]> git.saurik.com Git - redis.git/blobdiff - src/dscache.c
diskstore race condition fixed
[redis.git] / src / dscache.c
index 6f180b9226f2cec14264c19585caffceaa0f41dd..f6380703323aa96159234df6f6ad4f080a5b14ff 100644 (file)
  * documentation. */
 
 /* TODO:
+ *
+ * WARNING: most of the following todo items and design issues are no
+ * longer relevant with the new design. Here as a checklist to see if
+ * some old ideas still apply.
  *
  * - The WATCH helper will be used to signal the cache system
  *   we need to flush a given key/dbid into disk, adding this key/dbid
  * - What happens with MULTI/EXEC?
  *
  *   Good question.
+ *
+ * - If dsSet() fails on the write thread log the error and reschedule the
+ *   key for flush.
+ *
+ * - Check why INCR will not update the LRU info for the object.
+ *
+ * - Fix/Check the following race condition: a key gets a DEL so there is
+ *   a write operation scheduled against this key. Later the same key will
+ *   be the argument of a GET, but the write operation was still not
+ *   completed (to delete the file). If the GET will be for some reason
+ *   a blocking loading (via lookup) we can load the old value on memory.
+ *
+ *   This problems can be fixed with negative caching. We can use it
+ *   to optimize the system, but also when a key is deleted we mark
+ *   it as non existing on disk as well (in a way that this cache
+ *   entry can't be evicted, setting time to 0), then we avoid looking at
+ *   the disk at all if the key can't be there. When an IO Job complete
+ *   a deletion, we set the time of the negative caching to a non zero
+ *   value so it will be evicted later.
+ *
+ *   Are there other patterns like this where we load stale data?
+ *
+ *   Also, make sure that key preloading is ONLY done for keys that are
+ *   not marked as cacheKeyDoesNotExist(), otherwise, again, we can load
+ *   data from disk that should instead be deleted.
+ *
+ * - dsSet() use rename(2) in order to avoid corruptions.
  */
 
 /* Virtual Memory is composed mainly of two subsystems:
  * as a fully non-blocking VM.
  */
 
+void spawnIOThread(void);
+
 /* =================== Virtual Memory - Blocking Side  ====================== */
 
-void vmInit(void) {
-    off_t totsize;
+void dsInit(void) {
     int pipefds[2];
     size_t stacksize;
-    struct flock fl;
 
-    if (server.vm_max_threads != 0)
-        zmalloc_enable_thread_safeness(); /* we need thread safe zmalloc() */
+    zmalloc_enable_thread_safeness(); /* we need thread safe zmalloc() */
 
-    redisLog(REDIS_NOTICE,"Using '%s' as swap file",server.vm_swap_file);
-    /* Try to open the old swap file, otherwise create it */
-    if ((server.vm_fp = fopen(server.vm_swap_file,"r+b")) == NULL) {
-        server.vm_fp = fopen(server.vm_swap_file,"w+b");
-    }
-    if (server.vm_fp == NULL) {
-        redisLog(REDIS_WARNING,
-            "Can't open the swap file: %s. Exiting.",
-            strerror(errno));
+    redisLog(REDIS_NOTICE,"Opening Disk Store: %s", server.ds_path);
+    /* Open Disk Store */
+    if (dsOpen() != REDIS_OK) {
+        redisLog(REDIS_WARNING,"Fatal error opening disk store. Exiting.");
         exit(1);
-    }
-    server.vm_fd = fileno(server.vm_fp);
-    /* Lock the swap file for writing, this is useful in order to avoid
-     * another instance to use the same swap file for a config error. */
-    fl.l_type = F_WRLCK;
-    fl.l_whence = SEEK_SET;
-    fl.l_start = fl.l_len = 0;
-    if (fcntl(server.vm_fd,F_SETLK,&fl) == -1) {
-        redisLog(REDIS_WARNING,
-            "Can't lock the swap file at '%s': %s. Make sure it is not used by another Redis instance.", server.vm_swap_file, strerror(errno));
-        exit(1);
-    }
-    /* Initialize */
-    server.vm_next_page = 0;
-    server.vm_near_pages = 0;
-    server.vm_stats_used_pages = 0;
-    server.vm_stats_swapped_objects = 0;
-    server.vm_stats_swapouts = 0;
-    server.vm_stats_swapins = 0;
-    totsize = server.vm_pages*server.vm_page_size;
-    redisLog(REDIS_NOTICE,"Allocating %lld bytes of swap file",totsize);
-    if (ftruncate(server.vm_fd,totsize) == -1) {
-        redisLog(REDIS_WARNING,"Can't ftruncate swap file: %s. Exiting.",
-            strerror(errno));
-        exit(1);
-    } else {
-        redisLog(REDIS_NOTICE,"Swap file allocated with success");
-    }
-    server.vm_bitmap = zcalloc((server.vm_pages+7)/8);
-    redisLog(REDIS_VERBOSE,"Allocated %lld bytes page table for %lld pages",
-        (long long) (server.vm_pages+7)/8, server.vm_pages);
+    };
 
