorageIndex):
161         return DictOf(int, RIBucketReader, maxKeys=MAX_BUCKETS)
162
163
164
165     def slot_readv(storage_index=StorageIndex,
166                    shares=ListOf(int), readv=ReadVector):
167         """Read a vector from the numbered shares associated with the given
168         storage index. An empty shares list means to return data from all
169         known shares. Returns a dictionary with one key per share."""
170         return DictOf(int, ReadData) # shnum -> results
171
172     def slot_testv_and_readv_and_writev(storage_index=StorageIndex,
173                                         secrets=TupleOf(WriteEnablerSecret,
174                                                         LeaseRenewSecret,
175                                                         LeaseCancelSecret),
176                                         tw_vectors=TestAndWriteVectorsForShares,
177                                         r_vector=ReadVector,
178                                         ):
179         """General-purpose test-and-set operation for mutable slots. Perform
180         a bunch of comparisons against the existing shares. If they all pass,
181         then apply a bunch of write vectors to those shares. Then use the
182         read vectors to extract data from all the shares and return the data.
183
184         This method is, um, large. The goal is to allow clients to update all
185         the shares associated with a mutable file in a single round trip.
186
187         @param storage_index: the index of the bucket to be created or
188                               increfed.
189         @param write_enabler: a secret that is stored along with the slot.
190                               Writes are accepted from any caller who can
191                               present the matching secret. A different secret
192                               should be used for each slot*server pair.
193         @param renew_secret: This is the secret used to protect bucket refresh
194                              This secret is generated by the client and
195                              stored for later comparison by the server. Each
196                              server is given a different secret.
197         @param cancel_secret: Like renew_secret, but protects bucket decref.
198
199         The 'secrets' argument is a tuple of (write_enabler, renew_secret,
200         cancel_secret). The first is required to perform any write. The
201         latter two are used when allocating new shares. To simply acquire a
202         new lease on existing shares, use an empty testv and an empty writev.
203
204         Each share can have a separate test vector (i.e. a list of
205         comparisons to perform). If all vectors for all shares pass, then all
206         writes for all shares are recorded. Each comparison is a 4-tuple of
207         (offset, length, operator, specimen), which effectively does a bool(
208         (read(offset, length)) OPERATOR specimen ) and only performs the
209         write if all these evaluate to True. Basic test-and-set uses 'eq'.
210         Write-if-newer uses a seqnum and (offset, length, 'lt', specimen).
211         Write-if-same-or-newer uses 'le'.
212
213         Reads from the end of the container are truncated, and missing shares
214         behave like empty ones, so to assert that a share doesn't exist (for
215         use when creating a new share), use (0, 1, 'eq', '').
216
217         The write vector will be applied to the given share, expanding it if
218         necessary. A write vector applied to a share number that did not
219         exist previously will cause that share to be created.
220
221         Each write vector is accompanied by a 'new_length' argument. If
222         new_length is not None, use it to set the size of the container. This
223         can be used to pre-allocate space for a series of upcoming writes, or
224         truncate existing data. If the container is growing, new_length will
225         be applied before datav. If the container is shrinking, it will be
226         applied afterwards. If new_length==0, the share will be deleted.
227
228         The read vector is used to extract data from all known shares,
229         *before* any writes have been applied. The same vector is used for
230         all shares. This captures the state that was tested by the test
231         vector.
232
233         This method returns two values: a boolean and a dict. The boolean is
234         True if the write vectors were applied, False if not. The dict is
235         keyed by share number, and each value contains a list of strings, one
236         for each element of the read vector.
237
238         If the write_enabler is wrong, this will raise BadWriteEnablerError.
239         To enable share migration (using update_write_enabler), the exception
240         will have the nodeid used for the old write enabler embedded in it,
241         in the following string::
242
243          The write enabler was recorded by nodeid '%s'.
244
245         Note that the nodeid here is encoded using the same base32 encoding
246         used by Foolscap and allmydata.util.idlib.nodeid_b2a().
247
248         """
249         return TupleOf(bool, DictOf(int, ReadData))
250
251     def advise_corrupt_share(share_type=str, storage_index=StorageIndex,
252                              shnum=int, reason=str):
253         """Clients who discover hash failures in shares that they have
254         downloaded from me will use this method to inform me about the
255         failures. I will record their concern so that my operator can
256         manually inspect the shares in question. I return None.
257
258         'share_type' is either 'mutable' or 'immutable'. 'storage_index' is a
259         (binary) storage index string, and 'shnum' is the integer share
260         number. 'reason' is a human-readable explanation of the problem,
261         probably including some expected hash values and the computed ones
262         which did not match. Corruption advisories for mutable shares should
263         include a hash of the public key (the same value that appears in the
264         mutable-file verify-cap), since the current share format does not
265         store that on disk.
266         """
267
268 class IStorageBucketWriter(Interface):
269     """
270     Objects of this kind live on the client side.
271     """
272     def put_block(segmentnum=int, data=ShareData):
273         """@param data: For most segments, this data will be 'blocksize'
274         bytes in length. The last segment might be shorter.
275         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
276         """
277
278     def put_plaintext_hashes(hashes=ListOf(Hash)):
279         """
280         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
281         """
282
283     def put_crypttext_hashes(hashes=ListOf(Hash)):
284         """
285         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
286         """
287
288     def put_block_hashes(blockhashes=ListOf(Hash)):
289         """
290         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
291         """
292
293     def put_share_hashes(sharehashes=ListOf(TupleOf(int, Hash))):
294         """
295         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
296         """
297
298     def put_uri_extension(data=URIExtensionData):
299         """This block of data contains integrity-checking information (hashes
300         of plaintext, crypttext, and shares), as well as encoding parameters
301         that are necessary to recover the data. This is a serialized dict
302         mapping strings to other strings. The hash of this data is kept in
303         the URI and verified before any of the data is used. All buckets for
304         a given file contain identical copies of this data.
305
306         The serialization format is specified with the following pseudocode:
307         for k in sorted(dict.keys()):
308             assert re.match(r'^[a-zA-Z_\-]+$', k)
309             write(k + ':' + netstring(dict[k]))
310
311         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
312         """
313
314     def close():
315         """Finish writing and close the bucket. The share is not finalized
316         until this method is called: if the uploading client disconnects
317         before calling close(), the partially-written share will be
318         discarded.
319
320         @return: a Deferred that fires (with None) when the operation completes
321         """
322
323 class IStorageBucketReader(Interface):
324
325     def get_block_data(blocknum=int, blocksize=int, size=int):
326         """Most blocks will be the same size. The last block might be shorter
327         than the others.
328
329         @return: ShareData
330         """
331
332     def get_crypttext_hashes():
333         """
334         @return: ListOf(Hash)
335         """
336
337     def get_block_hashes(at_least_these=SetOf(int)):
338         """
339         @return: ListOf(Hash)
340         """
341
342     def get_share_hashes(at_least_these=SetOf(int)):
343         """
344         @return: ListOf(TupleOf(int, Hash))
345         """
346
347     def get_uri_extension():
348         """
349         @return: URIExtensionData
350         """
351
352 class IStorageBroker(Interface):
353     def get_servers_for_index(peer_selection_index):
354         """
355         @return: list of (peerid, versioned-rref) tuples
356         """
357     def get_all_servers():
358         """
359         @return: frozenset of (peerid, versioned-rref) tuples
360         """
361     def get_all_serverids():
362         """
363         @return: frozenset of serverid strings
364         """
365     def get_nickname_for_serverid(serverid):
366         """
367         @return: unicode nickname, or None
368         """
369
370     # methods moved from IntroducerClient, need review
371     def get_all_connections():
372         """Return a frozenset of (nodeid, service_name, rref) tuples, one for
373         each active connection we've established to a remote service. This is
374         mostly useful for unit tests that need to wait until a certain number
375         of connections have been made."""
376
377     def get_all_connectors():
378         """Return a dict that maps from (nodeid, service_name) to a
379         RemoteServiceConnector instance for all services that we are actively
380         trying to connect to. Each RemoteServiceConnector has the following
381         public attributes::
382
383           service_name: the type of service provided, like 'storage'
384           announcement_time: when we first heard about this service
385           last_connect_time: when we last established a connection
386           last_loss_time: when we last lost a connection
387
388           version: the peer's version, from the most recent connection
389           oldest_supported: the peer's oldest supported version, same
390
391           rref: the RemoteReference, if connected, otherwise None
392           remote_host: the IAddress, if connected, otherwise None
393
394         This method is intended for monitoring interfaces, such as a web page
395         which describes connecting and connected peers.
396         """
397
398     def get_all_peerids():
399         """Return a frozenset of all peerids to whom we have a connection (to
400         one or more services) established. Mostly useful for unit tests."""
401
402     def get_all_connections_for(service_name):
403         """Return a frozenset of (nodeid, service_name, rref) tuples, one
404         for each active connection that provides the given SERVICE_NAME."""
405
406     def get_permuted_peers(service_name, key):
407         """Returns an ordered list of (peerid, rref) tuples, selecting from
408         the connections that provide SERVICE_NAME, using a hash-based
409         permutation keyed by KEY. This randomizes the service list in a
410         repeatable way, to distribute load over many peers.
411         """
412
413
414 class IURI(Interface):
415     def init_from_string(uri):
416         """Accept a string (as created by my to_string() method) and populate
417         this instance with its data. I am not normally called directly,
418         please use the module-level uri.from_string() function to convert
419         arbitrary URI strings into IURI-providing instances."""
420
421     def is_readonly():
422         """Return False if this URI be used to modify the data. Return True
423         if this URI cannot be used to modify the data."""
424
425     def is_mutable():
426         """Return True if the data can be modified by *somebody* (perhaps
427         someone who has a more powerful URI than this one)."""
428
429     # TODO: rename to get_read_cap()
430     def get_readonly():
431         """Return another IURI instance, which represents a read-only form of
432         this one. If is_readonly() is True, this returns self."""
433
434     def get_verify_cap():
435         """Return an instance that provides IVerifierURI, which can be used
436         to check on the availability of the file or directory, without
437         providing enough capabilities to actually read or modify the
438         contents. This may return None if the file does not need checking or
439         verification (e.g. LIT URIs).
440         """
441
442     def to_string():
443         """Return a string of printable ASCII characters, suitable for
444         passing into init_from_string."""
445
446 class IVerifierURI(Interface, IURI):
447     def init_from_string(uri):
448         """Accept a string (as created by my to_string() method) and populate
449         this instance with its data. I am not normally called directly,
450         please use the module-level uri.from_string() function to convert
451         arbitrary URI strings into IURI-providing instances."""
452
453     def to_string():
454         """Return a string of printable ASCII characters, suitable for
455         passing into init_from_string."""
456
457 class IDirnodeURI(Interface):
458     """I am a URI which represents a dirnode."""
459
460 class IFileURI(Interface):
461     """I am a URI which represents a filenode."""
462     def get_size():
463         """Return the length (in bytes) of the file that I represent."""
464
465 class IImmutableFileURI(IFileURI):
466     pass
467
468 class IMutableFileURI(Interface):
469     """I am a URI which represents a mutable filenode."""
