apply clang-tidy modernize-use-override
[folly.git] / folly / io / Compression.cpp
index c7c4c8f8dd05d22ce743094a9404db0b69eaddde..8dd19bc79ae80db4f05a64d20df4961a9b43e637 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright 2016 Facebook, Inc.
+ * Copyright 2017 Facebook, Inc.
  *
  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
  * you may not use this file except in compliance with the License.
@@ -19,6 +19,9 @@
 #if FOLLY_HAVE_LIBLZ4
 #include <lz4.h>
 #include <lz4hc.h>
+#if LZ4_VERSION_NUMBER >= 10301
+#include <lz4frame.h>
+#endif
 #endif
 
 #include <glog/logging.h>
 #endif
 
 #if FOLLY_HAVE_LIBZSTD
+#define ZSTD_STATIC_LINKING_ONLY
 #include <zstd.h>
 #endif
 
+#if FOLLY_HAVE_LIBBZ2
+#include <bzlib.h>
+#endif
+
+#include <folly/Bits.h>
 #include <folly/Conv.h>
 #include <folly/Memory.h>
 #include <folly/Portability.h>
 #include <folly/ScopeGuard.h>
 #include <folly/Varint.h>
 #include <folly/io/Cursor.h>
+#include <algorithm>
+#include <unordered_set>
 
 namespace folly { namespace io {
 
@@ -56,26 +67,39 @@ std::unique_ptr<IOBuf> Codec::compress(const IOBuf* data) {
   uint64_t len = data->computeChainDataLength();
   if (len == 0) {
     return IOBuf::create(0);
-  } else if (len > maxUncompressedLength()) {
+  }
+  if (len > maxUncompressedLength()) {
     throw std::runtime_error("Codec: uncompressed length too large");
   }
 
   return doCompress(data);
 }
 
-std::unique_ptr<IOBuf> Codec::uncompress(const IOBuf* data,
-                                         uint64_t uncompressedLength) {
-  if (uncompressedLength == UNKNOWN_UNCOMPRESSED_LENGTH) {
+std::string Codec::compress(const StringPiece data) {
+  const uint64_t len = data.size();
+  if (len == 0) {
+    return "";
+  }
+  if (len > maxUncompressedLength()) {
+    throw std::runtime_error("Codec: uncompressed length too large");
+  }
+
+  return doCompressString(data);
+}
+
+std::unique_ptr<IOBuf> Codec::uncompress(
+    const IOBuf* data,
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) {
+  if (!uncompressedLength) {
     if (needsUncompressedLength()) {
       throw std::invalid_argument("Codec: uncompressed length required");
     }
-  } else if (uncompressedLength > maxUncompressedLength()) {
+  } else if (*uncompressedLength > maxUncompressedLength()) {
     throw std::runtime_error("Codec: uncompressed length too large");
   }
 
   if (data->empty()) {
-    if (uncompressedLength != UNKNOWN_UNCOMPRESSED_LENGTH &&
-        uncompressedLength != 0) {
+    if (uncompressedLength.value_or(0) != 0) {
       throw std::runtime_error("Codec: invalid uncompressed length");
     }
     return IOBuf::create(0);
@@ -84,6 +108,27 @@ std::unique_ptr<IOBuf> Codec::uncompress(const IOBuf* data,
   return doUncompress(data, uncompressedLength);
 }
 
+std::string Codec::uncompress(
+    const StringPiece data,
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) {
+  if (!uncompressedLength) {
+    if (needsUncompressedLength()) {
+      throw std::invalid_argument("Codec: uncompressed length required");
+    }
+  } else if (*uncompressedLength > maxUncompressedLength()) {
+    throw std::runtime_error("Codec: uncompressed length too large");
+  }
+
+  if (data.empty()) {
+    if (uncompressedLength.value_or(0) != 0) {
+      throw std::runtime_error("Codec: invalid uncompressed length");
+    }
+    return "";
+  }
+
+  return doUncompressString(data, uncompressedLength);
+}
+
 bool Codec::needsUncompressedLength() const {
   return doNeedsUncompressedLength();
 }
@@ -100,6 +145,274 @@ uint64_t Codec::doMaxUncompressedLength() const {
   return UNLIMITED_UNCOMPRESSED_LENGTH;
 }
 