-    /* Initialize threaded I/O (used by Virtual Memory) */
+    /* Initialize threaded I/O for Object Cache */
     server.io_newjobs = listCreate();
     server.io_processing = listCreate();
     server.io_processed = listCreate();
     server.io_ready_clients = listCreate();
     pthread_mutex_init(&server.io_mutex,NULL);
-    pthread_mutex_init(&server.io_swapfile_mutex,NULL);
+    pthread_cond_init(&server.io_condvar,NULL);
     server.io_active_threads = 0;
     if (pipe(pipefds) == -1) {
-        redisLog(REDIS_WARNING,"Unable to intialized VM: pipe(2): %s. Exiting."
+        redisLog(REDIS_WARNING,"Unable to intialized DS: pipe(2): %s. Exiting."
             ,strerror(errno));
         exit(1);
     }
@@ -190,139 +185,21 @@ void vmInit(void) {
     if (aeCreateFileEvent(server.el, server.io_ready_pipe_read, AE_READABLE,
         vmThreadedIOCompletedJob, NULL) == AE_ERR)
         oom("creating file event");
-}
-
-/* Write the specified object at the specified page of the swap file */
-int vmWriteObjectOnSwap(robj *o, off_t page) {
-    if (server.vm_enabled) pthread_mutex_lock(&server.io_swapfile_mutex);
-    if (fseeko(server.vm_fp,page*server.vm_page_size,SEEK_SET) == -1) {
-        if (server.vm_enabled) pthread_mutex_unlock(&server.io_swapfile_mutex);
-        redisLog(REDIS_WARNING,
-            "Critical VM problem in vmWriteObjectOnSwap(): can't seek: %s",
-            strerror(errno));
-        return REDIS_ERR;
-    }
-    rdbSaveObject(server.vm_fp,o);
-    fflush(server.vm_fp);
-    if (server.vm_enabled) pthread_mutex_unlock(&server.io_swapfile_mutex);
-    return REDIS_OK;
-}
-
-/* Transfers the 'val' object to disk. Store all the information
- * a 'vmpointer' object containing all the information needed to load the
- * object back later is returned.
- *
- * If we can't find enough contiguous empty pages to swap the object on disk
- * NULL is returned. */
-vmpointer *vmSwapObjectBlocking(robj *val) {
-    off_t pages = rdbSavedObjectPages(val);
-    off_t page;
-    vmpointer *vp;
-
-    redisAssert(val->storage == REDIS_VM_MEMORY);
-    redisAssert(val->refcount == 1);
-    if (vmFindContiguousPages(&page,pages) == REDIS_ERR) return NULL;
-    if (vmWriteObjectOnSwap(val,page) == REDIS_ERR) return NULL;
-
-    vp = createVmPointer(val->type);
-    vp->page = page;
-    vp->usedpages = pages;
-    decrRefCount(val); /* Deallocate the object from memory. */
-    vmMarkPagesUsed(page,pages);
-    redisLog(REDIS_DEBUG,"VM: object %p swapped out at %lld (%lld pages)",
-        (void*) val,
-        (unsigned long long) page, (unsigned long long) pages);
-    server.vm_stats_swapped_objects++;
-    server.vm_stats_swapouts++;
-    return vp;
-}
-
-robj *vmReadObjectFromSwap(off_t page, int type) {
-    robj *o;
-
-    if (server.vm_enabled) pthread_mutex_lock(&server.io_swapfile_mutex);
-    if (fseeko(server.vm_fp,page*server.vm_page_size,SEEK_SET) == -1) {
-        redisLog(REDIS_WARNING,
-            "Unrecoverable VM problem in vmReadObjectFromSwap(): can't seek: %s",
-            strerror(errno));
-        _exit(1);
-    }
-    o = rdbLoadObject(type,server.vm_fp);
-    if (o == NULL) {
-        redisLog(REDIS_WARNING, "Unrecoverable VM problem in vmReadObjectFromSwap(): can't load object from swap file: %s", strerror(errno));
-        _exit(1);
-    }
-    if (server.vm_enabled) pthread_mutex_unlock(&server.io_swapfile_mutex);
-    return o;
-}
-
-/* Load the specified object from swap to memory.
- * The newly allocated object is returned.
- *
- * If preview is true the unserialized object is returned to the caller but
- * the pages are not marked as freed, nor the vp object is freed. */
-robj *vmGenericLoadObject(vmpointer *vp, int preview) {
-    robj *val;
-
-    redisAssert(vp->type == REDIS_VMPOINTER &&
-        (vp->storage == REDIS_VM_SWAPPED || vp->storage == REDIS_VM_LOADING));
-    val = vmReadObjectFromSwap(vp->page,vp->vtype);
-    if (!preview) {
-        redisLog(REDIS_DEBUG, "VM: object %p loaded from disk", (void*)vp);
-        vmMarkPagesFree(vp->page,vp->usedpages);
-        zfree(vp);
-        server.vm_stats_swapped_objects--;
-    } else {
-        redisLog(REDIS_DEBUG, "VM: object %p previewed from disk", (void*)vp);
-    }
-    server.vm_stats_swapins++;
-    return val;
-}
-
-/* Plain object loading, from swap to memory.
- *
- * 'o' is actually a redisVmPointer structure that will be freed by the call.
- * The return value is the loaded object. */
-robj *vmLoadObject(robj *o) {
-    /* If we are loading the object in background, stop it, we
-     * need to load this object synchronously ASAP. */
-    if (o->storage == REDIS_VM_LOADING)
-        vmCancelThreadedIOJob(o);
-    return vmGenericLoadObject((vmpointer*)o,0);
-}
 