470
471 class IDirectoryURI(Interface):
472     pass
473
474 class IReadonlyDirectoryURI(Interface):
475     pass
476
477 class CapConstraintError(Exception):
478     """A constraint on a cap was violated."""
479
480 class MustBeDeepImmutableError(CapConstraintError):
481     """Mutable children cannot be added to an immutable directory.
482     Also, caps obtained from an immutable directory can trigger this error
483     if they are later found to refer to a mutable object and then used."""
484
485 class MustBeReadonlyError(CapConstraintError):
486     """Known write caps cannot be specified in a ro_uri field. Also,
487     caps obtained from a ro_uri field can trigger this error if they
488     are later found to be write caps and then used."""
489
490 class MustNotBeUnknownRWError(CapConstraintError):
491     """Cannot add an unknown child cap specified in a rw_uri field."""
492
493 # The hierarchy looks like this:
494 #  IFilesystemNode
495 #   IFileNode
496 #    IMutableFileNode
497 #    IImmutableFileNode
498 #   IDirectoryNode
499
500 class IFilesystemNode(Interface):
501     def get_cap():
502         """Return the strongest 'cap instance' associated with this node.
503         (writecap for writeable-mutable files/directories, readcap for
504         immutable or readonly-mutable files/directories). To convert this
505         into a string, call .to_string() on the result."""
506
507     def get_readcap():
508         """Return a readonly cap instance for this node. For immutable or
509         readonly nodes, get_cap() and get_readcap() return the same thing."""
510
511     def get_repair_cap():
512         """Return an IURI instance that can be used to repair the file, or
513         None if this node cannot be repaired (either because it is not
514         distributed, like a LIT file, or because the node does not represent
515         sufficient authority to create a repair-cap, like a read-only RSA
516         mutable file node [which cannot create the correct write-enablers]).
517         """
518
519     def get_verify_cap():
520         """Return an IVerifierURI instance that represents the
521         'verifiy/refresh capability' for this node. The holder of this
522         capability will be able to renew the lease for this node, protecting
523         it from garbage-collection. They will also be able to ask a server if
524         it holds a share for the file or directory.
525         """
526
527     def get_uri():
528         """Return the URI string corresponding to the strongest cap associated
529         with this node. If this node is read-only, the URI will only offer
530         read-only access. If this node is read-write, the URI will offer
531         read-write access.
532
533         If you have read-write access to a node and wish to share merely
534         read-only access with others, use get_readonly_uri().
535         """
536
537     def get_write_uri(n):
538         """Return the URI string that can be used by others to get write
539         access to this node, if it is writeable. If this is a read-only node,
540         return None."""
541
542     def get_readonly_uri():
543         """Return the URI string that can be used by others to get read-only
544         access to this node. The result is a read-only URI, regardless of
545         whether this node is read-only or read-write.
546
547         If you have merely read-only access to this node, get_readonly_uri()
548         will return the same thing as get_uri().
549         """
550
551     def get_storage_index():
552         """Return a string with the (binary) storage index in use on this
553         download. This may be None if there is no storage index (i.e. LIT
554         files)."""
555
556     def is_readonly():
557         """Return True if this reference provides mutable access to the given
558         file or directory (i.e. if you can modify it), or False if not. Note
559         that even if this reference is read-only, someone else may hold a
560         read-write reference to it."""
561
562     def is_mutable():
563         """Return True if this file or directory is mutable (by *somebody*,
564         not necessarily you), False if it is is immutable. Note that a file
565         might be mutable overall, but your reference to it might be
566         read-only. On the other hand, all references to an immutable file
567         will be read-only; there are no read-write references to an immutable
568         file.
569         """
570
571     def is_unknown():
572         """Return True if this is an unknown node."""
573
574     def is_allowed_in_immutable_directory():
575         """Return True if this node is allowed as a child of a deep-immutable
576         directory. This is true if either the node is of a known-immutable type,
577         or it is unknown and read-only.
578         """
579
580     def raise_error():
581         """Raise any error associated with this node."""
582
583     def get_size():
584         """Return the length (in bytes) of the data this node represents. For
585         directory nodes, I return the size of the backing store. I return
586         synchronously and do not consult the network, so for mutable objects,
587         I will return the most recently observed size for the object, or None
588         if I don't remember a size. Use get_current_size, which returns a
589         Deferred, if you want more up-to-date information."""
590
591     def get_current_size():
592         """I return a Deferred that fires with the length (in bytes) of the
593         data this node represents.
594         """
595
596 class IFileNode(IFilesystemNode):
597     """I am a node which represents a file: a sequence of bytes. I am not a
598     container, like IDirectoryNode."""
599
600 class IImmutableFileNode(IFileNode):
601     def read(consumer, offset=0, size=None):
602         """Download a portion (possibly all) of the file's contents, making
603         them available to the given IConsumer. Return a Deferred that fires
604         (with the consumer) when the consumer is unregistered (either because
605         the last byte has been given to it, or because the consumer threw an
606         exception during write(), possibly because it no longer wants to
607         receive data). The portion downloaded will start at 'offset' and
608         contain 'size' bytes (or the remainder of the file if size==None).
609
610         The consumer will be used in non-streaming mode: an IPullProducer
611         will be attached to it.
612
613         The consumer will not receive data right away: several network trips
614         must occur first. The order of events will be::
615
616          consumer.registerProducer(p, streaming)
617           (if streaming == False)::
618            consumer does p.resumeProducing()
619             consumer.write(data)
620            consumer does p.resumeProducing()
621             consumer.write(data).. (repeat until all data is written)
622          consumer.unregisterProducer()
623          deferred.callback(consumer)
624
625         If a download error occurs, or an exception is raised by
626         consumer.registerProducer() or consumer.write(), I will call
627         consumer.unregisterProducer() and then deliver the exception via
628         deferred.errback(). To cancel the download, the consumer should call
629         p.stopProducing(), which will result in an exception being delivered
630         via deferred.errback().
631
632         See src/allmydata/util/consumer.py for an example of a simple
633         download-to-memory consumer.
634         """
635
636 class IMutableFileNode(IFileNode):
637     """I provide access to a 'mutable file', which retains its identity
638     regardless of what contents are put in it.
639
640     The consistency-vs-availability problem means that there might be
641     multiple versions of a file present in the grid, some of which might be
642     unrecoverable (i.e. have fewer than 'k' shares). These versions are
643     loosely ordered: each has a sequence number and a hash, and any version
644     with seqnum=N was uploaded by a node which has seen at least one version
645     with seqnum=N-1.
646
647     The 'servermap' (an instance of IMutableFileServerMap) is used to
648     describe the versions that are known to be present in the grid, and which
649     servers are hosting their shares. It is used to represent the 'state of
650     the world', and is used for this purpose by my test-and-set operations.
651     Downloading the contents of the mutable file will also return a
652     servermap. Uploading a new version into the mutable file requires a
653     servermap as input, and the semantics of the replace operation is
654     'replace the file with my new version if it looks like nobody else has
655     changed the file since my previous download'. Because the file is
656     distributed, this is not a perfect test-and-set operation, but it will do
657     its best. If the replace process sees evidence of a simultaneous write,
658     it will signal an UncoordinatedWriteError, so that the caller can take
659     corrective action.
660
661
662     Most readers will want to use the 'best' current version of the file, and
663     should use my 'download_best_version()' method.
664
665     To unconditionally replace the file, callers should use overwrite(). This
666     is the mode that user-visible mutable files will probably use.
667
668     To apply some delta to the file, call modify() with a callable modifier
669     function that can apply the modification that you want to make. This is
670     the mode that dirnodes will use, since most directory modification
671     operations can be expressed in terms of deltas to the directory state.
672
673
674     Three methods are available for users who need to perform more complex
675     operations. The first is get_servermap(), which returns an up-to-date
676     servermap using a specified mode. The second is download_version(), which
677     downloads a specific version (not necessarily the 'best' one). The third
678     is 'upload', which accepts new contents and a servermap (which must have
679     been updated with MODE_WRITE). The upload method will attempt to apply
680     the new contents as long as no other node has modified the file since the
681     servermap was updated. This might be useful to a caller who wants to
682     merge multiple versions into a single new one.
683
684     Note that each time the servermap is updated, a specific 'mode' is used,
685     which determines how many peers are queried. To use a servermap for my
686     replace() method, that servermap must have been updated in MODE_WRITE.
687     These modes are defined in allmydata.mutable.common, and consist of
688     MODE_READ, MODE_WRITE, MODE_ANYTHING, and MODE_CHECK. Please look in
689     allmydata/mutable/servermap.py for details about the differences.
690
691     Mutable files are currently limited in size (about 3.5MB max) and can
692     only be retrieved and updated all-at-once, as a single big string. Future
693     versions of our mutable files will remove this restriction.
694     """
695
696     def download_best_version():
697         """Download the 'best' available version of the file, meaning one of
698         the recoverable versions with the highest sequence number. If no
699         uncoordinated writes have occurred, and if enough shares are
700         available, then this will be the most recent version that has been
701         uploaded.
702
703         I update an internal servermap with MODE_READ, determine which
704         version of the file is indicated by
705         servermap.best_recoverable_version(), and return a Deferred that
706         fires with its contents. If no version is recoverable, the Deferred
707         will errback with UnrecoverableFileError.
708         """
709
710     def get_size_of_best_version():
711         """Find the size of the version that would be downloaded with
712         download_best_version(), without actually downloading the whole file.
713
714         I return a Deferred that fires with an integer.
715         """
716
717     def overwrite(new_contents):
718         """Unconditionally replace the contents of the mutable file with new
719         ones. This simply chains get_servermap(MODE_WRITE) and upload(). This
720         is only appropriate to use when the new contents of the file are
721         completely unrelated to the old ones, and you do not care about other
722         clients' changes.
723
724         I return a Deferred that fires (with a PublishStatus object) when the
725         update has completed.
726         """
727
728     def modify(modifier_cb):
729         """Modify the contents of the file, by downloading the current
730         version, applying the modifier function (or bound method), then
731         uploading the new version. I return a Deferred that fires (with a
732         PublishStatus object) when the update is complete.
733
734         The modifier callable will be given three arguments: a string (with
735         the old contents), a 'first_time' boolean, and a servermap. As with
736         download_best_version(), the old contents will be from the best
737         recoverable version, but the modifier can use the servermap to make
738         other decisions (such as refusing to apply the delta if there are
739         multiple parallel versions, or if there is evidence of a newer
740         unrecoverable version). 'first_time' will be True the first time the
741         modifier is called, and False on any subsequent calls.
742
743         The callable should return a string with the new contents. The
744         callable must be prepared to be called multiple times, and must
745         examine the input string to see if the change that it wants to make
746         is already present in the old version. If it does not need to make
747         any changes, it can either return None, or return its input string.
748
749         If the modifier raises an exception, it will be returned in the
750         errback.
751         """
752
753
754     def get_servermap(mode):
755         """Return a Deferred that fires with an IMutableFileServerMap
756         instance, updated using the given mode.
757         """
758
759     def download_version(servermap, version):
760         """Download a specific version of the file, using the servermap
761         as a guide to where the shares are located.
