ফাইল সিস্টেম ইমপ্লিমেন্টেশন ও জার্নালিং

# L41 -- জার্নালিং (write-ahead logging) সিমুলেশন, toy in-memory ফাইল সিস্টেম স্টেট

real_fs_state = {
    "directory": {},     # filename -> {"block": physical_block_num, "size": bytes}
    "data_blocks": {},    # block_num -> True (বরাদ্দকৃত) / অনুপস্থিত মানে ফ্রি
}
journal = []


def apply_op(op, state):
    category, key, value = op
    state[category][key] = value


def commit_transaction(operations, journal_log, state):
    """জার্নালে আগে লেখা (pending), তারপর real state-এ প্রয়োগ, শেষে committed চিহ্নিত।"""
    entry = {"id": len(journal_log), "operations": operations, "status": "pending"}
    journal_log.append(entry)
    for op in operations:
        apply_op(op, state)
    entry["status"] = "committed"
    return entry


def commit_transaction_but_crash_after(operations, journal_log, state, ops_before_crash):
    """একই প্রক্রিয়া, কিন্তু ops_before_crash সংখ্যক অপারেশনের পর 'ক্র্যাশ' হয়ে যায় --
    journal-এ এন্ট্রি থেকে যায় status='pending' অবস্থায়, real state আংশিক আপডেট হয়ে থমকে যায়।"""
    entry = {"id": len(journal_log), "operations": operations, "status": "pending"}
    journal_log.append(entry)
    for op in operations[:ops_before_crash]:
        apply_op(op, state)
    # <-- সিস্টেম ক্র্যাশ ঠিক এখানে -- বাকি অপারেশনগুলো প্রয়োগ হলো না, entry এখনও "pending"
    return entry


def find_orphan_blocks(state):
    """যেসব ডেটা ব্লক 'বরাদ্দকৃত' চিহ্নিত কিন্তু কোনো ডিরেক্টরি এন্ট্রি তাদের মালিক নয় --
    এটিই একটি বাস্তব ইনকনসিস্টেন্সির লক্ষণ (একটি পূর্ণাঙ্গ অপারেশনের বদলে আংশিক প্রয়োগের ফল)।"""
    referenced = {meta["block"] for meta in state["directory"].values()}
    allocated = {b for b, used in state["data_blocks"].items() if used}
    return allocated - referenced


def recover(journal_log, state):
    """journal স্ক্যান করে যেসব এন্ট্রি এখনও 'committed' নয় (ক্র্যাশের সময় অসম্পূর্ণ ছিল),
    তাদের সবগুলো অপারেশন পুনরায় (redo) প্রয়োগ করে সামঞ্জস্যপূর্ণ চূড়ান্ত অবস্থায় ফেরায়।"""
    recovered_ids = []
    for entry in journal_log:
        if entry["status"] != "committed":
            for op in entry["operations"]:
                apply_op(op, state)
            entry["status"] = "committed"
            recovered_ids.append(entry["id"])
    return recovered_ids


# --- ধাপ ১: একটি স্বাভাবিক, সম্পূর্ণ কমিট (ক্র্যাশ ছাড়াই) ---
commit_transaction(
    [("data_blocks", 3, True), ("directory", "readme.txt", {"block": 3, "size": 40})],
    journal, real_fs_state,
)
print("ধাপ ১ -- স্বাভাবিক কমিটের পর:")
print("  directory:", real_fs_state["directory"])
print("  data_blocks:", real_fs_state["data_blocks"])
print("  অনাথ (orphan) ব্লক:", find_orphan_blocks(real_fs_state))

# --- ধাপ ২: report.txt তৈরির মাঝপথে ক্র্যাশ -- ব্লক বরাদ্দ হলো, কিন্তু ডিরেক্টরি এন্ট্রি লেখা হলো না ---
report_ops = [("data_blocks", 7, True), ("directory", "report.txt", {"block": 7, "size": 120})]
commit_transaction_but_crash_after(report_ops, journal, real_fs_state, ops_before_crash=1)

print("\nধাপ ২ -- ক্র্যাশের পরের অবস্থা (রিবুটের ঠিক আগে):")
print("  directory:", real_fs_state["directory"])
print("  data_blocks:", real_fs_state["data_blocks"])
orphans_before = find_orphan_blocks(real_fs_state)
print("  অনাথ (orphan) ব্লক:", orphans_before, "<- ইনকনসিস্টেন্সি সনাক্ত: ব্লক 7 বরাদ্দ কিন্তু কোনো ফাইলের নয়")
assert orphans_before == {7}, "প্রত্যাশিত ইনকনসিস্টেন্সি তৈরি হয়নি!"

# --- ধাপ ৩: রিবুটের সময় recover() চলবে ---
recovered = recover(journal, real_fs_state)
print(f"\nধাপ ৩ -- recover() চলল -> পুনরুদ্ধার করা entry id: {recovered}")
print("  directory:", real_fs_state["directory"])
print("  data_blocks:", real_fs_state["data_blocks"])
orphans_after = find_orphan_blocks(real_fs_state)
print("  অনাথ (orphan) ব্লক:", orphans_after, "<- এখন সামঞ্জস্যপূর্ণ")
assert orphans_after == set(), "রিকভারির পরও ইনকনসিস্টেন্সি রয়ে গেছে!"

print("\n--- চূড়ান্ত journal অবস্থা ---")
for e in journal:
    print(f"  entry {e['id']}: status={e['status']}, ops={e['operations']}")