-/* Just load the value on disk, without to modify the key.
- * This is useful when we want to perform some operation on the value
- * without to really bring it from swap to memory, like while saving the
- * dataset or rewriting the append only log. */
-robj *vmPreviewObject(robj *o) {
-    return vmGenericLoadObject((vmpointer*)o,1);
+    /* Spawn our I/O thread */
+    spawnIOThread();
 }
 
-/* How a good candidate is this object for swapping?
- * The better candidate it is, the greater the returned value.
- *
- * Currently we try to perform a fast estimation of the object size in
- * memory, and combine it with aging informations.
- *
- * Basically swappability = idle-time * log(estimated size)
- *
- * Bigger objects are preferred over smaller objects, but not
- * proportionally, this is why we use the logarithm. This algorithm is
- * just a first try and will probably be tuned later. */
+/* Compute how good candidate the specified object is for eviction.
+ * An higher number means a better candidate. */
 double computeObjectSwappability(robj *o) {
     /* actual age can be >= minage, but not < minage. As we use wrapping
      * 21 bit clocks with minutes resolution for the LRU. */
     return (double) estimateObjectIdleTime(o);
 }
 
-/* Try to swap an object that's a good candidate for swapping.
- * Returns REDIS_OK if the object was swapped, REDIS_ERR if it's not possible
- * to swap any object at all.
- *
- * If 'usethreaded' is true, Redis will try to swap the object in background
- * using I/O threads. */
-int vmSwapOneObject(int usethreads) {
+/* Try to free one entry from the diskstore object cache */
+int cacheFreeOneEntry(void) {
     int j, i;
     struct dictEntry *best = NULL;
     double best_swappability = 0;
@@ -341,17 +218,18 @@ int vmSwapOneObject(int usethreads) {
         for (i = 0; i < 5; i++) {
             dictEntry *de;
             double swappability;
+            robj keyobj;
+            sds keystr;
 
             if (maxtries) maxtries--;
             de = dictGetRandomKey(db->dict);
+            keystr = dictGetEntryKey(de);
             val = dictGetEntryVal(de);
-            /* Only swap objects that are currently in memory.
-             *
-             * Also don't swap shared objects: not a good idea in general and
-             * we need to ensure that the main thread does not touch the
-             * object while the I/O thread is using it, but we can't
-             * control other keys without adding additional mutex. */
-            if (val->storage != REDIS_VM_MEMORY || val->refcount != 1) {
+            initStaticStringObject(keyobj,keystr);
+
+            /* Don't remove objects that are currently target of a
+             * read or write operation. */
+            if (cacheScheduleIOGetFlags(db,&keyobj) != 0) {
                 if (maxtries) i--; /* don't count this try */
                 continue;
             }
@@ -363,91 +241,94 @@ int vmSwapOneObject(int usethreads) {
             }
         }
     }
-    if (best == NULL) return REDIS_ERR;
+    if (best == NULL) {
+        /* FIXME: If there are objects marked as DS_DIRTY or DS_SAVING
+         * let's wait for this objects to be clear and retry...
+         *
+         * Object cache vm limit is considered an hard limit. */
+        return REDIS_ERR;
+    }
     key = dictGetEntryKey(best);
     val = dictGetEntryVal(best);
 
-    redisLog(REDIS_DEBUG,"Key with best swappability: %s, %f",
+    redisLog(REDIS_DEBUG,"Key selected for cache eviction: %s swappability:%f",
         key, best_swappability);
 
-    /* Swap it */
-    if (usethreads) {
-        robj *keyobj = createStringObject(key,sdslen(key));
-        vmSwapObjectThreaded(keyobj,val,best_db);
-        decrRefCount(keyobj);
-        return REDIS_OK;
-    } else {
-        vmpointer *vp;
-
-        if ((vp = vmSwapObjectBlocking(val)) != NULL) {
-            dictGetEntryVal(best) = vp;
-            return REDIS_OK;
-        } else {
-            return REDIS_ERR;
-        }
+    /* Delete this key from memory */
+    {
+        robj *kobj = createStringObject(key,sdslen(key));
+        dbDelete(best_db,kobj);
+        decrRefCount(kobj);
     }
-}
-
-int vmSwapOneObjectBlocking() {
-    return vmSwapOneObject(0);
-}
-
-int vmSwapOneObjectThreaded() {
-    return vmSwapOneObject(1);
+    return REDIS_OK;
 }
 
 /* Return true if it's safe to swap out objects in a given moment.
  * Basically we don't want to swap objects out while there is a BGSAVE
  * or a BGAEOREWRITE running in backgroud. */
-int vmCanSwapOut(void) {
+int dsCanTouchDiskStore(void) {
     return (server.bgsavechildpid == -1 && server.bgrewritechildpid == -1);
 }
 
-/* =================== Virtual Memory - Threaded I/O  ======================= */
+/* ==================== Disk store negative caching  ========================
+ *
+ * When disk store is enabled, we need negative caching, that is, to remember
+ * keys that are for sure *not* on the disk key-value store.
+ *
+ * This is usefuls because without negative caching cache misses will cost us
+ * a disk lookup, even if the same non existing key is accessed again and again.
+ *
+ * With negative caching we remember that the key is not on disk, so if it's
+ * not in memory and we have a negative cache entry, we don't try a disk
+ * access at all.
+ */
 