762
763         I return a Deferred that fires with the requested contents, or
764         errbacks with UnrecoverableFileError. Note that a servermap which was
765         updated with MODE_ANYTHING or MODE_READ may not know about shares for
766         all versions (those modes stop querying servers as soon as they can
767         fulfil their goals), so you may want to use MODE_CHECK (which checks
768         everything) to get increased visibility.
769         """
770
771     def upload(new_contents, servermap):
772         """Replace the contents of the file with new ones. This requires a
773         servermap that was previously updated with MODE_WRITE.
774
775         I attempt to provide test-and-set semantics, in that I will avoid
776         modifying any share that is different than the version I saw in the
777         servermap. However, if another node is writing to the file at the
778         same time as me, I may manage to update some shares while they update
779         others. If I see any evidence of this, I will signal
780         UncoordinatedWriteError, and the file will be left in an inconsistent
781         state (possibly the version you provided, possibly the old version,
782         possibly somebody else's version, and possibly a mix of shares from
783         all of these).
784
785         The recommended response to UncoordinatedWriteError is to either
786         return it to the caller (since they failed to coordinate their
787         writes), or to attempt some sort of recovery. It may be sufficient to
788         wait a random interval (with exponential backoff) and repeat your
789         operation. If I do not signal UncoordinatedWriteError, then I was
790         able to write the new version without incident.
791
792         I return a Deferred that fires (with a PublishStatus object) when the
793         publish has completed. I will update the servermap in-place with the
794         location of all new shares.
795         """
796
797     def get_writekey():
798         """Return this filenode's writekey, or None if the node does not have
799         write-capability. This may be used to assist with data structures
800         that need to make certain data available only to writers, such as the
801         read-write child caps in dirnodes. The recommended process is to have
802         reader-visible data be submitted to the filenode in the clear (where
803         it will be encrypted by the filenode using the readkey), but encrypt
804         writer-visible data using this writekey.
805         """
806
807 class NotEnoughSharesError(Exception):
808     """Download was unable to get enough shares, or upload was unable to
809     place 'shares_of_happiness' shares."""
810
811 class NoSharesError(Exception):
812     """Upload or Download was unable to get any shares at all."""
813
814 class UnableToFetchCriticalDownloadDataError(Exception):
815     """I was unable to fetch some piece of critical data which is supposed to
816     be identically present in all shares."""
817
818 class NoServersError(Exception):
819     """Upload wasn't given any servers to work with, usually indicating a
820     network or Introducer problem."""
821
822 class ExistingChildError(Exception):
823     """A directory node was asked to add or replace a child that already
824     exists, and overwrite= was set to False."""
825
826 class NoSuchChildError(Exception):
827     """A directory node was asked to fetch a child which does not exist."""
828
829 class IDirectoryNode(IFilesystemNode):
830     """I represent a filesystem node that is a container, with a
831     name-to-child mapping, holding the tahoe equivalent of a directory. All
832     child names are unicode strings, and all children are some sort of
833     IFilesystemNode (either files or subdirectories).
834     """
835
836     def get_uri():
837         """
838         The dirnode ('1') URI returned by this method can be used in
839         set_uri() on a different directory ('2') to 'mount' a reference to
840         this directory ('1') under the other ('2'). This URI is just a
841         string, so it can be passed around through email or other out-of-band
842         protocol.
843         """
844
845     def get_readonly_uri():
846         """
847         The dirnode ('1') URI returned by this method can be used in
848         set_uri() on a different directory ('2') to 'mount' a reference to
849         this directory ('1') under the other ('2'). This URI is just a
850         string, so it can be passed around through email or other out-of-band
851         protocol.
852         """
853
854     def list():
855         """I return a Deferred that fires with a dictionary mapping child
856         name (a unicode string) to (node, metadata_dict) tuples, in which
857         'node' is an IFilesystemNode (either IFileNode or IDirectoryNode),
858         and 'metadata_dict' is a dictionary of metadata."""
859
860     def has_child(name):
861         """I return a Deferred that fires with a boolean, True if there
862         exists a child of the given name, False if not. The child name must
863         be a unicode string."""
864
865     def get(name):
866         """I return a Deferred that fires with a specific named child node,
867         either an IFileNode or an IDirectoryNode. The child name must be a
868         unicode string. I raise NoSuchChildError if I do not have a child by
869         that name."""
870
871     def get_metadata_for(name):
872         """I return a Deferred that fires with the metadata dictionary for a
873         specific named child node. This metadata is stored in the *edge*, not
874         in the child, so it is attached to the parent dirnode rather than the
875         child dir-or-file-node. The child name must be a unicode string. I
876         raise NoSuchChildError if I do not have a child by that name."""
877
878     def set_metadata_for(name, metadata):
879         """I replace any existing metadata for the named child with the new
880         metadata. The child name must be a unicode string. This metadata is
881         stored in the *edge*, not in the child, so it is attached to the
882         parent dirnode rather than the child dir-or-file-node. I return a
883         Deferred (that fires with this dirnode) when the operation is
884         complete. I raise NoSuchChildError if I do not have a child by that
885         name."""
886
887     def get_child_at_path(path):
888         """Transform a child path into an IFilesystemNode.
889
890         I perform a recursive series of 'get' operations to find the named
891         descendant node. I return a Deferred that fires with the node, or
892         errbacks with NoSuchChildError if the node could not be found.
893
894         The path can be either a single string (slash-separated) or a list of
895         path-name elements. All elements must be unicode strings.
896         """
897
898     def get_child_and_metadata_at_path(path):
899         """Transform a child path into an IFilesystemNode and metadata.
900
901         I am like get_child_at_path(), but my Deferred fires with a tuple of
902         (node, metadata). The metadata comes from the last edge. If the path
903         is empty, the metadata will be an empty dictionary.
904         """
905
906     def set_uri(name, writecap, readcap=None, metadata=None, overwrite=True):
907         """I add a child (by writecap+readcap) at the specific name. I return
908         a Deferred that fires when the operation finishes. If overwrite= is
909         True, I will replace any existing child of the same name, otherwise
910         an existing child will cause me to return ExistingChildError. The
911         child name must be a unicode string.
912
913         The child caps could be for a file, or for a directory. If the new
914         child is read/write, you will provide both writecap and readcap. If
915         the child is read-only, you will provide the readcap write (i.e. the
916         writecap= and readcap= arguments will both be the child's readcap).
917         The filecaps are typically obtained from an IFilesystemNode with
918         get_uri() and get_readonly_uri().
919
920         If metadata= is provided, I will use it as the metadata for the named
921         edge. This will replace any existing metadata. If metadata= is left
922         as the default value of None, I will set ['mtime'] to the current
923         time, and I will set ['ctime'] to the current time if there was not
924         already a child by this name present. This roughly matches the
925         ctime/mtime semantics of traditional filesystems.
926
927         If this directory node is read-only, the Deferred will errback with a
928         NotWriteableError."""
929
930     def set_children(entries, overwrite=True):
931         """Add multiple children (by writecap+readcap) to a directory node.
932         Takes a dictionary, with childname as keys and (writecap, readcap)
933         tuples (or (writecap, readcap, metadata) triples) as values. Returns
934         a Deferred that fires (with this dirnode) when the operation
935         finishes. This is equivalent to calling set_uri() multiple times, but
936         is much more efficient. All child names must be unicode strings.
937         """
938
939     def set_node(name, child, metadata=None, overwrite=True):
940         """I add a child at the specific name. I return a Deferred that fires
941         when the operation finishes. This Deferred will fire with the child
942         node that was just added. I will replace any existing child of the
943         same name. The child name must be a unicode string. The 'child'
944         instance must be an instance providing IFilesystemNode.
945
946         If metadata= is provided, I will use it as the metadata for the named
947         edge. This will replace any existing metadata. If metadata= is left
948         as the default value of None, I will set ['mtime'] to the current
949         time, and I will set ['ctime'] to the current time if there was not
950         already a child by this name present. This roughly matches the
951         ctime/mtime semantics of traditional filesystems.
952
953         If this directory node is read-only, the Deferred will errback with a
954         NotWriteableError."""
955
956     def set_nodes(entries, overwrite=True):
957         """Add multiple children to a directory node. Takes a dict mapping
958         unicode childname to (child_node, metdata) tuples. If metdata=None,
959         the original metadata is left unmodified. Returns a Deferred that
960         fires (with this dirnode) when the operation finishes. This is
961         equivalent to calling set_node() multiple times, but is much more
962         efficient."""
963
964     def add_file(name, uploadable, metadata=None, overwrite=True):
965         """I upload a file (using the given IUploadable), then attach the
966         resulting ImmutableFileNode to the directory at the given name. I set
967         metadata the same way as set_uri and set_node. The child name must be
968         a unicode string.
969
970         I return a Deferred that fires (with the IFileNode of the uploaded
971         file) when the operation completes."""
972
973     def delete(name):
974         """I remove the child at the specific name. I return a Deferred that
975         fires when the operation finishes. The child name must be a unicode
976         string. I raise NoSuchChildError if I do not have a child by that
977         name."""
978
979     def create_subdirectory(name, initial_children={}, overwrite=True):
980         """I create and attach a directory at the given name. The new
981         directory can be empty, or it can be populated with children
982         according to 'initial_children', which takes a dictionary in the same
983         format as set_nodes (i.e. mapping unicode child name to (childnode,
984         metadata) tuples). The child name must be a unicode string. I return
985         a Deferred that fires (with the new directory node) when the
986         operation finishes."""
987
988     def move_child_to(current_child_name, new_parent, new_child_name=None,
989                       overwrite=True):
990         """I take one of my children and move them to a new parent. The child
991         is referenced by name. On the new parent, the child will live under
992         'new_child_name', which defaults to 'current_child_name'. TODO: what
993         should we do about metadata? I return a Deferred that fires when the
994         operation finishes. The child name must be a unicode string. I raise
995         NoSuchChildError if I do not have a child by that name."""
996
997     def build_manifest():
998         """I generate a table of everything reachable from this directory.
999         I also compute deep-stats as described below.
1000
1001         I return a Monitor. The Monitor's results will be a dictionary with
1002         four elements:
1003
1004          res['manifest']: a list of (path, cap) tuples for all nodes
1005                           (directories and files) reachable from this one.
1006                           'path' will be a tuple of unicode strings. The
1007                           origin dirnode will be represented by an empty path
1008                           tuple.
1009          res['verifycaps']: a list of (printable) verifycap strings, one for
1010                             each reachable non-LIT node. This is a set:
1011                             it will contain no duplicates.
1012          res['storage-index']: a list of (base32) storage index strings,
1013                                one for each reachable non-LIT node. This is
1014                                a set: it will contain no duplicates.
1015          res['stats']: a dictionary, the same that is generated by
1016                        start_deep_stats() below.
1017
1018         The Monitor will also have an .origin_si attribute with the (binary)
1019         storage index of the starting point.