+std::vector<std::string> Codec::validPrefixes() const {
+  return {};
+}
+
+bool Codec::canUncompress(const IOBuf*, Optional<uint64_t>) const {
+  return false;
+}
+
+std::string Codec::doCompressString(const StringPiece data) {
+  const IOBuf inputBuffer{IOBuf::WRAP_BUFFER, data};
+  auto outputBuffer = doCompress(&inputBuffer);
+  std::string output;
+  output.reserve(outputBuffer->computeChainDataLength());
+  for (auto range : *outputBuffer) {
+    output.append(reinterpret_cast<const char*>(range.data()), range.size());
+  }
+  return output;
+}
+
+std::string Codec::doUncompressString(
+    const StringPiece data,
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) {
+  const IOBuf inputBuffer{IOBuf::WRAP_BUFFER, data};
+  auto outputBuffer = doUncompress(&inputBuffer, uncompressedLength);
+  std::string output;
+  output.reserve(outputBuffer->computeChainDataLength());
+  for (auto range : *outputBuffer) {
+    output.append(reinterpret_cast<const char*>(range.data()), range.size());
+  }
+  return output;
+}
+
+uint64_t Codec::maxCompressedLength(uint64_t uncompressedLength) const {
+  if (uncompressedLength == 0) {
+    return 0;
+  }
+  return doMaxCompressedLength(uncompressedLength);
+}
+
+Optional<uint64_t> Codec::getUncompressedLength(
+    const folly::IOBuf* data,
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) const {
+  auto const compressedLength = data->computeChainDataLength();
+  if (uncompressedLength == uint64_t(0) || compressedLength == 0) {
+    if (uncompressedLength.value_or(0) != 0 || compressedLength != 0) {
+      throw std::runtime_error("Invalid uncompressed length");
+    }
+    return 0;
+  }
+  return doGetUncompressedLength(data, uncompressedLength);
+}
+
+Optional<uint64_t> Codec::doGetUncompressedLength(
+    const folly::IOBuf*,
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) const {
+  return uncompressedLength;
+}
+
+bool StreamCodec::needsDataLength() const {
+  return doNeedsDataLength();
+}
+
+bool StreamCodec::doNeedsDataLength() const {
+  return false;
+}
+
+void StreamCodec::assertStateIs(State expected) const {
+  if (state_ != expected) {
+    throw std::logic_error(folly::to<std::string>(
+        "Codec: state is ", state_, "; expected state ", expected));
+  }
+}
+
+void StreamCodec::resetStream(Optional<uint64_t> uncompressedLength) {
+  state_ = State::RESET;
+  uncompressedLength_ = uncompressedLength;
+  doResetStream();
+}
+
+bool StreamCodec::compressStream(
+    ByteRange& input,
+    MutableByteRange& output,
+    StreamCodec::FlushOp flushOp) {
+  if (state_ == State::RESET && input.empty()) {
+    if (flushOp == StreamCodec::FlushOp::NONE) {
+      return false;
+    }
+    if (flushOp == StreamCodec::FlushOp::END &&
+        uncompressedLength().value_or(0) != 0) {
+      throw std::runtime_error("Codec: invalid uncompressed length");
+    }
+    return true;
+  }
+  if (state_ == State::RESET && !input.empty() &&
+      uncompressedLength() == uint64_t(0)) {
+    throw std::runtime_error("Codec: invalid uncompressed length");
+  }
+  // Handle input state transitions
+  switch (flushOp) {
+    case StreamCodec::FlushOp::NONE:
+      if (state_ == State::RESET) {
+        state_ = State::COMPRESS;
+      }
+      assertStateIs(State::COMPRESS);
+      break;
+    case StreamCodec::FlushOp::FLUSH:
+      if (state_ == State::RESET || state_ == State::COMPRESS) {
+        state_ = State::COMPRESS_FLUSH;
+      }
+      assertStateIs(State::COMPRESS_FLUSH);
+      break;
+    case StreamCodec::FlushOp::END:
+      if (state_ == State::RESET || state_ == State::COMPRESS) {
+        state_ = State::COMPRESS_END;
+      }
+      assertStateIs(State::COMPRESS_END);
+      break;
+  }
+  bool const done = doCompressStream(input, output, flushOp);
+  // Handle output state transitions
+  if (done) {
+    if (state_ == State::COMPRESS_FLUSH) {
+      state_ = State::COMPRESS;
+    } else if (state_ == State::COMPRESS_END) {
+      state_ = State::END;
+    }
+    // Check internal invariants
+    DCHECK(input.empty());
+    DCHECK(flushOp != StreamCodec::FlushOp::NONE);
+  }
+  return done;
+}
+
+bool StreamCodec::uncompressStream(
+    ByteRange& input,
+    MutableByteRange& output,
+    StreamCodec::FlushOp flushOp) {
+  if (state_ == State::RESET && input.empty()) {
+    if (uncompressedLength().value_or(0) == 0) {