-void freeIOJob(iojob *j) {
-    if ((j->type == REDIS_IOJOB_PREPARE_SWAP ||
-        j->type == REDIS_IOJOB_DO_SWAP ||
-        j->type == REDIS_IOJOB_LOAD) && j->val != NULL)
-    {
-         /* we fix the storage type, otherwise decrRefCount() will try to
-          * kill the I/O thread Job (that does no longer exists). */
-        if (j->val->storage == REDIS_VM_SWAPPING)
-            j->val->storage = REDIS_VM_MEMORY;
-        decrRefCount(j->val);
+/* Returns true if the specified key may exists on disk, that is, we don't
+ * have an entry in our negative cache for this key */
+int cacheKeyMayExist(redisDb *db, robj *key) {
+    return dictFind(db->io_negcache,key) == NULL;
+}
+
+/* Set the specified key as an entry that may possibily exist on disk, that is,
+ * remove the negative cache entry for this key if any. */
+void cacheSetKeyMayExist(redisDb *db, robj *key) {
+    dictDelete(db->io_negcache,key);
+}
+
+/* Set the specified key as non existing on disk, that is, create a negative
+ * cache entry for this key. */
+void cacheSetKeyDoesNotExist(redisDb *db, robj *key) {
+    if (dictReplace(db->io_negcache,key,(void*)time(NULL))) {
+        incrRefCount(key);
     }
+}
+
+/* ================== Disk store cache - Threaded I/O  ====================== */
+
+void freeIOJob(iojob *j) {
     decrRefCount(j->key);
+    /* j->val can be NULL if the job is about deleting the key from disk. */
+    if (j->val) decrRefCount(j->val);
     zfree(j);
 }
 
 /* Every time a thread finished a Job, it writes a byte into the write side
  * of an unix pipe in order to "awake" the main thread, and this function
- * is called.
- *
- * Note that this is called both by the event loop, when a I/O thread
- * sends a byte in the notification pipe, and is also directly called from
- * waitEmptyIOJobsQueue().
- *
- * In the latter case we don't want to swap more, so we use the
- * "privdata" argument setting it to a not NULL value to signal this
- * condition. */
+ * is called. */
 void vmThreadedIOCompletedJob(aeEventLoop *el, int fd, void *privdata,
             int mask)
 {
     char buf[1];
-    int retval, processed = 0, toprocess = -1, trytoswap = 1;
+    int retval, processed = 0, toprocess = -1;
     REDIS_NOTUSED(el);
     REDIS_NOTUSED(mask);
     REDIS_NOTUSED(privdata);
 
-    if (privdata != NULL) trytoswap = 0; /* check the comments above... */
-
     /* For every byte we read in the read side of the pipe, there is one
      * I/O job completed to process. */
     while((retval = read(fd,buf,1)) == 1) {
         iojob *j;
         listNode *ln;
-        struct dictEntry *de;
 
         redisLog(REDIS_DEBUG,"Processing I/O completed job");
 