1020         """
1021
1022     def start_deep_stats():
1023         """Return a Monitor, examining all nodes (directories and files)
1024         reachable from this one. The Monitor's results will be a dictionary
1025         with the following keys::
1026
1027            count-immutable-files: count of how many CHK files are in the set
1028            count-mutable-files: same, for mutable files (does not include
1029                                 directories)
1030            count-literal-files: same, for LIT files
1031            count-files: sum of the above three
1032
1033            count-directories: count of directories
1034
1035            size-immutable-files: total bytes for all CHK files in the set
1036            size-mutable-files (TODO): same, for current version of all mutable
1037                                       files, does not include directories
1038            size-literal-files: same, for LIT files
1039            size-directories: size of mutable files used by directories
1040
1041            largest-directory: number of bytes in the largest directory
1042            largest-directory-children: number of children in the largest
1043                                        directory
1044            largest-immutable-file: number of bytes in the largest CHK file
1045
1046         size-mutable-files is not yet implemented, because it would involve
1047         even more queries than deep_stats does.
1048
1049         The Monitor will also have an .origin_si attribute with the (binary)
1050         storage index of the starting point.
1051
1052         This operation will visit every directory node underneath this one,
1053         and can take a long time to run. On a typical workstation with good
1054         bandwidth, this can examine roughly 15 directories per second (and
1055         takes several minutes of 100% CPU for ~1700 directories).
1056         """
1057
1058 class ICodecEncoder(Interface):
1059     def set_params(data_size, required_shares, max_shares):
1060         """Set up the parameters of this encoder.
1061
1062         This prepares the encoder to perform an operation that converts a
1063         single block of data into a number of shares, such that a future
1064         ICodecDecoder can use a subset of these shares to recover the
1065         original data. This operation is invoked by calling encode(). Once
1066         the encoding parameters are set up, the encode operation can be
1067         invoked multiple times.
1068
1069         set_params() prepares the encoder to accept blocks of input data that
1070         are exactly 'data_size' bytes in length. The encoder will be prepared
1071         to produce 'max_shares' shares for each encode() operation (although
1072         see the 'desired_share_ids' to use less CPU). The encoding math will
1073         be chosen such that the decoder can get by with as few as
1074         'required_shares' of these shares and still reproduce the original
1075         data. For example, set_params(1000, 5, 5) offers no redundancy at
1076         all, whereas set_params(1000, 1, 10) provides 10x redundancy.
1077
1078         Numerical Restrictions: 'data_size' is required to be an integral
1079         multiple of 'required_shares'. In general, the caller should choose
1080         required_shares and max_shares based upon their reliability
1081         requirements and the number of peers available (the total storage
1082         space used is roughly equal to max_shares*data_size/required_shares),
1083         then choose data_size to achieve the memory footprint desired (larger
1084         data_size means more efficient operation, smaller data_size means
1085         smaller memory footprint).
1086
1087         In addition, 'max_shares' must be equal to or greater than
1088         'required_shares'. Of course, setting them to be equal causes
1089         encode() to degenerate into a particularly slow form of the 'split'
1090         utility.
1091
1092         See encode() for more details about how these parameters are used.
1093
1094         set_params() must be called before any other ICodecEncoder methods
1095         may be invoked.
1096         """
1097
1098     def get_params():
1099         """Return the 3-tuple of data_size, required_shares, max_shares"""
1100
1101     def get_encoder_type():
1102         """Return a short string that describes the type of this encoder.
1103
1104         There is required to be a global table of encoder classes. This method
1105         returns an index into this table; the value at this index is an
1106         encoder class, and this encoder is an instance of that class.
1107         """
1108
1109     def get_block_size():
1110         """Return the length of the shares that encode() will produce.
1111         """
1112
1113     def encode_proposal(data, desired_share_ids=None):
1114         """Encode some data.
1115
1116         'data' must be a string (or other buffer object), and len(data) must
1117         be equal to the 'data_size' value passed earlier to set_params().
1118
1119         This will return a Deferred that will fire with two lists. The first
1120         is a list of shares, each of which is a string (or other buffer
1121         object) such that len(share) is the same as what get_share_size()
1122         returned earlier. The second is a list of shareids, in which each is
1123         an integer. The lengths of the two lists will always be equal to each
1124         other. The user should take care to keep each share closely
1125         associated with its shareid, as one is useless without the other.
1126
1127         The length of this output list will normally be the same as the value
1128         provided to the 'max_shares' parameter of set_params(). This may be
1129         different if 'desired_share_ids' is provided.
1130
1131         'desired_share_ids', if provided, is required to be a sequence of
1132         ints, each of which is required to be >= 0 and < max_shares. If not
1133         provided, encode() will produce 'max_shares' shares, as if
1134         'desired_share_ids' were set to range(max_shares). You might use this
1135         if you initially thought you were going to use 10 peers, started
1136         encoding, and then two of the peers dropped out: you could use
1137         desired_share_ids= to skip the work (both memory and CPU) of
1138         producing shares for the peers which are no longer available.
1139
1140         """
1141
1142     def encode(inshares, desired_share_ids=None):
1143         """Encode some data. This may be called multiple times. Each call is
1144         independent.
1145
1146         inshares is a sequence of length required_shares, containing buffers
1147         (i.e. strings), where each buffer contains the next contiguous
1148         non-overlapping segment of the input data. Each buffer is required to
1149         be the same length, and the sum of the lengths of the buffers is
1150         required to be exactly the data_size promised by set_params(). (This
1151         implies that the data has to be padded before being passed to
1152         encode(), unless of course it already happens to be an even multiple
1153         of required_shares in length.)
1154
1155          ALSO: the requirement to break up your data into 'required_shares'
1156          chunks before calling encode() feels a bit surprising, at least from
1157          the point of view of a user who doesn't know how FEC works. It feels
1158          like an implementation detail that has leaked outside the
1159          abstraction barrier. Can you imagine a use case in which the data to
1160          be encoded might already be available in pre-segmented chunks, such
1161          that it is faster or less work to make encode() take a list rather
1162          than splitting a single string?
1163
1164          ALSO ALSO: I think 'inshares' is a misleading term, since encode()
1165          is supposed to *produce* shares, so what it *accepts* should be
1166          something other than shares. Other places in this interface use the
1167          word 'data' for that-which-is-not-shares.. maybe we should use that
1168          term?
1169
1170         'desired_share_ids', if provided, is required to be a sequence of
1171         ints, each of which is required to be >= 0 and < max_shares. If not
1172         provided, encode() will produce 'max_shares' shares, as if
1173         'desired_share_ids' were set to range(max_shares). You might use this
1174         if you initially thought you were going to use 10 peers, started
1175         encoding, and then two of the peers dropped out: you could use
1176         desired_share_ids= to skip the work (both memory and CPU) of
1177         producing shares for the peers which are no longer available.
1178
1179         For each call, encode() will return a Deferred that fires with two
1180         lists, one containing shares and the other containing the shareids.
1181         The get_share_size() method can be used to determine the length of
1182         the share strings returned by encode(). Each shareid is a small
1183         integer, exactly as passed into 'desired_share_ids' (or
1184         range(max_shares), if desired_share_ids was not provided).
1185
1186         The shares and their corresponding shareids are required to be kept
1187         together during storage and retrieval. Specifically, the share data is
1188         useless by itself: the decoder needs to be told which share is which
1189         by providing it with both the shareid and the actual share data.
1190
1191         This function will allocate an amount of memory roughly equal to::
1192
1193          (max_shares - required_shares) * get_share_size()
1194
1195         When combined with the memory that the caller must allocate to
1196         provide the input data, this leads to a memory footprint roughly
1197         equal to the size of the resulting encoded shares (i.e. the expansion
1198         factor times the size of the input segment).
1199         """
1200
1201         # rejected ideas:
1202         #
1203         #  returning a list of (shareidN,shareN) tuples instead of a pair of
1204         #  lists (shareids..,shares..). Brian thought the tuples would
1205         #  encourage users to keep the share and shareid together throughout
1206         #  later processing, Zooko pointed out that the code to iterate
1207         #  through two lists is not really more complicated than using a list
1208         #  of tuples and there's also a performance improvement
1209         #
1210         #  having 'data_size' not required to be an integral multiple of
1211         #  'required_shares'. Doing this would require encode() to perform
1212         #  padding internally, and we'd prefer to have any padding be done
1213         #  explicitly by the caller. Yes, it is an abstraction leak, but
1214         #  hopefully not an onerous one.
1215
1216
1217 class ICodecDecoder(Interface):
1218     def set_params(data_size, required_shares, max_shares):
1219         """Set the params. They have to be exactly the same ones that were
1220         used for encoding."""
1221
1222     def get_needed_shares():
1223         """Return the number of shares needed to reconstruct the data.
1224         set_params() is required to be called before this."""
1225
1226     def decode(some_shares, their_shareids):
1227         """Decode a partial list of shares into data.
1228
1229         'some_shares' is required to be a sequence of buffers of sharedata, a
1230         subset of the shares returned by ICodecEncode.encode(). Each share is
1231         required to be of the same length.  The i'th element of their_shareids
1232         is required to be the shareid of the i'th buffer in some_shares.
1233
1234         This returns a Deferred which fires with a sequence of buffers. This
1235         sequence will contain all of the segments of the original data, in
1236         order. The sum of the lengths of all of the buffers will be the
1237         'data_size' value passed into the original ICodecEncode.set_params()
1238         call. To get back the single original input block of data, use
1239         ''.join(output_buffers), or you may wish to simply write them in
1240         order to an output file.
1241
1242         Note that some of the elements in the result sequence may be
1243         references to the elements of the some_shares input sequence. In
1244         particular, this means that if those share objects are mutable (e.g.
1245         arrays) and if they are changed, then both the input (the
1246         'some_shares' parameter) and the output (the value given when the
1247         deferred is triggered) will change.
1248
1249         The length of 'some_shares' is required to be exactly the value of
1250         'required_shares' passed into the original ICodecEncode.set_params()
1251         call.
1252         """
1253
1254 class IEncoder(Interface):
1255     """I take an object that provides IEncryptedUploadable, which provides
1256     encrypted data, and a list of shareholders. I then encode, hash, and
1257     deliver shares to those shareholders. I will compute all the necessary
1258     Merkle hash trees that are necessary to validate the crypttext that
1259     eventually comes back from the shareholders. I provide the URI Extension
1260     Block Hash, and the encoding parameters, both of which must be included
1261     in the URI.
1262
1263     I do not choose shareholders, that is left to the IUploader. I must be
1264     given a dict of RemoteReferences to storage buckets that are ready and
1265     willing to receive data.
1266     """
1267
1268     def set_size(size):
1269         """Specify the number of bytes that will be encoded. This must be
1270         peformed before get_serialized_params() can be called.
1271         """
1272     def set_params(params):
1273         """Override the default encoding parameters. 'params' is a tuple of
1274         (k,d,n), where 'k' is the number of required shares, 'd' is the
1275         servers_of_happiness, and 'n' is the total number of shares that will
1276         be created.
1277
1278         Encoding parameters can be set in three ways. 1: The Encoder class
1279         provides defaults (3/7/10). 2: the Encoder can be constructed with
1280         an 'options' dictionary, in which the
1281         needed_and_happy_and_total_shares' key can be a (k,d,n) tuple. 3:
1282         set_params((k,d,n)) can be called.
1283
1284         If you intend to use set_params(), you must call it before
1285         get_share_size or get_param are called.
1286         """
1287
1288     def set_encrypted_uploadable(u):
1289         """Provide a source of encrypted upload data. 'u' must implement
1290         IEncryptedUploadable.
1291
1292         When this is called, the IEncryptedUploadable will be queried for its
1293         length and the storage_index that should be used.