+      return true;
+    }
+    return false;
+  }
+  // Handle input state transitions
+  if (state_ == State::RESET) {
+    state_ = State::UNCOMPRESS;
+  }
+  assertStateIs(State::UNCOMPRESS);
+  bool const done = doUncompressStream(input, output, flushOp);
+  // Handle output state transitions
+  if (done) {
+    state_ = State::END;
+  }
+  return done;
+}
+
+static std::unique_ptr<IOBuf> addOutputBuffer(
+    MutableByteRange& output,
+    uint64_t size) {
+  DCHECK(output.empty());
+  auto buffer = IOBuf::create(size);
+  buffer->append(buffer->capacity());
+  output = {buffer->writableData(), buffer->length()};
+  return buffer;
+}
+
+std::unique_ptr<IOBuf> StreamCodec::doCompress(IOBuf const* data) {
+  uint64_t const uncompressedLength = data->computeChainDataLength();
+  resetStream(uncompressedLength);
+  uint64_t const maxCompressedLen = maxCompressedLength(uncompressedLength);
+
+  auto constexpr kMaxSingleStepLength = uint64_t(64) << 20; // 64 MB
+  auto constexpr kDefaultBufferLength = uint64_t(4) << 20; // 4 MB
+
+  MutableByteRange output;
+  auto buffer = addOutputBuffer(
+      output,
+      maxCompressedLen <= kMaxSingleStepLength ? maxCompressedLen
+                                               : kDefaultBufferLength);
+
+  // Compress the entire IOBuf chain into the IOBuf chain pointed to by buffer
+  IOBuf const* current = data;
+  ByteRange input{current->data(), current->length()};
+  StreamCodec::FlushOp flushOp = StreamCodec::FlushOp::NONE;
+  for (;;) {
+    while (input.empty() && current->next() != data) {
+      current = current->next();
+      input = {current->data(), current->length()};
+    }
+    if (current->next() == data) {
+      // This is the last input buffer so end the stream
+      flushOp = StreamCodec::FlushOp::END;
+    }
+    if (output.empty()) {
+      buffer->prependChain(addOutputBuffer(output, kDefaultBufferLength));
+    }
+    bool const done = compressStream(input, output, flushOp);
+    if (done) {
+      DCHECK(input.empty());
+      DCHECK(flushOp == StreamCodec::FlushOp::END);
+      DCHECK_EQ(current->next(), data);
+      break;
+    }
+  }
+  buffer->prev()->trimEnd(output.size());
+  return buffer;
+}
+
+static uint64_t computeBufferLength(
+    uint64_t const compressedLength,
+    uint64_t const blockSize) {
+  uint64_t constexpr kMaxBufferLength = uint64_t(4) << 20; // 4 MiB
+  uint64_t const goodBufferSize = 4 * std::max(blockSize, compressedLength);
+  return std::min(goodBufferSize, kMaxBufferLength);
+}
+
+std::unique_ptr<IOBuf> StreamCodec::doUncompress(
+    IOBuf const* data,
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) {
+  auto constexpr kMaxSingleStepLength = uint64_t(64) << 20; // 64 MB
+  auto constexpr kBlockSize = uint64_t(128) << 10;
+  auto const defaultBufferLength =
+      computeBufferLength(data->computeChainDataLength(), kBlockSize);
+
+  uncompressedLength = getUncompressedLength(data, uncompressedLength);
+  resetStream(uncompressedLength);
+
+  MutableByteRange output;
+  auto buffer = addOutputBuffer(
+      output,
+      (uncompressedLength && *uncompressedLength <= kMaxSingleStepLength
+           ? *uncompressedLength
+           : defaultBufferLength));
+
+  // Uncompress the entire IOBuf chain into the IOBuf chain pointed to by buffer
+  IOBuf const* current = data;
+  ByteRange input{current->data(), current->length()};
+  StreamCodec::FlushOp flushOp = StreamCodec::FlushOp::NONE;
+  for (;;) {
+    while (input.empty() && current->next() != data) {
+      current = current->next();
+      input = {current->data(), current->length()};
+    }
+    if (current->next() == data) {
+      // Tell the uncompressor there is no more input (it may optimize)
+      flushOp = StreamCodec::FlushOp::END;
+    }
+    if (output.empty()) {
+      buffer->prependChain(addOutputBuffer(output, defaultBufferLength));
+    }
+    bool const done = uncompressStream(input, output, flushOp);
+    if (done) {
+      break;
+    }
+  }
+  if (!input.empty()) {
+    throw std::runtime_error("Codec: Junk after end of data");
+  }
+
+  buffer->prev()->trimEnd(output.size());
+  if (uncompressedLength &&
+      *uncompressedLength != buffer->computeChainDataLength()) {
+    throw std::runtime_error("Codec: invalid uncompressed length");
+  }
+
+  return buffer;
+}
+
 namespace {
 