@@ -462,100 +343,37 @@ void vmThreadedIOCompletedJob(aeEventLoop *el, int fd, void *privdata,
         j = ln->value;
         listDelNode(server.io_processed,ln);
         unlockThreadedIO();
-        /* If this job is marked as canceled, just ignore it */
-        if (j->canceled) {
-            freeIOJob(j);
-            continue;
-        }
+
         /* Post process it in the main thread, as there are things we
          * can do just here to avoid race conditions and/or invasive locks */
-        redisLog(REDIS_DEBUG,"COMPLETED Job type: %d, ID %p, key: %s", j->type, (void*)j->id, (unsigned char*)j->key->ptr);
-        de = dictFind(j->db->dict,j->key->ptr);
-        redisAssert(de != NULL);
+        redisLog(REDIS_DEBUG,"COMPLETED Job type %s, key: %s",
+            (j->type == REDIS_IOJOB_LOAD) ? "load" : "save",
+            (unsigned char*)j->key->ptr);
         if (j->type == REDIS_IOJOB_LOAD) {
-            redisDb *db;
-            vmpointer *vp = dictGetEntryVal(de);
-
-            /* Key loaded, bring it at home */
-            vmMarkPagesFree(vp->page,vp->usedpages);
-            redisLog(REDIS_DEBUG, "VM: object %s loaded from disk (threaded)",
-                (unsigned char*) j->key->ptr);
-            server.vm_stats_swapped_objects--;
-            server.vm_stats_swapins++;
-            dictGetEntryVal(de) = j->val;
-            incrRefCount(j->val);
-            db = j->db;
-            /* Handle clients waiting for this key to be loaded. */
-            handleClientsBlockedOnSwappedKey(db,j->key);
-            freeIOJob(j);
-            zfree(vp);
-        } else if (j->type == REDIS_IOJOB_PREPARE_SWAP) {
-            /* Now we know the amount of pages required to swap this object.
-             * Let's find some space for it, and queue this task again
-             * rebranded as REDIS_IOJOB_DO_SWAP. */
-            if (!vmCanSwapOut() ||
-                vmFindContiguousPages(&j->page,j->pages) == REDIS_ERR)
-            {
-                /* Ooops... no space or we can't swap as there is
-                 * a fork()ed Redis trying to save stuff on disk. */
-                j->val->storage = REDIS_VM_MEMORY; /* undo operation */
-                freeIOJob(j);
+            /* Create the key-value pair in the in-memory database */
+            if (j->val != NULL) {
+                /* Note: it's possible that the key is already in memory
+                 * due to a blocking load operation. */
+                if (dbAdd(j->db,j->key,j->val) == REDIS_OK) {
+                    incrRefCount(j->val);
+                    if (j->expire != -1) setExpire(j->db,j->key,j->expire);
+                }
             } else {
-                /* Note that we need to mark this pages as used now,
-                 * if the job will be canceled, we'll mark them as freed
-                 * again. */
-                vmMarkPagesUsed(j->page,j->pages);
-                j->type = REDIS_IOJOB_DO_SWAP;
-                lockThreadedIO();
-                queueIOJob(j);
-                unlockThreadedIO();
-            }
-        } else if (j->type == REDIS_IOJOB_DO_SWAP) {
-            vmpointer *vp;
-
-            /* Key swapped. We can finally free some memory. */
-            if (j->val->storage != REDIS_VM_SWAPPING) {
-                vmpointer *vp = (vmpointer*) j->id;
-                printf("storage: %d\n",vp->storage);
-                printf("key->name: %s\n",(char*)j->key->ptr);
-                printf("val: %p\n",(void*)j->val);
-                printf("val->type: %d\n",j->val->type);
-                printf("val->ptr: %s\n",(char*)j->val->ptr);
+                /* The key does not exist. Create a negative cache entry
+                 * for this key. */
+                cacheSetKeyDoesNotExist(j->db,j->key);
             }
-            redisAssert(j->val->storage == REDIS_VM_SWAPPING);
-            vp = createVmPointer(j->val->type);
-            vp->page = j->page;
-            vp->usedpages = j->pages;
-            dictGetEntryVal(de) = vp;
-            /* Fix the storage otherwise decrRefCount will attempt to
-             * remove the associated I/O job */
-            j->val->storage = REDIS_VM_MEMORY;
-            decrRefCount(j->val);
-            redisLog(REDIS_DEBUG,
-                "VM: object %s swapped out at %lld (%lld pages) (threaded)",
-                (unsigned char*) j->key->ptr,
-                (unsigned long long) j->page, (unsigned long long) j->pages);
-            server.vm_stats_swapped_objects++;
-            server.vm_stats_swapouts++;
+            cacheScheduleIODelFlag(j->db,j->key,REDIS_IO_LOADINPROG);
+            handleClientsBlockedOnSwappedKey(j->db,j->key);
             freeIOJob(j);
-            /* Put a few more swap requests in queue if we are still
-             * out of memory */
-            if (trytoswap && vmCanSwapOut() &&
-                zmalloc_used_memory() > server.vm_max_memory)
-            {
-                int more = 1;
-                while(more) {
-                    lockThreadedIO();
-                    more = listLength(server.io_newjobs) <
-                            (unsigned) server.vm_max_threads;
-                    unlockThreadedIO();
-                    /* Don't waste CPU time if swappable objects are rare. */
-                    if (vmSwapOneObjectThreaded() == REDIS_ERR) {
-                        trytoswap = 0;
-                        break;
-                    }
-                }
+        } else if (j->type == REDIS_IOJOB_SAVE) {
+            if (j->val) {
+                cacheSetKeyMayExist(j->db,j->key);
+            } else {
+                cacheSetKeyDoesNotExist(j->db,j->key);
             }
+            cacheScheduleIODelFlag(j->db,j->key,REDIS_IO_SAVEINPROG);
+            freeIOJob(j);
         }
         processed++;
         if (processed == toprocess) return;
@@ -581,51 +399,57 @@ void *IOThreadEntryPoint(void *arg) {
     REDIS_NOTUSED(arg);
 
     pthread_detach(pthread_self());
+    lockThreadedIO();
     while(1) {
         /* Get a new job to process */
-        lockThreadedIO();
         if (listLength(server.io_newjobs) == 0) {
-            /* No new jobs in queue, exit. */
-            redisLog(REDIS_DEBUG,"Thread %ld exiting, nothing to do",
-                (long) pthread_self());
-            server.io_active_threads--;
-            unlockThreadedIO();
-            return NULL;
+            /* Wait for more work to do */
+            pthread_cond_wait(&server.io_condvar,&server.io_mutex);
+            continue;
         }
+        redisLog(REDIS_DEBUG,"%ld IO jobs to process",
+            listLength(server.io_newjobs));
         ln = listFirst(server.io_newjobs);
         j = ln->value;
         listDelNode(server.io_newjobs,ln);
         /* Add the job in the processing queue */
-        j->thread = pthread_self();
         listAddNodeTail(server.io_processing,j);
         ln = listLast(server.io_processing); /* We use ln later to remove it */
         unlockThreadedIO();
-        redisLog(REDIS_DEBUG,"Thread %ld got a new job (type %d): %p about key '%s'",
-            (long) pthread_self(), j->type, (void*)j, (char*)j->key->ptr);
+
+        redisLog(REDIS_DEBUG,"Thread %ld: new job type %s: %p about key '%s'",
+            (long) pthread_self(),
+            (j->type == REDIS_IOJOB_LOAD) ? "load" : "save",
+            (void*)j, (char*)j->key->ptr);
 