1294
1295         This returns a Deferred that fires with this Encoder instance.
1296
1297         This must be performed before start() can be called.
1298         """
1299
1300     def get_param(name):
1301         """Return an encoding parameter, by name.
1302
1303         'storage_index': return a string with the (16-byte truncated SHA-256
1304                          hash) storage index to which these shares should be
1305                          pushed.
1306
1307         'share_counts': return a tuple describing how many shares are used:
1308                         (needed_shares, shares_of_happiness, total_shares)
1309
1310         'num_segments': return an int with the number of segments that
1311                         will be encoded.
1312
1313         'segment_size': return an int with the size of each segment.
1314
1315         'block_size': return the size of the individual blocks that will
1316                       be delivered to a shareholder's put_block() method. By
1317                       knowing this, the shareholder will be able to keep all
1318                       blocks in a single file and still provide random access
1319                       when reading them. # TODO: can we avoid exposing this?
1320
1321         'share_size': an int with the size of the data that will be stored
1322                       on each shareholder. This is aggregate amount of data
1323                       that will be sent to the shareholder, summed over all
1324                       the put_block() calls I will ever make. It is useful to
1325                       determine this size before asking potential
1326                       shareholders whether they will grant a lease or not,
1327                       since their answers will depend upon how much space we
1328                       need. TODO: this might also include some amount of
1329                       overhead, like the size of all the hashes. We need to
1330                       decide whether this is useful or not.
1331
1332         'serialized_params': a string with a concise description of the
1333                              codec name and its parameters. This may be passed
1334                              into the IUploadable to let it make sure that
1335                              the same file encoded with different parameters
1336                              will result in different storage indexes.
1337
1338         Once this is called, set_size() and set_params() may not be called.
1339         """
1340
1341     def set_shareholders(shareholders):
1342         """Tell the encoder where to put the encoded shares. 'shareholders'
1343         must be a dictionary that maps share number (an integer ranging from
1344         0 to n-1) to an instance that provides IStorageBucketWriter. This
1345         must be performed before start() can be called."""
1346
1347     def start():
1348         """Begin the encode/upload process. This involves reading encrypted
1349         data from the IEncryptedUploadable, encoding it, uploading the shares
1350         to the shareholders, then sending the hash trees.
1351
1352         set_encrypted_uploadable() and set_shareholders() must be called
1353         before this can be invoked.
1354
1355         This returns a Deferred that fires with a verify cap when the upload
1356         process is complete. The verifycap, plus the encryption key, is
1357         sufficient to construct the read cap.
1358         """
1359
1360 class IDecoder(Interface):
1361     """I take a list of shareholders and some setup information, then
1362     download, validate, decode, and decrypt data from them, writing the
1363     results to an output file.
1364
1365     I do not locate the shareholders, that is left to the IDownloader. I must
1366     be given a dict of RemoteReferences to storage buckets that are ready to
1367     send data.
1368     """
1369
1370     def setup(outfile):
1371         """I take a file-like object (providing write and close) to which all
1372         the plaintext data will be written.
1373
1374         TODO: producer/consumer . Maybe write() should return a Deferred that
1375         indicates when it will accept more data? But probably having the
1376         IDecoder be a producer is easier to glue to IConsumer pieces.
1377         """
1378
1379     def set_shareholders(shareholders):
1380         """I take a dictionary that maps share identifiers (small integers)
1381         to RemoteReferences that provide RIBucketReader. This must be called
1382         before start()."""
1383
1384     def start():
1385         """I start the download. This process involves retrieving data and
1386         hash chains from the shareholders, using the hashes to validate the
1387         data, decoding the shares into segments, decrypting the segments,
1388         then writing the resulting plaintext to the output file.
1389
1390         I return a Deferred that will fire (with self) when the download is
1391         complete.
1392         """
1393
1394 class IDownloadTarget(Interface):
1395     # Note that if the IDownloadTarget is also an IConsumer, the downloader
1396     # will register itself as a producer. This allows the target to invoke
1397     # downloader.pauseProducing, resumeProducing, and stopProducing.
1398     def open(size):
1399         """Called before any calls to write() or close(). If an error
1400         occurs before any data is available, fail() may be called without
1401         a previous call to open().
1402
1403         'size' is the length of the file being downloaded, in bytes."""
1404
1405     def write(data):
1406         """Output some data to the target."""
1407     def close():
1408         """Inform the target that there is no more data to be written."""
1409     def fail(why):
1410         """fail() is called to indicate that the download has failed. 'why'
1411         is a Failure object indicating what went wrong. No further methods
1412         will be invoked on the IDownloadTarget after fail()."""
1413     def register_canceller(cb):
1414         """The CiphertextDownloader uses this to register a no-argument function
1415         that the target can call to cancel the download. Once this canceller
1416         is invoked, no further calls to write() or close() will be made."""
1417     def finish():
1418         """When the CiphertextDownloader is done, this finish() function will be
1419         called. Whatever it returns will be returned to the invoker of
1420         Downloader.download.
1421         """
1422     # The following methods are just because that target might be a
1423     # repairer.DownUpConnector, and just because the current CHKUpload object
1424     # expects to find the storage index and encoding parameters in its
1425     # Uploadable.
1426     def set_storageindex(storageindex):
1427         """ Set the storage index. """
1428     def set_encodingparams(encodingparams):
1429         """ Set the encoding parameters. """
1430
1431 class IDownloader(Interface):
1432     def download(uri, target):
1433         """Perform a CHK download, sending the data to the given target.
1434         'target' must provide IDownloadTarget.
1435
1436         Returns a Deferred that fires (with the results of target.finish)
1437         when the download is finished, or errbacks if something went wrong."""
1438
1439 class IEncryptedUploadable(Interface):
1440     def set_upload_status(upload_status):
1441         """Provide an IUploadStatus object that should be filled with status
1442         information. The IEncryptedUploadable is responsible for setting
1443         key-determination progress ('chk'), size, storage_index, and
1444         ciphertext-fetch progress. It may delegate some of this
1445         responsibility to others, in particular to the IUploadable."""
1446
1447     def get_size():
1448         """This behaves just like IUploadable.get_size()."""
1449
1450     def get_all_encoding_parameters():
1451         """Return a Deferred that fires with a tuple of
1452         (k,happy,n,segment_size). The segment_size will be used as-is, and
1453         must match the following constraints: it must be a multiple of k, and
1454         it shouldn't be unreasonably larger than the file size (if
1455         segment_size is larger than filesize, the difference must be stored
1456         as padding).
1457
1458         This usually passes through to the IUploadable method of the same
1459         name.
1460
1461         The encoder strictly obeys the values returned by this method. To
1462         make an upload use non-default encoding parameters, you must arrange
1463         to control the values that this method returns.
1464         """
1465
1466     def get_storage_index():
1467         """Return a Deferred that fires with a 16-byte storage index.
1468         """
1469
1470     def read_encrypted(length, hash_only):
1471         """This behaves just like IUploadable.read(), but returns crypttext
1472         instead of plaintext. If hash_only is True, then this discards the
1473         data (and returns an empty list); this improves efficiency when
1474         resuming an interrupted upload (where we need to compute the
1475         plaintext hashes, but don't need the redundant encrypted data)."""
1476
1477     def get_plaintext_hashtree_leaves(first, last, num_segments):
1478         """OBSOLETE; Get the leaf nodes of a merkle hash tree over the
1479         plaintext segments, i.e. get the tagged hashes of the given segments.
1480         The segment size is expected to be generated by the
1481         IEncryptedUploadable before any plaintext is read or ciphertext
1482         produced, so that the segment hashes can be generated with only a
1483         single pass.
1484
1485         This returns a Deferred which fires with a sequence of hashes, using:
1486
1487          tuple(segment_hashes[first:last])
1488
1489         'num_segments' is used to assert that the number of segments that the
1490         IEncryptedUploadable handled matches the number of segments that the
1491         encoder was expecting.
1492
1493         This method must not be called until the final byte has been read
1494         from read_encrypted(). Once this method is called, read_encrypted()
1495         can never be called again.
1496         """
1497
1498     def get_plaintext_hash():
1499         """OBSOLETE; Get the hash of the whole plaintext.
1500
1501         This returns a Deferred which fires with a tagged SHA-256 hash of the
1502         whole plaintext, obtained from hashutil.plaintext_hash(data).
1503         """
1504
1505     def close():
1506         """Just like IUploadable.close()."""
1507
1508 class IUploadable(Interface):
1509     def set_upload_status(upload_status):
1510         """Provide an IUploadStatus object that should be filled with status
1511         information. The IUploadable is responsible for setting
1512         key-determination progress ('chk')."""
1513
1514     def set_default_encoding_parameters(params):
1515         """Set the default encoding parameters, which must be a dict mapping
1516         strings to ints. The meaningful keys are 'k', 'happy', 'n', and
1517         'max_segment_size'. These might have an influence on the final
1518         encoding parameters returned by get_all_encoding_parameters(), if the
1519         Uploadable doesn't have more specific preferences.
1520
1521         This call is optional: if it is not used, the Uploadable will use
1522         some built-in defaults. If used, this method must be called before
1523         any other IUploadable methods to have any effect.
1524         """
1525
1526     def get_size():
1527         """Return a Deferred that will fire with the length of the data to be
1528         uploaded, in bytes. This will be called before the data is actually
1529         used, to compute encoding parameters.
1530         """
1531
1532     def get_all_encoding_parameters():
1533         """Return a Deferred that fires with a tuple of
1534         (k,happy,n,segment_size). The segment_size will be used as-is, and
1535         must match the following constraints: it must be a multiple of k, and
1536         it shouldn't be unreasonably larger than the file size (if
1537         segment_size is larger than filesize, the difference must be stored
1538         as padding).
1539
1540         The relative values of k and n allow some IUploadables to request
1541         better redundancy than others (in exchange for consuming more space
1542         in the grid).
1543
1544         Larger values of segment_size reduce hash overhead, while smaller
1545         values reduce memory footprint and cause data to be delivered in
1546         smaller pieces (which may provide a smoother and more predictable
1547         download experience).
1548
1549         The encoder strictly obeys the values returned by this method. To
1550         make an upload use non-default encoding parameters, you must arrange
1551         to control the values that this method returns. One way to influence
1552         them may be to call set_encoding_parameters() before calling
1553         get_all_encoding_parameters().
1554         """
1555
1556     def get_encryption_key():
1557         """Return a Deferred that fires with a 16-byte AES key. This key will
1558         be used to encrypt the data. The key will also be hashed to derive
1559         the StorageIndex.
1560
1561         Uploadables which want to achieve convergence should hash their file
1562         contents and the serialized_encoding_parameters to form the key
1563         (which of course requires a full pass over the data). Uploadables can
1564         use the upload.ConvergentUploadMixin class to achieve this
1565         automatically.
1566
1567         Uploadables which do not care about convergence (or do not wish to
1568         make multiple passes over the data) can simply return a
1569         strongly-random 16 byte string.
1570
1571         get_encryption_key() may be called multiple times: the IUploadable is
1572         required to return the same value each time.