 /**
@@ -111,14 +424,15 @@ class NoCompressionCodec final : public Codec {
   explicit NoCompressionCodec(int level, CodecType type);
 
  private:
+  uint64_t doMaxCompressedLength(uint64_t uncompressedLength) const override;
   std::unique_ptr<IOBuf> doCompress(const IOBuf* data) override;
   std::unique_ptr<IOBuf> doUncompress(
       const IOBuf* data,
-      uint64_t uncompressedLength) override;
+      Optional<uint64_t> uncompressedLength) override;
 };
 
 std::unique_ptr<Codec> NoCompressionCodec::create(int level, CodecType type) {
-  return make_unique<NoCompressionCodec>(level, type);
+  return std::make_unique<NoCompressionCodec>(level, type);
 }
 
 NoCompressionCodec::NoCompressionCodec(int level, CodecType type)
@@ -136,6 +450,11 @@ NoCompressionCodec::NoCompressionCodec(int level, CodecType type)
   }
 }
 
+uint64_t NoCompressionCodec::doMaxCompressedLength(
+    uint64_t uncompressedLength) const {
+  return uncompressedLength;
+}
+
 std::unique_ptr<IOBuf> NoCompressionCodec::doCompress(
     const IOBuf* data) {
   return data->clone();
@@ -143,11 +462,11 @@ std::unique_ptr<IOBuf> NoCompressionCodec::doCompress(
 
 std::unique_ptr<IOBuf> NoCompressionCodec::doUncompress(
     const IOBuf* data,
-    uint64_t uncompressedLength) {
-  if (uncompressedLength != UNKNOWN_UNCOMPRESSED_LENGTH &&
-      data->computeChainDataLength() != uncompressedLength) {
-    throw std::runtime_error(to<std::string>(
-        "NoCompressionCodec: invalid uncompressed length"));
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) {
+  if (uncompressedLength &&
+      data->computeChainDataLength() != *uncompressedLength) {
+    throw std::runtime_error(
+        to<std::string>("NoCompressionCodec: invalid uncompressed length"));
   }
   return data->clone();
 }
@@ -181,6 +500,39 @@ inline uint64_t decodeVarintFromCursor(folly::io::Cursor& cursor) {
 
 #endif  // FOLLY_HAVE_LIBLZ4 || FOLLY_HAVE_LIBLZMA
 
+namespace {
+/**
+ * Reads sizeof(T) bytes, and returns false if not enough bytes are available.
+ * Returns true if the first n bytes are equal to prefix when interpreted as
+ * a little endian T.
+ */
+template <typename T>
+typename std::enable_if<std::is_unsigned<T>::value, bool>::type
+dataStartsWithLE(const IOBuf* data, T prefix, uint64_t n = sizeof(T)) {
+  DCHECK_GT(n, 0);
+  DCHECK_LE(n, sizeof(T));
+  T value;
+  Cursor cursor{data};
+  if (!cursor.tryReadLE(value)) {
+    return false;
+  }
+  const T mask = n == sizeof(T) ? T(-1) : (T(1) << (8 * n)) - 1;
+  return prefix == (value & mask);
+}
+
+template <typename T>
+typename std::enable_if<std::is_arithmetic<T>::value, std::string>::type
+prefixToStringLE(T prefix, uint64_t n = sizeof(T)) {
+  DCHECK_GT(n, 0);
+  DCHECK_LE(n, sizeof(T));
+  prefix = Endian::little(prefix);
+  std::string result;
+  result.resize(n);
+  memcpy(&result[0], &prefix, n);
+  return result;
+}
+} // namespace
+
 #if FOLLY_HAVE_LIBLZ4
 
 /**
@@ -194,19 +546,20 @@ class LZ4Codec final : public Codec {
  private:
   bool doNeedsUncompressedLength() const override;
   uint64_t doMaxUncompressedLength() const override;
+  uint64_t doMaxCompressedLength(uint64_t uncompressedLength) const override;
 
   bool encodeSize() const { return type() == CodecType::LZ4_VARINT_SIZE; }
 
   std::unique_ptr<IOBuf> doCompress(const IOBuf* data) override;
   std::unique_ptr<IOBuf> doUncompress(
       const IOBuf* data,
-      uint64_t uncompressedLength) override;
+      Optional<uint64_t> uncompressedLength) override;
 
   bool highCompression_;
 };
 
 std::unique_ptr<Codec> LZ4Codec::create(int level, CodecType type) {
-  return make_unique<LZ4Codec>(level, type);
+  return std::make_unique<LZ4Codec>(level, type);
 }
 
 LZ4Codec::LZ4Codec(int level, CodecType type) : Codec(type) {
@@ -243,36 +596,41 @@ uint64_t LZ4Codec::doMaxUncompressedLength() const {
   return LZ4_MAX_INPUT_SIZE;
 }
 
+uint64_t LZ4Codec::doMaxCompressedLength(uint64_t uncompressedLength) const {
+  return LZ4_compressBound(uncompressedLength) +
+      (encodeSize() ? kMaxVarintLength64 : 0);
+}
+
 std::unique_ptr<IOBuf> LZ4Codec::doCompress(const IOBuf* data) {
-  std::unique_ptr<IOBuf> clone;
+  IOBuf clone;
   if (data->isChained()) {
     // LZ4 doesn't support streaming, so we have to coalesce
-    clone = data->clone();
-    clone->coalesce();
-    data = clone.get();
+    clone = data->cloneCoalescedAsValue();
+    data = &clone;
   }
 
-  uint32_t extraSize = encodeSize() ? kMaxVarintLength64 : 0;
-  auto out = IOBuf::create(extraSize + LZ4_compressBound(data->length()));
+  auto out = IOBuf::create(maxCompressedLength(data->length()));
   if (encodeSize()) {
     encodeVarintToIOBuf(data->length(), out.get());
   }
 
   int n;
+  auto input = reinterpret_cast<const char*>(data->data());
+  auto output = reinterpret_cast<char*>(out->writableTail());
+  const auto inputLength = data->length();
+#if LZ4_VERSION_NUMBER >= 10700
+  if (highCompression_) {
+    n = LZ4_compress_HC(input, output, inputLength, out->tailroom(), 0);
+  } else {
+    n = LZ4_compress_default(input, output, inputLength, out->tailroom());
+  }
+#else
   if (highCompression_) {
-    n = LZ4_compress_HC(
-        reinterpret_cast<const char*>(data->data()),
-        reinterpret_cast<char*>(out->writableTail()),
-        data->length(),
-        out->tailroom(),
-        0);
+    n = LZ4_compressHC(input, output, inputLength);
   } else {
-    n = LZ4_compress_default(
-        reinterpret_cast<const char*>(data->data()),
-        reinterpret_cast<char*>(out->writableTail()),
-        data->length(),
-        out->tailroom());
+    n = LZ4_compress(input, output, inputLength);
   }
+#endif
 