         /* Process the Job */
         if (j->type == REDIS_IOJOB_LOAD) {
-            vmpointer *vp = (vmpointer*)j->id;
-            j->val = vmReadObjectFromSwap(j->page,vp->vtype);
-        } else if (j->type == REDIS_IOJOB_PREPARE_SWAP) {
-            j->pages = rdbSavedObjectPages(j->val);
-        } else if (j->type == REDIS_IOJOB_DO_SWAP) {
-            if (vmWriteObjectOnSwap(j->val,j->page) == REDIS_ERR)
-                j->canceled = 1;
+            time_t expire;
+
+            j->val = dsGet(j->db,j->key,&expire);
+            if (j->val) j->expire = expire;
+        } else if (j->type == REDIS_IOJOB_SAVE) {
+            if (j->val) {
+                dsSet(j->db,j->key,j->val);
+            } else {
+                dsDel(j->db,j->key);
+            }
         }
 
         /* Done: insert the job into the processed queue */
         redisLog(REDIS_DEBUG,"Thread %ld completed the job: %p (key %s)",
             (long) pthread_self(), (void*)j, (char*)j->key->ptr);
+
         lockThreadedIO();
         listDelNode(server.io_processing,ln);
         listAddNodeTail(server.io_processed,j);
-        unlockThreadedIO();
 
         /* Signal the main thread there is new stuff to process */
         redisAssert(write(server.io_ready_pipe_write,"x",1) == 1);
     }
-    return NULL; /* never reached */
+    /* never reached, but that's the full pattern... */
+    unlockThreadedIO();
+    return NULL;
 }
 
 void spawnIOThread(void) {
@@ -647,20 +471,28 @@ void spawnIOThread(void) {
     server.io_active_threads++;
 }
 
-/* We need to wait for the last thread to exit before we are able to
- * fork() in order to BGSAVE or BGREWRITEAOF. */
+/* Wait that all the pending IO Jobs are processed */
 void waitEmptyIOJobsQueue(void) {
     while(1) {
         int io_processed_len;
 
         lockThreadedIO();
         if (listLength(server.io_newjobs) == 0 &&
-            listLength(server.io_processing) == 0 &&
-            server.io_active_threads == 0)
+            listLength(server.io_processing) == 0)
         {
             unlockThreadedIO();
             return;
         }
+        /* If there are new jobs we need to signal the thread to
+         * process the next one. */
+        redisLog(REDIS_DEBUG,"waitEmptyIOJobsQueue: new %d, processing %d",
+            listLength(server.io_newjobs),
+            listLength(server.io_processing));
+            /*
+        if (listLength(server.io_newjobs)) {
+            pthread_cond_signal(&server.io_condvar);
+        }
+        */
         /* While waiting for empty jobs queue condition we post-process some
          * finshed job, as I/O threads may be hanging trying to write against
          * the io_ready_pipe_write FD but there are so much pending jobs that
@@ -677,6 +509,21 @@ void waitEmptyIOJobsQueue(void) {
     }
 }
 
+/* Process all the IO Jobs already completed by threads but still waiting
+ * processing from the main thread. */
+void processAllPendingIOJobs(void) {
+    while(1) {
+        int io_processed_len;
+
+        lockThreadedIO();
+        io_processed_len = listLength(server.io_processed);
+        unlockThreadedIO();
+        if (io_processed_len == 0) return;
+        vmThreadedIOCompletedJob(NULL,server.io_ready_pipe_read,
+                                                    (void*)0xdeadbeef,0);
+    }
+}
+
 /* This function must be called while with threaded IO locked */
 void queueIOJob(iojob *j) {
     redisLog(REDIS_DEBUG,"Queued IO Job %p type %d about key '%s'\n",
@@ -686,52 +533,240 @@ void queueIOJob(iojob *j) {
         spawnIOThread();
 }
 
-int vmSwapObjectThreaded(robj *key, robj *val, redisDb *db) {
+void dsCreateIOJob(int type, redisDb *db, robj *key, robj *val) {
     iojob *j;
 
     j = zmalloc(sizeof(*j));
-    j->type = REDIS_IOJOB_PREPARE_SWAP;
+    j->type = type;
     j->db = db;
     j->key = key;
     incrRefCount(key);
-    j->id = j->val = val;
-    incrRefCount(val);
-    j->canceled = 0;
-    j->thread = (pthread_t) -1;
-    val->storage = REDIS_VM_SWAPPING;
+    j->val = val;
+    if (val) incrRefCount(val);
 
     lockThreadedIO();
     queueIOJob(j);
+    pthread_cond_signal(&server.io_condvar);
     unlockThreadedIO();
-    return REDIS_OK;
 }
 