1573         """
1574
1575     def read(length):
1576         """Return a Deferred that fires with a list of strings (perhaps with
1577         only a single element) which, when concatenated together, contain the
1578         next 'length' bytes of data. If EOF is near, this may provide fewer
1579         than 'length' bytes. The total number of bytes provided by read()
1580         before it signals EOF must equal the size provided by get_size().
1581
1582         If the data must be acquired through multiple internal read
1583         operations, returning a list instead of a single string may help to
1584         reduce string copies.
1585
1586         'length' will typically be equal to (min(get_size(),1MB)/req_shares),
1587         so a 10kB file means length=3kB, 100kB file means length=30kB,
1588         and >=1MB file means length=300kB.
1589
1590         This method provides for a single full pass through the data. Later
1591         use cases may desire multiple passes or access to only parts of the
1592         data (such as a mutable file making small edits-in-place). This API
1593         will be expanded once those use cases are better understood.
1594         """
1595
1596     def close():
1597         """The upload is finished, and whatever filehandle was in use may be
1598         closed."""
1599
1600 class IUploadResults(Interface):
1601     """I am returned by upload() methods. I contain a number of public
1602     attributes which can be read to determine the results of the upload. Some
1603     of these are functional, some are timing information. All of these may be
1604     None.
1605
1606      .file_size : the size of the file, in bytes
1607      .uri : the CHK read-cap for the file
1608      .ciphertext_fetched : how many bytes were fetched by the helper
1609      .sharemap: dict mapping share identifier to set of serverids
1610                    (binary strings). This indicates which servers were given
1611                    which shares. For immutable files, the shareid is an
1612                    integer (the share number, from 0 to N-1). For mutable
1613                    files, it is a string of the form 'seq%d-%s-sh%d',
1614                    containing the sequence number, the roothash, and the
1615                    share number.
1616      .servermap : dict mapping server peerid to a set of share numbers
1617      .timings : dict of timing information, mapping name to seconds (float)
1618        total : total upload time, start to finish
1619        storage_index : time to compute the storage index
1620        peer_selection : time to decide which peers will be used
1621        contacting_helper : initial helper query to upload/no-upload decision
1622        existence_check : helper pre-upload existence check
1623        helper_total : initial helper query to helper finished pushing
1624        cumulative_fetch : helper waiting for ciphertext requests
1625        total_fetch : helper start to last ciphertext response
1626        cumulative_encoding : just time spent in zfec
1627        cumulative_sending : just time spent waiting for storage servers
1628        hashes_and_close : last segment push to shareholder close
1629        total_encode_and_push : first encode to shareholder close
1630
1631     """
1632
1633 class IDownloadResults(Interface):
1634     """I am created internally by download() methods. I contain a number of
1635     public attributes which contain details about the download process.::
1636
1637      .file_size : the size of the file, in bytes
1638      .servers_used : set of server peerids that were used during download
1639      .server_problems : dict mapping server peerid to a problem string. Only
1640                         servers that had problems (bad hashes, disconnects)
1641                         are listed here.
1642      .servermap : dict mapping server peerid to a set of share numbers. Only
1643                   servers that had any shares are listed here.
1644      .timings : dict of timing information, mapping name to seconds (float)
1645        peer_selection : time to ask servers about shares
1646        servers_peer_selection : dict of peerid to DYHB-query time
1647        uri_extension : time to fetch a copy of the URI extension block
1648        hashtrees : time to fetch the hash trees
1649        segments : time to fetch, decode, and deliver segments
1650        cumulative_fetch : time spent waiting for storage servers
1651        cumulative_decode : just time spent in zfec
1652        cumulative_decrypt : just time spent in decryption
1653        total : total download time, start to finish
1654        fetch_per_server : dict of peerid to list of per-segment fetch times
1655
1656     """
1657
1658 class IUploader(Interface):
1659     def upload(uploadable):
1660         """Upload the file. 'uploadable' must impement IUploadable. This
1661         returns a Deferred which fires with an IUploadResults instance, from
1662         which the URI of the file can be obtained as results.uri ."""
1663
1664     def upload_ssk(write_capability, new_version, uploadable):
1665         """TODO: how should this work?"""
1666
1667 class ICheckable(Interface):
1668     def check(monitor, verify=False, add_lease=False):
1669         """Check upon my health, optionally repairing any problems.
1670
1671         This returns a Deferred that fires with an instance that provides
1672         ICheckResults, or None if the object is non-distributed (i.e. LIT
1673         files).
1674
1675         The monitor will be checked periodically to see if the operation has
1676         been cancelled. If so, no new queries will be sent, and the Deferred
1677         will fire (with a OperationCancelledError) immediately.
1678
1679         Filenodes and dirnodes (which provide IFilesystemNode) are also
1680         checkable. Instances that represent verifier-caps will be checkable
1681         but not downloadable. Some objects (like LIT files) do not actually
1682         live in the grid, and their checkers return None (non-distributed
1683         files are always healthy).
1684
1685         If verify=False, a relatively lightweight check will be performed: I
1686         will ask all servers if they have a share for me, and I will believe
1687         whatever they say. If there are at least N distinct shares on the
1688         grid, my results will indicate r.is_healthy()==True. This requires a
1689         roundtrip to each server, but does not transfer very much data, so
1690         the network bandwidth is fairly low.
1691
1692         If verify=True, a more resource-intensive check will be performed:
1693         every share will be downloaded, and the hashes will be validated on
1694         every bit. I will ignore any shares that failed their hash checks. If
1695         there are at least N distinct valid shares on the grid, my results
1696         will indicate r.is_healthy()==True. This requires N/k times as much
1697         download bandwidth (and server disk IO) as a regular download. If a
1698         storage server is holding a corrupt share, or is experiencing memory
1699         failures during retrieval, or is malicious or buggy, then
1700         verification will detect the problem, but checking will not.
1701
1702         If add_lease=True, I will ensure that an up-to-date lease is present
1703         on each share. The lease secrets will be derived from by node secret
1704         (in BASEDIR/private/secret), so either I will add a new lease to the
1705         share, or I will merely renew the lease that I already had. In a
1706         future version of the storage-server protocol (once Accounting has
1707         been implemented), there may be additional options here to define the
1708         kind of lease that is obtained (which account number to claim, etc).
1709
1710         TODO: any problems seen during checking will be reported to the
1711         health-manager.furl, a centralized object which is responsible for
1712         figuring out why files are unhealthy so corrective action can be
1713         taken.
1714         """
1715
1716     def check_and_repair(monitor, verify=False, add_lease=False):
1717         """Like check(), but if the file/directory is not healthy, attempt to
1718         repair the damage.
1719
1720         Any non-healthy result will cause an immediate repair operation, to
1721         generate and upload new shares. After repair, the file will be as
1722         healthy as we can make it. Details about what sort of repair is done
1723         will be put in the check-and-repair results. The Deferred will not
1724         fire until the repair is complete.
1725
1726         This returns a Deferred which fires with an instance of
1727         ICheckAndRepairResults."""
1728
1729 class IDeepCheckable(Interface):
1730     def start_deep_check(verify=False, add_lease=False):
1731         """Check upon the health of me and everything I can reach.
1732
1733         This is a recursive form of check(), useable only on dirnodes.
1734
1735         I return a Monitor, with results that are an IDeepCheckResults
1736         object.
1737
1738         TODO: If any of the directories I traverse are unrecoverable, the
1739         Monitor will report failure. If any of the files I check upon are
1740         unrecoverable, those problems will be reported in the
1741         IDeepCheckResults as usual, and the Monitor will not report a
1742         failure.
1743         """
1744
1745     def start_deep_check_and_repair(verify=False, add_lease=False):
1746         """Check upon the health of me and everything I can reach. Repair
1747         anything that isn't healthy.
1748
1749         This is a recursive form of check_and_repair(), useable only on
1750         dirnodes.
1751
1752         I return a Monitor, with results that are an
1753         IDeepCheckAndRepairResults object.
1754
1755         TODO: If any of the directories I traverse are unrecoverable, the
1756         Monitor will report failure. If any of the files I check upon are
1757         unrecoverable, those problems will be reported in the
1758         IDeepCheckResults as usual, and the Monitor will not report a
1759         failure.
1760         """
1761
1762 class ICheckResults(Interface):
1763     """I contain the detailed results of a check/verify operation.
1764     """
1765
1766     def get_storage_index():
1767         """Return a string with the (binary) storage index."""
1768     def get_storage_index_string():
1769         """Return a string with the (printable) abbreviated storage index."""
1770     def get_uri():
1771         """Return the (string) URI of the object that was checked."""
1772
1773     def is_healthy():
1774         """Return a boolean, True if the file/dir is fully healthy, False if
1775         it is damaged in any way. Non-distributed LIT files always return
1776         True."""
1777
1778     def is_recoverable():
1779         """Return a boolean, True if the file/dir can be recovered, False if
1780         not. Unrecoverable files are obviously unhealthy. Non-distributed LIT
1781         files always return True."""
1782
1783     def needs_rebalancing():
1784         """Return a boolean, True if the file/dir's reliability could be
1785         improved by moving shares to new servers. Non-distributed LIT files
1786         always return False."""
1787
1788
1789     def get_data():
1790         """Return a dictionary that describes the state of the file/dir. LIT
1791         files always return an empty dictionary. Normal files and directories
1792         return a dictionary with the following keys (note that these use
1793         binary strings rather than base32-encoded ones) (also note that for
1794         mutable files, these counts are for the 'best' version):
1795
1796          count-shares-good: the number of distinct good shares that were found
1797          count-shares-needed: 'k', the number of shares required for recovery
1798          count-shares-expected: 'N', the number of total shares generated
1799          count-good-share-hosts: the number of distinct storage servers with
1800                                  good shares. If this number is less than
1801                                  count-shares-good, then some shares are
1802                                  doubled up, increasing the correlation of
1803                                  failures. This indicates that one or more
1804                                  shares should be moved to an otherwise unused
1805                                  server, if one is available.
1806          count-corrupt-shares: the number of shares with integrity failures
1807          list-corrupt-shares: a list of 'share locators', one for each share
1808                               that was found to be corrupt. Each share
1809                               locator is a list of (serverid, storage_index,
1810                               sharenum).
1811          count-incompatible-shares: the number of shares which are of a share
1812                                     format unknown to this checker
1813          list-incompatible-shares: a list of 'share locators', one for each
1814                                    share that was found to be of an unknown
1815                                    format. Each share locator is a list of
1816                                    (serverid, storage_index, sharenum).
1817          servers-responding: list of (binary) storage server identifiers,
1818                              one for each server which responded to the share
1819                              query (even if they said they didn't have
1820                              shares, and even if they said they did have
1821                              shares but then didn't send them when asked, or
1822                              dropped the connection, or returned a Failure,
1823                              and even if they said they did have shares and
1824                              sent incorrect ones when asked)
1825          sharemap: dict mapping share identifier to list of serverids
1826                    (binary strings). This indicates which servers are holding
1827                    which shares. For immutable files, the shareid is an
1828                    integer (the share number, from 0 to N-1). For mutable
1829                    files, it is a string of the form 'seq%d-%s-sh%d',
1830                    containing the sequence number, the roothash, and the
1831                    share number.