   CHECK_GE(n, 0);
   CHECK_LE(n, out->capacity());
@@ -283,29 +641,26 @@ std::unique_ptr<IOBuf> LZ4Codec::doCompress(const IOBuf* data) {
 
 std::unique_ptr<IOBuf> LZ4Codec::doUncompress(
     const IOBuf* data,
-    uint64_t uncompressedLength) {
-  std::unique_ptr<IOBuf> clone;
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) {
+  IOBuf clone;
   if (data->isChained()) {
     // LZ4 doesn't support streaming, so we have to coalesce
-    clone = data->clone();
-    clone->coalesce();
-    data = clone.get();
+    clone = data->cloneCoalescedAsValue();
+    data = &clone;
   }
 
   folly::io::Cursor cursor(data);
   uint64_t actualUncompressedLength;
   if (encodeSize()) {
     actualUncompressedLength = decodeVarintFromCursor(cursor);
-    if (uncompressedLength != UNKNOWN_UNCOMPRESSED_LENGTH &&
-        uncompressedLength != actualUncompressedLength) {
+    if (uncompressedLength && *uncompressedLength != actualUncompressedLength) {
       throw std::runtime_error("LZ4Codec: invalid uncompressed length");
     }
   } else {
-    actualUncompressedLength = uncompressedLength;
-    if (actualUncompressedLength == UNKNOWN_UNCOMPRESSED_LENGTH ||
-        actualUncompressedLength > maxUncompressedLength()) {
-      throw std::runtime_error("LZ4Codec: invalid uncompressed length");
-    }
+    // Invariants
+    DCHECK(uncompressedLength.hasValue());
+    DCHECK(*uncompressedLength <= maxUncompressedLength());
+    actualUncompressedLength = *uncompressedLength;
   }
 
   auto sp = StringPiece{cursor.peekBytes()};
@@ -324,7 +679,187 @@ std::unique_ptr<IOBuf> LZ4Codec::doUncompress(
   return out;
 }
 