-/* ============ Virtual Memory - Blocking clients on missing keys =========== */
+/* ============= Disk store cache - Scheduling of IO operations ============= 
+ *
+ * We use a queue and an hash table to hold the state of IO operations
+ * so that's fast to lookup if there is already an IO operation in queue
+ * for a given key.
+ *
+ * There are two types of IO operations for a given key:
+ * REDIS_IO_LOAD and REDIS_IO_SAVE.
+ *
+ * The function cacheScheduleIO() function pushes the specified IO operation
+ * in the queue, but avoid adding the same key for the same operation
+ * multiple times, thanks to the associated hash table.
+ *
+ * We take a set of flags per every key, so when the scheduled IO operation
+ * gets moved from the scheduled queue to the actual IO Jobs queue that
+ * is processed by the IO thread, we flag it as IO_LOADINPROG or
+ * IO_SAVEINPROG.
+ *
+ * So for every given key we always know if there is some IO operation
+ * scheduled, or in progress, for this key.
+ *
+ * NOTE: all this is very important in order to guarantee correctness of
+ * the Disk Store Cache. Jobs are always queued here. Load jobs are
+ * queued at the head for faster execution only in the case there is not
+ * already a write operation of some kind for this job.
+ *
+ * So we have ordering, but can do exceptions when there are no already
+ * operations for a given key. Also when we need to block load a given
+ * key, for an immediate lookup operation, we can check if the key can
+ * be accessed synchronously without race conditions (no IN PROGRESS
+ * operations for this key), otherwise we blocking wait for completion. */
+
+#define REDIS_IO_LOAD 1
+#define REDIS_IO_SAVE 2
+#define REDIS_IO_LOADINPROG 4
+#define REDIS_IO_SAVEINPROG 8
+
+void cacheScheduleIOAddFlag(redisDb *db, robj *key, long flag) {
+    struct dictEntry *de = dictFind(db->io_queued,key);
+
+    if (!de) {
+        dictAdd(db->io_queued,key,(void*)flag);
+        incrRefCount(key);
+        return;
+    } else {
+        long flags = (long) dictGetEntryVal(de);
+
+        if (flags & flag) {
+            redisLog(REDIS_WARNING,"Adding the same flag again: was: %ld, addede: %ld",flags,flag);
+            redisAssert(!(flags & flag));
+        }
+        flags |= flag;
+        dictGetEntryVal(de) = (void*) flags;
+    }
+}
+
+void cacheScheduleIODelFlag(redisDb *db, robj *key, long flag) {
+    struct dictEntry *de = dictFind(db->io_queued,key);
+    long flags;
+
+    redisAssert(de != NULL);
+    flags = (long) dictGetEntryVal(de);
+    redisAssert(flags & flag);
+    flags &= ~flag;
+    if (flags == 0) {
+        dictDelete(db->io_queued,key);
+    } else {
+        dictGetEntryVal(de) = (void*) flags;
+    }
+}
+
+int cacheScheduleIOGetFlags(redisDb *db, robj *key) {
+    struct dictEntry *de = dictFind(db->io_queued,key);
+
+    return (de == NULL) ? 0 : ((long) dictGetEntryVal(de));
+}
+
+void cacheScheduleIO(redisDb *db, robj *key, int type) {
+    ioop *op;
+    long flags;
+
+    if ((flags = cacheScheduleIOGetFlags(db,key)) & type) return;
+    
+    redisLog(REDIS_DEBUG,"Scheduling key %s for %s",
+        key->ptr, type == REDIS_IO_LOAD ? "loading" : "saving");
+    cacheScheduleIOAddFlag(db,key,type);
+    op = zmalloc(sizeof(*op));
+    op->type = type;
+    op->db = db;
+    op->key = key;
+    incrRefCount(key);
+    op->ctime = time(NULL);
+
+    /* Give priority to load operations if there are no save already
+     * in queue for the same key. */
+    if (type == REDIS_IO_LOAD && !(flags & REDIS_IO_SAVE)) {
+        listAddNodeHead(server.cache_io_queue, op);
+    } else {
+        /* FIXME: probably when this happens we want to at least move
+         * the write job about this queue on top, and set the creation time
+         * to a value that will force processing ASAP. */
+        listAddNodeTail(server.cache_io_queue, op);
+    }
+}
+
+void cacheCron(void) {
+    time_t now = time(NULL);
+    listNode *ln;
+    int jobs, topush = 0;
+
+    /* Sync stuff on disk, but only if we have less than 100 IO jobs */
+    lockThreadedIO();
+    jobs = listLength(server.io_newjobs);
+    unlockThreadedIO();
+
+    topush = 100-jobs;
+    if (topush < 0) topush = 0;
+    if (topush > (signed)listLength(server.cache_io_queue))
+        topush = listLength(server.cache_io_queue);
+
+    while((ln = listFirst(server.cache_io_queue)) != NULL) {
+        ioop *op = ln->value;
+
+        if (!topush) break;
+        topush--;
+
+        if (op->type == REDIS_IO_LOAD ||
+            (now - op->ctime) >= server.cache_flush_delay)
+        {
+            struct dictEntry *de;
+            robj *val;
+
+            /* Don't add a SAVE job in queue if there is already
+             * a save in progress for the same key. */
+            if (op->type == REDIS_IO_SAVE && 
+                cacheScheduleIOGetFlags(op->db,op->key) & REDIS_IO_SAVEINPROG)
+            {
+                /* Move the operation at the end of the list of there
+                 * are other operations. Otherwise break, nothing to do
+                 * here. */
+                if (listLength(server.cache_io_queue) > 1) {
+                    listDelNode(server.cache_io_queue,ln);
+                    listAddNodeTail(server.cache_io_queue,op);
+                    continue;
+                } else {
+                    break;
+                }
+            }
+
+            redisLog(REDIS_DEBUG,"Creating IO %s Job for key %s",
+                op->type == REDIS_IO_LOAD ? "load" : "save", op->key->ptr);
+
+            if (op->type == REDIS_IO_LOAD) {
+                dsCreateIOJob(REDIS_IOJOB_LOAD,op->db,op->key,NULL);
+            } else {
+                /* Lookup the key, in order to put the current value in the IO
+                 * Job. Otherwise if the key does not exists we schedule a disk
+                 * store delete operation, setting the value to NULL. */
+                de = dictFind(op->db->dict,op->key->ptr);
+                if (de) {
+                    val = dictGetEntryVal(de);
+                } else {
+                    /* Setting the value to NULL tells the IO thread to delete
+                     * the key on disk. */
+                    val = NULL;
+                }
+                dsCreateIOJob(REDIS_IOJOB_SAVE,op->db,op->key,val);
+            }
+            /* Mark the operation as in progress. */
+            cacheScheduleIODelFlag(op->db,op->key,op->type);
+            cacheScheduleIOAddFlag(op->db,op->key,
+                (op->type == REDIS_IO_LOAD) ? REDIS_IO_LOADINPROG :
+                                              REDIS_IO_SAVEINPROG);
+            /* Finally remove the operation from the queue.
+             * But we'll have trace of it in the hash table. */
+            listDelNode(server.cache_io_queue,ln);
+            decrRefCount(op->key);
+            zfree(op);
+        } else {
+            break; /* too early */
+        }
+    }
+
+    /* Reclaim memory from the object cache */
+    while (server.ds_enabled && zmalloc_used_memory() >
+            server.cache_max_memory)
+    {
+        if (cacheFreeOneEntry() == REDIS_ERR) break;
+        /* FIXME: also free negative cache entries here. */
+    }
+}
+
+/* ========== Disk store cache - Blocking clients on missing keys =========== */
 