1832
1833         The following keys are most relevant for mutable files, but immutable
1834         files will provide sensible values too::
1835
1836          count-wrong-shares: the number of shares for versions other than the
1837                              'best' one (which is defined as being the
1838                              recoverable version with the highest sequence
1839                              number, then the highest roothash). These are
1840                              either leftover shares from an older version
1841                              (perhaps on a server that was offline when an
1842                              update occurred), shares from an unrecoverable
1843                              newer version, or shares from an alternate
1844                              current version that results from an
1845                              uncoordinated write collision. For a healthy
1846                              file, this will equal 0.
1847
1848          count-recoverable-versions: the number of recoverable versions of
1849                                      the file. For a healthy file, this will
1850                                      equal 1.
1851
1852          count-unrecoverable-versions: the number of unrecoverable versions
1853                                        of the file. For a healthy file, this
1854                                        will be 0.
1855
1856         """
1857
1858     def get_summary():
1859         """Return a string with a brief (one-line) summary of the results."""
1860
1861     def get_report():
1862         """Return a list of strings with more detailed results."""
1863
1864 class ICheckAndRepairResults(Interface):
1865     """I contain the detailed results of a check/verify/repair operation.
1866
1867     The IFilesystemNode.check()/verify()/repair() methods all return
1868     instances that provide ICheckAndRepairResults.
1869     """
1870
1871     def get_storage_index():
1872         """Return a string with the (binary) storage index."""
1873     def get_storage_index_string():
1874         """Return a string with the (printable) abbreviated storage index."""
1875     def get_repair_attempted():
1876         """Return a boolean, True if a repair was attempted. We might not
1877         attempt to repair the file because it was healthy, or healthy enough
1878         (i.e. some shares were missing but not enough to exceed some
1879         threshold), or because we don't know how to repair this object."""
1880     def get_repair_successful():
1881         """Return a boolean, True if repair was attempted and the file/dir
1882         was fully healthy afterwards. False if no repair was attempted or if
1883         a repair attempt failed."""
1884     def get_pre_repair_results():
1885         """Return an ICheckResults instance that describes the state of the
1886         file/dir before any repair was attempted."""
1887     def get_post_repair_results():
1888         """Return an ICheckResults instance that describes the state of the
1889         file/dir after any repair was attempted. If no repair was attempted,
1890         the pre-repair and post-repair results will be identical."""
1891
1892
1893 class IDeepCheckResults(Interface):
1894     """I contain the results of a deep-check operation.
1895
1896     This is returned by a call to ICheckable.deep_check().
1897     """
1898
1899     def get_root_storage_index_string():
1900         """Return the storage index (abbreviated human-readable string) of
1901         the first object checked."""
1902     def get_counters():
1903         """Return a dictionary with the following keys::
1904
1905              count-objects-checked: count of how many objects were checked
1906              count-objects-healthy: how many of those objects were completely
1907                                     healthy
1908              count-objects-unhealthy: how many were damaged in some way
1909              count-objects-unrecoverable: how many were unrecoverable
1910              count-corrupt-shares: how many shares were found to have
1911                                    corruption, summed over all objects
1912                                    examined
1913         """
1914
1915     def get_corrupt_shares():
1916         """Return a set of (serverid, storage_index, sharenum) for all shares
1917         that were found to be corrupt. Both serverid and storage_index are
1918         binary.
1919         """
1920     def get_all_results():
1921         """Return a dictionary mapping pathname (a tuple of strings, ready to
1922         be slash-joined) to an ICheckResults instance, one for each object
1923         that was checked."""
1924
1925     def get_results_for_storage_index(storage_index):
1926         """Retrive the ICheckResults instance for the given (binary)
1927         storage index. Raises KeyError if there are no results for that
1928         storage index."""
1929
1930     def get_stats():
1931         """Return a dictionary with the same keys as
1932         IDirectoryNode.deep_stats()."""
1933
1934 class IDeepCheckAndRepairResults(Interface):
1935     """I contain the results of a deep-check-and-repair operation.
1936
1937     This is returned by a call to ICheckable.deep_check_and_repair().
1938     """
1939
1940     def get_root_storage_index_string():
1941         """Return the storage index (abbreviated human-readable string) of
1942         the first object checked."""
1943     def get_counters():
1944         """Return a dictionary with the following keys::
1945
1946              count-objects-checked: count of how many objects were checked
1947              count-objects-healthy-pre-repair: how many of those objects were
1948                                                completely healthy (before any
1949                                                repair)
1950              count-objects-unhealthy-pre-repair: how many were damaged in
1951                                                  some way
1952              count-objects-unrecoverable-pre-repair: how many were unrecoverable
1953              count-objects-healthy-post-repair: how many of those objects were
1954                                                 completely healthy (after any
1955                                                 repair)
1956              count-objects-unhealthy-post-repair: how many were damaged in
1957                                                   some way
1958              count-objects-unrecoverable-post-repair: how many were
1959                                                       unrecoverable
1960              count-repairs-attempted: repairs were attempted on this many
1961                                       objects. The count-repairs- keys will
1962                                       always be provided, however unless
1963                                       repair=true is present, they will all
1964                                       be zero.
1965              count-repairs-successful: how many repairs resulted in healthy
1966                                        objects
1967              count-repairs-unsuccessful: how many repairs resulted did not
1968                                          results in completely healthy objects
1969              count-corrupt-shares-pre-repair: how many shares were found to
1970                                               have corruption, summed over all
1971                                               objects examined (before any
1972                                               repair)
1973              count-corrupt-shares-post-repair: how many shares were found to
1974                                                have corruption, summed over all
1975                                                objects examined (after any
1976                                                repair)
1977         """
1978
1979     def get_stats():
1980         """Return a dictionary with the same keys as
1981         IDirectoryNode.deep_stats()."""
1982
1983     def get_corrupt_shares():
1984         """Return a set of (serverid, storage_index, sharenum) for all shares
1985         that were found to be corrupt before any repair was attempted. Both
1986         serverid and storage_index are binary.
1987         """
1988     def get_remaining_corrupt_shares():
1989         """Return a set of (serverid, storage_index, sharenum) for all shares
1990         that were found to be corrupt after any repair was completed. Both
1991         serverid and storage_index are binary. These are shares that need
1992         manual inspection and probably deletion.
1993         """
1994     def get_all_results():
1995         """Return a dictionary mapping pathname (a tuple of strings, ready to
1996         be slash-joined) to an ICheckAndRepairResults instance, one for each
1997         object that was checked."""
1998
1999     def get_results_for_storage_index(storage_index):
2000         """Retrive the ICheckAndRepairResults instance for the given (binary)
2001         storage index. Raises KeyError if there are no results for that
2002         storage index."""
2003
2004
2005 class IRepairable(Interface):
2006     def repair(check_results):
2007         """Attempt to repair the given object. Returns a Deferred that fires
2008         with a IRepairResults object.
2009
2010         I must be called with an object that implements ICheckResults, as
2011         proof that you have actually discovered a problem with this file. I
2012         will use the data in the checker results to guide the repair process,
2013         such as which servers provided bad data and should therefore be
2014         avoided. The ICheckResults object is inside the
2015         ICheckAndRepairResults object, which is returned by the
2016         ICheckable.check() method::
2017
2018          d = filenode.check(repair=False)
2019          def _got_results(check_and_repair_results):
2020              check_results = check_and_repair_results.get_pre_repair_results()
2021              return filenode.repair(check_results)
2022          d.addCallback(_got_results)
2023          return d
2024         """
2025
2026 class IRepairResults(Interface):
2027     """I contain the results of a repair operation."""
2028     def get_successful(self):
2029         """Returns a boolean: True if the repair made the file healthy, False
2030         if not. Repair failure generally indicates a file that has been
2031         damaged beyond repair."""
2032
2033
2034 class IClient(Interface):
2035     def upload(uploadable):
2036         """Upload some data into a CHK, get back the UploadResults for it.
2037         @param uploadable: something that implements IUploadable
2038         @return: a Deferred that fires with the UploadResults instance.
2039                  To get the URI for this file, use results.uri .
2040         """
2041
2042     def create_mutable_file(contents=""):
2043         """Create a new mutable file (with initial) contents, get back the
2044         new node instance.
2045
2046         @param contents: (bytestring, callable, or None): this provides the
2047         initial contents of the mutable file. If 'contents' is a bytestring,
2048         it will be used as-is. If 'contents' is a callable, it will be
2049         invoked with the new MutableFileNode instance and is expected to
2050         return a bytestring with the initial contents of the file (the
2051         callable can use node.get_writekey() to decide how to encrypt the
2052         initial contents, e.g. for a brand new dirnode with initial
2053         children). contents=None is equivalent to an empty string. Using
2054         content_maker= is more efficient than creating a mutable file and
2055         setting its contents in two separate operations.
2056
2057         @return: a Deferred that fires with an IMutableFileNode instance.
2058         """
2059
2060     def create_dirnode(initial_children={}):
2061         """Create a new unattached dirnode, possibly with initial children.
2062
2063         @param initial_children: dict with keys that are unicode child names,
2064         and values that are (childnode, metadata) tuples.
2065
2066         @return: a Deferred that fires with the new IDirectoryNode instance.
2067         """
2068
2069     def create_node_from_uri(uri, rouri):
2070         """Create a new IFilesystemNode instance from the uri, synchronously.
2071         @param uri: a string or IURI-providing instance, or None. This could
2072                     be for a LiteralFileNode, a CHK file node, a mutable file
2073                     node, or a directory node
2074         @param rouri: a string or IURI-providing instance, or None. If the
2075                       main uri is None, I will use the rouri instead. If I
2076                       recognize the format of the main uri, I will ignore the
2077                       rouri (because it can be derived from the writecap).
2078
2079         @return: an instance that provides IFilesystemNode (or more usefully
2080                  one of its subclasses). File-specifying URIs will result in
2081                  IFileNode-providing instances, like ImmutableFileNode,
2082                  LiteralFileNode, or MutableFileNode. Directory-specifying
2083                  URIs will result in IDirectoryNode-providing instances, like
2084                  DirectoryNode.
2085         """
2086
2087 class INodeMaker(Interface):
2088     """The NodeMaker is used to create IFilesystemNode instances. It can
2089     accept a filecap/dircap string and return the node right away. It can
2090     also create new nodes (i.e. upload a file, or create a mutable file)
2091     asynchronously. Once you have one of these nodes, you can use other
2092     methods to determine whether it is a file or directory, and to download
2093     or modify its contents.
2094
2095     The NodeMaker encapsulates all the authorities that these
2096     IFilesystemNodes require (like references to the StorageFarmBroker). Each
2097     Tahoe process will typically have a single NodeMaker, but unit tests may
2098     create simplified/mocked forms for testing purposes.
2099     """
2100     def create_from_cap(writecap, readcap=None, **kwargs):
2101         """I create an IFilesystemNode from the given writecap/readcap. I can
2102         only provide nodes for existing file/directory objects: use my other
2103         methods to create new objects. I return synchronously."""
2104
2105     def create_mutable_file(contents=None, keysize=None):
2106         """I create a new mutable file, and return a Deferred which will fire
2107         with the IMutableFileNode instance when it is ready. If contents= is
2108         provided (a bytestring), it will be used as the initial contents of
2109         the new file, otherwise the file will contain zero bytes. keysize= is
2110         for use by unit tests, to create mutable files that are smaller than
2111         usual."""