-#endif  // FOLLY_HAVE_LIBLZ4
+#if LZ4_VERSION_NUMBER >= 10301
+
+class LZ4FrameCodec final : public Codec {
+ public:
+  static std::unique_ptr<Codec> create(int level, CodecType type);
+  explicit LZ4FrameCodec(int level, CodecType type);
+  ~LZ4FrameCodec() override;
+
+  std::vector<std::string> validPrefixes() const override;
+  bool canUncompress(const IOBuf* data, Optional<uint64_t> uncompressedLength)
+      const override;
+
+ private:
+  uint64_t doMaxCompressedLength(uint64_t uncompressedLength) const override;
+
+  std::unique_ptr<IOBuf> doCompress(const IOBuf* data) override;
+  std::unique_ptr<IOBuf> doUncompress(
+      const IOBuf* data,
+      Optional<uint64_t> uncompressedLength) override;
+
+  // Reset the dctx_ if it is dirty or null.
+  void resetDCtx();
+
+  int level_;
+  LZ4F_decompressionContext_t dctx_{nullptr};
+  bool dirty_{false};
+};
+
+/* static */ std::unique_ptr<Codec> LZ4FrameCodec::create(
+    int level,
+    CodecType type) {
+  return std::make_unique<LZ4FrameCodec>(level, type);
+}
+
+static constexpr uint32_t kLZ4FrameMagicLE = 0x184D2204;
+
+std::vector<std::string> LZ4FrameCodec::validPrefixes() const {
+  return {prefixToStringLE(kLZ4FrameMagicLE)};
+}
+
+bool LZ4FrameCodec::canUncompress(const IOBuf* data, Optional<uint64_t>) const {
+  return dataStartsWithLE(data, kLZ4FrameMagicLE);
+}
+
+uint64_t LZ4FrameCodec::doMaxCompressedLength(
+    uint64_t uncompressedLength) const {
+  LZ4F_preferences_t prefs{};
+  prefs.compressionLevel = level_;
+  prefs.frameInfo.contentSize = uncompressedLength;
+  return LZ4F_compressFrameBound(uncompressedLength, &prefs);
+}
+
+static size_t lz4FrameThrowOnError(size_t code) {
+  if (LZ4F_isError(code)) {
+    throw std::runtime_error(
+        to<std::string>("LZ4Frame error: ", LZ4F_getErrorName(code)));
+  }
+  return code;
+}
+
+void LZ4FrameCodec::resetDCtx() {
+  if (dctx_ && !dirty_) {
+    return;
+  }
+  if (dctx_) {
+    LZ4F_freeDecompressionContext(dctx_);
+  }
+  lz4FrameThrowOnError(LZ4F_createDecompressionContext(&dctx_, 100));
+  dirty_ = false;
+}
+
+LZ4FrameCodec::LZ4FrameCodec(int level, CodecType type) : Codec(type) {
+  DCHECK(type == CodecType::LZ4_FRAME);
+  switch (level) {
+    case COMPRESSION_LEVEL_FASTEST:
+    case COMPRESSION_LEVEL_DEFAULT:
+      level_ = 0;
+      break;
+    case COMPRESSION_LEVEL_BEST:
+      level_ = 16;
+      break;
+    default:
+      level_ = level;
+      break;
+  }
+}
+
+LZ4FrameCodec::~LZ4FrameCodec() {
+  if (dctx_) {
+    LZ4F_freeDecompressionContext(dctx_);
+  }
+}
+
+std::unique_ptr<IOBuf> LZ4FrameCodec::doCompress(const IOBuf* data) {
+  // LZ4 Frame compression doesn't support streaming so we have to coalesce
+  IOBuf clone;
+  if (data->isChained()) {
+    clone = data->cloneCoalescedAsValue();
+    data = &clone;
+  }
+  // Set preferences
+  const auto uncompressedLength = data->length();
+  LZ4F_preferences_t prefs{};
+  prefs.compressionLevel = level_;
+  prefs.frameInfo.contentSize = uncompressedLength;
+  // Compress
+  auto buf = IOBuf::create(maxCompressedLength(uncompressedLength));
+  const size_t written = lz4FrameThrowOnError(LZ4F_compressFrame(
+      buf->writableTail(),
+      buf->tailroom(),
+      data->data(),
+      data->length(),
+      &prefs));
+  buf->append(written);
+  return buf;
+}
+
+std::unique_ptr<IOBuf> LZ4FrameCodec::doUncompress(
+    const IOBuf* data,
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) {
+  // Reset the dctx if any errors have occurred
+  resetDCtx();
+  // Coalesce the data
+  ByteRange in = *data->begin();
+  IOBuf clone;
+  if (data->isChained()) {
+    clone = data->cloneCoalescedAsValue();
+    in = clone.coalesce();
+  }
+  data = nullptr;
+  // Select decompression options
+  LZ4F_decompressOptions_t options;
+  options.stableDst = 1;
+  // Select blockSize and growthSize for the IOBufQueue
+  IOBufQueue queue(IOBufQueue::cacheChainLength());
+  auto blockSize = uint64_t{64} << 10;
+  auto growthSize = uint64_t{4} << 20;
+  if (uncompressedLength) {
+    // Allocate uncompressedLength in one chunk (up to 64 MB)
+    const auto allocateSize = std::min(*uncompressedLength, uint64_t{64} << 20);
+    queue.preallocate(allocateSize, allocateSize);
+    blockSize = std::min(*uncompressedLength, blockSize);
+    growthSize = std::min(*uncompressedLength, growthSize);
+  } else {
+    // Reduce growthSize for small data
+    const auto guessUncompressedLen =
+        4 * std::max<uint64_t>(blockSize, in.size());
+    growthSize = std::min(guessUncompressedLen, growthSize);
+  }
+  // Once LZ4_decompress() is called, the dctx_ cannot be reused until it
+  // returns 0
+  dirty_ = true;
+  // Decompress until the frame is over
+  size_t code = 0;
+  do {
+    // Allocate enough space to decompress at least a block
+    void* out;
+    size_t outSize;
+    std::tie(out, outSize) = queue.preallocate(blockSize, growthSize);
+    // Decompress
+    size_t inSize = in.size();
+    code = lz4FrameThrowOnError(
+        LZ4F_decompress(dctx_, out, &outSize, in.data(), &inSize, &options));
+    if (in.empty() && outSize == 0 && code != 0) {
+      // We passed no input, no output was produced, and the frame isn't over
+      // No more forward progress is possible
+      throw std::runtime_error("LZ4Frame error: Incomplete frame");
+    }
+    in.uncheckedAdvance(inSize);
+    queue.postallocate(outSize);
+  } while (code != 0);
+  // At this point the decompression context can be reused
+  dirty_ = false;
+  if (uncompressedLength && queue.chainLength() != *uncompressedLength) {
+    throw std::runtime_error("LZ4Frame error: Invalid uncompressedLength");
+  }
+  return queue.move();
+}
+
+#endif // LZ4_VERSION_NUMBER >= 10301
+#endif // FOLLY_HAVE_LIBLZ4
 
 #if FOLLY_HAVE_LIBSNAPPY
 
@@ -374,14 +909,15 @@ class SnappyCodec final : public Codec {
 
  private:
   uint64_t doMaxUncompressedLength() const override;
+  uint64_t doMaxCompressedLength(uint64_t uncompressedLength) const override;
   std::unique_ptr<IOBuf> doCompress(const IOBuf* data) override;
   std::unique_ptr<IOBuf> doUncompress(
       const IOBuf* data,
-      uint64_t uncompressedLength) override;
+      Optional<uint64_t> uncompressedLength) override;
 };
 
 std::unique_ptr<Codec> SnappyCodec::create(int level, CodecType type) {
-  return make_unique<SnappyCodec>(level, type);
+  return std::make_unique<SnappyCodec>(level, type);
 }
 
 SnappyCodec::SnappyCodec(int level, CodecType type) : Codec(type) {
@@ -403,10 +939,13 @@ uint64_t SnappyCodec::doMaxUncompressedLength() const {
   return std::numeric_limits<uint32_t>::max();
 }
 