 /* This function makes the clinet 'c' waiting for the key 'key' to be loaded.
- * If there is not already a job loading the key, it is craeted.
- * The key is added to the io_keys list in the client structure, and also
+ * If the key is already in memory we don't need to block.
+ *
+ *   FIXME: we should try if it's actually better to suspend the client
+ *   accessing an object that is being saved, and awake it only when
+ *   the saving was completed.
+ *
+ * Otherwise if the key is not in memory, we block the client and start
+ * an IO Job to load it:
+ *
+ * the key is added to the io_keys list in the client structure, and also
  * in the hash table mapping swapped keys to waiting clients, that is,
  * server.io_waited_keys. */
 int waitForSwappedKey(redisClient *c, robj *key) {
     struct dictEntry *de;
-    robj *o;
     list *l;
 
-    /* If the key does not exist or is already in RAM we don't need to
-     * block the client at all. */
+    /* Return ASAP if the key is in memory */
     de = dictFind(c->db->dict,key->ptr);
-    if (de == NULL) return 0;
-    o = dictGetEntryVal(de);
-    if (o->storage == REDIS_VM_MEMORY) {
-        return 0;
-    } else if (o->storage == REDIS_VM_SWAPPING) {
-        /* We were swapping the key, undo it! */
-        vmCancelThreadedIOJob(o);
-        return 0;
-    }
+    if (de != NULL) return 0;
 
-    /* OK: the key is either swapped, or being loaded just now. */
+    /* Don't wait for keys we are sure are not on disk either */
+    if (!cacheKeyMayExist(c->db,key)) return 0;
 
     /* Add the key to the list of keys this client is waiting for.
      * This maps clients to keys they are waiting for. */
@@ -754,25 +789,8 @@ int waitForSwappedKey(redisClient *c, robj *key) {
     listAddNodeTail(l,c);
 
     /* Are we already loading the key from disk? If not create a job */
-    if (o->storage == REDIS_VM_SWAPPED) {
-        iojob *j;
-        vmpointer *vp = (vmpointer*)o;
-
-        o->storage = REDIS_VM_LOADING;
-        j = zmalloc(sizeof(*j));
-        j->type = REDIS_IOJOB_LOAD;
-        j->db = c->db;
-        j->id = (robj*)vp;
-        j->key = key;
-        incrRefCount(key);
-        j->page = vp->page;
-        j->val = NULL;
-        j->canceled = 0;
-        j->thread = (pthread_t) -1;
-        lockThreadedIO();
-        queueIOJob(j);
-        unlockThreadedIO();
-    }
+    if (de == NULL)
+        cacheScheduleIO(c->db,key,REDIS_IO_LOAD);
     return 1;
 }
 
@@ -850,7 +868,7 @@ int blockClientOnSwappedKeys(redisClient *c, struct redisCommand *cmd) {
     if (listLength(c->io_keys)) {
         c->flags |= REDIS_IO_WAIT;
         aeDeleteFileEvent(server.el,c->fd,AE_READABLE);
-        server.vm_blocked_clients++;
+        server.cache_blocked_clients++;
         return 1;
     } else {
         return 0;