2112
2113     def create_new_mutable_directory(initial_children={}):
2114         """I create a new mutable directory, and return a Deferred which will
2115         fire with the IDirectoryNode instance when it is ready. If
2116         initial_children= is provided (a dict mapping unicode child name to
2117         (childnode, metadata_dict) tuples), the directory will be populated
2118         with those children, otherwise it will be empty."""
2119
2120 class IClientStatus(Interface):
2121     def list_all_uploads():
2122         """Return a list of uploader objects, one for each upload which
2123         currently has an object available (tracked with weakrefs). This is
2124         intended for debugging purposes."""
2125     def list_active_uploads():
2126         """Return a list of active IUploadStatus objects."""
2127     def list_recent_uploads():
2128         """Return a list of IUploadStatus objects for the most recently
2129         started uploads."""
2130
2131     def list_all_downloads():
2132         """Return a list of downloader objects, one for each download which
2133         currently has an object available (tracked with weakrefs). This is
2134         intended for debugging purposes."""
2135     def list_active_downloads():
2136         """Return a list of active IDownloadStatus objects."""
2137     def list_recent_downloads():
2138         """Return a list of IDownloadStatus objects for the most recently
2139         started downloads."""
2140
2141 class IUploadStatus(Interface):
2142     def get_started():
2143         """Return a timestamp (float with seconds since epoch) indicating
2144         when the operation was started."""
2145     def get_storage_index():
2146         """Return a string with the (binary) storage index in use on this
2147         upload. Returns None if the storage index has not yet been
2148         calculated."""
2149     def get_size():
2150         """Return an integer with the number of bytes that will eventually
2151         be uploaded for this file. Returns None if the size is not yet known.
2152         """
2153     def using_helper():
2154         """Return True if this upload is using a Helper, False if not."""
2155     def get_status():
2156         """Return a string describing the current state of the upload
2157         process."""
2158     def get_progress():
2159         """Returns a tuple of floats, (chk, ciphertext, encode_and_push),
2160         each from 0.0 to 1.0 . 'chk' describes how much progress has been
2161         made towards hashing the file to determine a CHK encryption key: if
2162         non-convergent encryption is in use, this will be trivial, otherwise
2163         the whole file must be hashed. 'ciphertext' describes how much of the
2164         ciphertext has been pushed to the helper, and is '1.0' for non-helper
2165         uploads. 'encode_and_push' describes how much of the encode-and-push
2166         process has finished: for helper uploads this is dependent upon the
2167         helper providing progress reports. It might be reasonable to add all
2168         three numbers and report the sum to the user."""
2169     def get_active():
2170         """Return True if the upload is currently active, False if not."""
2171     def get_results():
2172         """Return an instance of UploadResults (which contains timing and
2173         sharemap information). Might return None if the upload is not yet
2174         finished."""
2175     def get_counter():
2176         """Each upload status gets a unique number: this method returns that
2177         number. This provides a handle to this particular upload, so a web
2178         page can generate a suitable hyperlink."""
2179
2180 class IDownloadStatus(Interface):
2181     def get_started():
2182         """Return a timestamp (float with seconds since epoch) indicating
2183         when the operation was started."""
2184     def get_storage_index():
2185         """Return a string with the (binary) storage index in use on this
2186         download. This may be None if there is no storage index (i.e. LIT
2187         files)."""
2188     def get_size():
2189         """Return an integer with the number of bytes that will eventually be
2190         retrieved for this file. Returns None if the size is not yet known.
2191         """
2192     def using_helper():
2193         """Return True if this download is using a Helper, False if not."""
2194     def get_status():
2195         """Return a string describing the current state of the download
2196         process."""
2197     def get_progress():
2198         """Returns a float (from 0.0 to 1.0) describing the amount of the
2199         download that has completed. This value will remain at 0.0 until the
2200         first byte of plaintext is pushed to the download target."""
2201     def get_active():
2202         """Return True if the download is currently active, False if not."""
2203     def get_counter():
2204         """Each download status gets a unique number: this method returns
2205         that number. This provides a handle to this particular download, so a
2206         web page can generate a suitable hyperlink."""
2207
2208 class IServermapUpdaterStatus(Interface):
2209     pass
2210 class IPublishStatus(Interface):
2211     pass
2212 class IRetrieveStatus(Interface):
2213     pass
2214
2215 class NotCapableError(Exception):
2216     """You have tried to write to a read-only node."""
2217
2218 class BadWriteEnablerError(Exception):
2219     pass
2220
2221 class RIControlClient(RemoteInterface):
2222
2223     def wait_for_client_connections(num_clients=int):
2224         """Do not return until we have connections to at least NUM_CLIENTS
2225         storage servers.
2226         """
2227
2228     def upload_from_file_to_uri(filename=str,
2229                                 convergence=ChoiceOf(None,
2230                                                      StringConstraint(2**20))):
2231         """Upload a file to the grid. This accepts a filename (which must be
2232         absolute) that points to a file on the node's local disk. The node will
2233         read the contents of this file, upload it to the grid, then return the
2234         URI at which it was uploaded.  If convergence is None then a random
2235         encryption key will be used, else the plaintext will be hashed, then
2236         that hash will be mixed together with the "convergence" string to form
2237         the encryption key.
2238         """
2239         return URI
2240
2241     def download_from_uri_to_file(uri=URI, filename=str):
2242         """Download a file from the grid, placing it on the node's local disk
2243         at the given filename (which must be absolute[?]). Returns the
2244         absolute filename where the file was written."""
2245         return str
2246
2247     # debug stuff
2248
2249     def get_memory_usage():
2250         """Return a dict describes the amount of memory currently in use. The
2251         keys are 'VmPeak', 'VmSize', and 'VmData'. The values are integers,
2252         measuring memory consupmtion in bytes."""
2253         return DictOf(str, int)
2254
2255     def speed_test(count=int, size=int, mutable=Any()):
2256         """Write 'count' tempfiles to disk, all of the given size. Measure
2257         how long (in seconds) it takes to upload them all to the servers.
2258         Then measure how long it takes to download all of them. If 'mutable'
2259         is 'create', time creation of mutable files. If 'mutable' is
2260         'upload', then time access to the same mutable file instead of
2261         creating one.
2262
2263         Returns a tuple of (upload_time, download_time).
2264         """
2265         return (float, float)
2266
2267     def measure_peer_response_time():
2268         """Send a short message to each connected peer, and measure the time
2269         it takes for them to respond to it. This is a rough measure of the
2270         application-level round trip time.
2271
2272         @return: a dictionary mapping peerid to a float (RTT time in seconds)
2273         """
2274
2275         return DictOf(Nodeid, float)
2276
2277 UploadResults = Any() #DictOf(str, str)
2278
2279 class RIEncryptedUploadable(RemoteInterface):
2280     __remote_name__ = "RIEncryptedUploadable.tahoe.allmydata.com"
2281
2282     def get_size():
2283         return Offset
2284
2285     def get_all_encoding_parameters():
2286         return (int, int, int, long)
2287
2288     def read_encrypted(offset=Offset, length=ReadSize):
2289         return ListOf(str)
2290
2291     def close():
2292         return None
2293
2294
2295 class RICHKUploadHelper(RemoteInterface):
2296     __remote_name__ = "RIUploadHelper.tahoe.allmydata.com"
2297
2298     def get_version():
2299         """
2300         Return a dictionary of version information.
2301         """
2302         return DictOf(str, Any())
2303
2304     def upload(reader=RIEncryptedUploadable):
2305         return UploadResults
2306
2307
2308 class RIHelper(RemoteInterface):
2309     __remote_name__ = "RIHelper.tahoe.allmydata.com"
2310
2311     def get_version():
2312         """
2313         Return a dictionary of version information.
2314         """
2315         return DictOf(str, Any())
2316
2317     def upload_chk(si=StorageIndex):
2318         """See if a file with a given storage index needs uploading. The
2319         helper will ask the appropriate storage servers to see if the file
2320         has already been uploaded. If so, the helper will return a set of
2321         'upload results' that includes whatever hashes are needed to build
2322         the read-cap, and perhaps a truncated sharemap.
2323
2324         If the file has not yet been uploaded (or if it was only partially
2325         uploaded), the helper will return an empty upload-results dictionary
2326         and also an RICHKUploadHelper object that will take care of the
2327         upload process. The client should call upload() on this object and
2328         pass it a reference to an RIEncryptedUploadable object that will
2329         provide ciphertext. When the upload is finished, the upload() method
2330         will finish and return the upload results.
2331         """
2332         return (UploadResults, ChoiceOf(RICHKUploadHelper, None))
2333
2334
2335 class RIStatsProvider(RemoteInterface):
2336     __remote_name__ = "RIStatsProvider.tahoe.allmydata.com"
2337     """
2338     Provides access to statistics and monitoring information.
2339     """
2340
2341     def get_stats():
2342         """
2343         returns a dictionary containing 'counters' and 'stats', each a
2344         dictionary with string counter/stat name keys, and numeric values.
2345         counters are monotonically increasing measures of work done, and
2346         stats are instantaneous measures (potentially time averaged
2347         internally)
2348         """
2349         return DictOf(str, DictOf(str, ChoiceOf(float, int, long)))
2350
2351 class RIStatsGatherer(RemoteInterface):
2352     __remote_name__ = "RIStatsGatherer.tahoe.allmydata.com"
2353     """
2354     Provides a monitoring service for centralised collection of stats
2355     """
2356
2357     def provide(provider=RIStatsProvider, nickname=str):
2358         """
2359         @param provider: a stats collector instance which should be polled
2360                          periodically by the gatherer to collect stats.
2361         @param nickname: a name useful to identify the provided client
2362         """
2363         return None
2364
2365
2366 class IStatsProducer(Interface):
2367     def get_stats():
2368         """
2369         returns a dictionary, with str keys representing the names of stats
2370         to be monitored, and numeric values.
2371         """
2372
2373 class RIKeyGenerator(RemoteInterface):
2374     __remote_name__ = "RIKeyGenerator.tahoe.allmydata.com"
2375     """
2376     Provides a service offering to make RSA key pairs.
2377     """
2378
2379     def get_rsa_key_pair(key_size=int):
2380         """
2381         @param key_size: the size of the signature key.
2382         @return: tuple(verifying_key, signing_key)
2383         """
2384         return TupleOf(str, str)
2385
2386
2387 class FileTooLargeError(Exception):
2388     pass
2389
2390 class IValidatedThingProxy(Interface):
2391     def start():
2392         """ Acquire a thing and validate it. Return a deferred which is
2393         eventually fired with self if the thing is valid or errbacked if it
2394         can't be acquired or validated."""
2395
2396 class InsufficientVersionError(Exception):
2397     def __init__(self, needed, got):
2398         self.needed = needed
2399         self.got = got
2400     def __repr__(self):
2401         return "InsufficientVersionError(need '%s', got %s)" % (self.needed,
2402                                                                 self.got)
2403
2404 class EmptyPathnameComponentError(Exception):
2405     """The webapi disallows empty pathname components."""