+uint64_t SnappyCodec::doMaxCompressedLength(uint64_t uncompressedLength) const {
+  return snappy::MaxCompressedLength(uncompressedLength);
+}
+
 std::unique_ptr<IOBuf> SnappyCodec::doCompress(const IOBuf* data) {
   IOBufSnappySource source(data);
-  auto out =
-    IOBuf::create(snappy::MaxCompressedLength(source.Available()));
+  auto out = IOBuf::create(maxCompressedLength(source.Available()));
 
   snappy::UncheckedByteArraySink sink(reinterpret_cast<char*>(
       out->writableTail()));
@@ -418,8 +957,9 @@ std::unique_ptr<IOBuf> SnappyCodec::doCompress(const IOBuf* data) {
   return out;
 }
 
-std::unique_ptr<IOBuf> SnappyCodec::doUncompress(const IOBuf* data,
-                                                 uint64_t uncompressedLength) {
+std::unique_ptr<IOBuf> SnappyCodec::doUncompress(
+    const IOBuf* data,
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) {
   uint32_t actualUncompressedLength = 0;
 
   {
@@ -427,8 +967,7 @@ std::unique_ptr<IOBuf> SnappyCodec::doUncompress(const IOBuf* data,
     if (!snappy::GetUncompressedLength(&source, &actualUncompressedLength)) {
       throw std::runtime_error("snappy::GetUncompressedLength failed");
     }
-    if (uncompressedLength != UNKNOWN_UNCOMPRESSED_LENGTH &&
-        uncompressedLength != actualUncompressedLength) {
+    if (uncompressedLength && *uncompressedLength != actualUncompressedLength) {
       throw std::runtime_error("snappy: invalid uncompressed length");
     }
   }
@@ -453,93 +992,162 @@ std::unique_ptr<IOBuf> SnappyCodec::doUncompress(const IOBuf* data,
 /**
  * Zlib codec
  */
-class ZlibCodec final : public Codec {
+class ZlibStreamCodec final : public StreamCodec {
  public:
-  static std::unique_ptr<Codec> create(int level, CodecType type);
-  explicit ZlibCodec(int level, CodecType type);
-
- private:
-  std::unique_ptr<IOBuf> doCompress(const IOBuf* data) override;
-  std::unique_ptr<IOBuf> doUncompress(
-      const IOBuf* data,
-      uint64_t uncompressedLength) override;
+  static std::unique_ptr<Codec> createCodec(int level, CodecType type);
+  static std::unique_ptr<StreamCodec> createStream(int level, CodecType type);
+  explicit ZlibStreamCodec(int level, CodecType type);
+  ~ZlibStreamCodec() override;
 
-  std::unique_ptr<IOBuf> addOutputBuffer(z_stream* stream, uint32_t length);
-  bool doInflate(z_stream* stream, IOBuf* head, uint32_t bufferLength);
+  std::vector<std::string> validPrefixes() const override;
+  bool canUncompress(const IOBuf* data, Optional<uint64_t> uncompressedLength)
+      const override;
 
+ private:
+  uint64_t doMaxCompressedLength(uint64_t uncompressedLength) const override;
+
+  void doResetStream() override;
+  bool doCompressStream(
+      ByteRange& input,
+      MutableByteRange& output,
+      StreamCodec::FlushOp flush) override;
+  bool doUncompressStream(
+      ByteRange& input,
+      MutableByteRange& output,
+      StreamCodec::FlushOp flush) override;
+
+  void resetDeflateStream();
+  void resetInflateStream();
+
+  Optional<z_stream> deflateStream_{};
+  Optional<z_stream> inflateStream_{};
   int level_;
+  bool needReset_{true};
 };
 
-std::unique_ptr<Codec> ZlibCodec::create(int level, CodecType type) {
-  return make_unique<ZlibCodec>(level, type);
+static constexpr uint16_t kGZIPMagicLE = 0x8B1F;
+
+std::vector<std::string> ZlibStreamCodec::validPrefixes() const {
+  if (type() == CodecType::ZLIB) {
+    // Zlib streams start with a 2 byte header.
+    //
+    //   0   1
+    // +---+---+
+    // |CMF|FLG|
+    // +---+---+
+    //
+    // We won't restrict the values of any sub-fields except as described below.
+    //
+    // The lowest 4 bits of CMF is the compression method (CM).
+    // CM == 0x8 is the deflate compression method, which is currently the only
+    // supported compression method, so any valid prefix must have CM == 0x8.
+    //
+    // The lowest 5 bits of FLG is FCHECK.
+    // FCHECK must be such that the two header bytes are a multiple of 31 when
+    // interpreted as a big endian 16-bit number.
+    std::vector<std::string> result;
+    // 16 values for the first byte, 8 values for the second byte.
+    // There are also 4 combinations where both 0x00 and 0x1F work as FCHECK.
+    result.reserve(132);
+    // Select all values for the CMF byte that use the deflate algorithm 0x8.
+    for (uint32_t first = 0x0800; first <= 0xF800; first += 0x1000) {
+      // Select all values for the FLG, but leave FCHECK as 0 since it's fixed.
+      for (uint32_t second = 0x00; second <= 0xE0; second += 0x20) {
+        uint16_t prefix = first | second;
+        // Compute FCHECK.
+        prefix += 31 - (prefix % 31);
+        result.push_back(prefixToStringLE(Endian::big(prefix)));
+        // zlib won't produce this, but it is a valid prefix.
+        if ((prefix & 0x1F) == 31) {
+          prefix -= 31;
+          result.push_back(prefixToStringLE(Endian::big(prefix)));
+        }
+      }
+    }
+    return result;
+  } else {
+    // The gzip frame starts with 2 magic bytes.
+    return {prefixToStringLE(kGZIPMagicLE)};
+  }
 }
 
-ZlibCodec::ZlibCodec(int level, CodecType type) : Codec(type) {
-  DCHECK(type == CodecType::ZLIB || type == CodecType::GZIP);
-  switch (level) {
-  case COMPRESSION_LEVEL_FASTEST:
-    level = 1;
-    break;
-  case COMPRESSION_LEVEL_DEFAULT:
-    level = Z_DEFAULT_COMPRESSION;
-    break;
-  case COMPRESSION_LEVEL_BEST:
-    level = 9;
-    break;
-  }
-  if (level != Z_DEFAULT_COMPRESSION && (level < 0 || level > 9)) {
-    throw std::invalid_argument(to<std::string>(
-        "ZlibCodec: invalid level: ", level));
+bool ZlibStreamCodec::canUncompress(const IOBuf* data, Optional<uint64_t>)
+    const {
+  if (type() == CodecType::ZLIB) {
+    uint16_t value;
+    Cursor cursor{data};
+    if (!cursor.tryReadBE(value)) {
+      return false;
+    }
+    // zlib compressed if using deflate and is a multiple of 31.
+    return (value & 0x0F00) == 0x0800 && value % 31 == 0;
+  } else {
+    return dataStartsWithLE(data, kGZIPMagicLE);
   }
-  level_ = level;
 }
 
-std::unique_ptr<IOBuf> ZlibCodec::addOutputBuffer(z_stream* stream,
-                                                  uint32_t length) {
-  CHECK_EQ(stream->avail_out, 0);
-
-  auto buf = IOBuf::create(length);
-  buf->append(length);
+uint64_t ZlibStreamCodec::doMaxCompressedLength(
+    uint64_t uncompressedLength) const {
+  return deflateBound(nullptr, uncompressedLength);
+}
 
-  stream->next_out = buf->writableData();
-  stream->avail_out = buf->length();
+std::unique_ptr<Codec> ZlibStreamCodec::createCodec(int level, CodecType type) {
+  return std::make_unique<ZlibStreamCodec>(level, type);
+}
 
-  return buf;
+std::unique_ptr<StreamCodec> ZlibStreamCodec::createStream(
+    int level,
+    CodecType type) {
+  return std::make_unique<ZlibStreamCodec>(level, type);
 }
 
-bool ZlibCodec::doInflate(z_stream* stream,
-                          IOBuf* head,
-                          uint32_t bufferLength) {
-  if (stream->avail_out == 0) {
-    head->prependChain(addOutputBuffer(stream, bufferLength));
+ZlibStreamCodec::ZlibStreamCodec(int level, CodecType type)
+    : StreamCodec(type) {
+  DCHECK(type == CodecType::ZLIB || type == CodecType::GZIP);
+  switch (level) {
+    case COMPRESSION_LEVEL_FASTEST:
+      level = 1;
+      break;
+    case COMPRESSION_LEVEL_DEFAULT:
+      level = Z_DEFAULT_COMPRESSION;
+      break;
+    case COMPRESSION_LEVEL_BEST:
+      level = 9;
+      break;
   }
-
-  int rc = inflate(stream, Z_NO_FLUSH);
-
-  switch (rc) {
-  case Z_OK:
-    break;
-  case Z_STREAM_END:
-    return true;
-  case Z_BUF_ERROR:
-  case Z_NEED_DICT:
-  case Z_DATA_ERROR:
-  case Z_MEM_ERROR:
-    throw std::runtime_error(to<std::string>(
-        "ZlibCodec: inflate error: ", rc, ": ", stream->msg));
-  default:
-    CHECK(false) << rc << ": " << stream->msg;
+  if (level != Z_DEFAULT_COMPRESSION && (level < 0 || level > 9)) {
+    throw std::invalid_argument(
+        to<std::string>("ZlibStreamCodec: invalid level: ", level));
   }
+  level_ = level;
+}
 
-  return false;
+ZlibStreamCodec::~ZlibStreamCodec() {
+  if (deflateStream_) {
+    deflateEnd(deflateStream_.get_pointer());
+    deflateStream_.clear();
+  }
+  if (inflateStream_) {
+    inflateEnd(inflateStream_.get_pointer());
+    inflateStream_.clear();
+  }
 }
 
-std::unique_ptr<IOBuf> ZlibCodec::doCompress(const IOBuf* data) {
-  z_stream stream;
-  stream.zalloc = nullptr;
-  stream.zfree = nullptr;
-  stream.opaque = nullptr;
+void ZlibStreamCodec::doResetStream() {
+  needReset_ = true;
+}
 
+void ZlibStreamCodec::resetDeflateStream() {
+  if (deflateStream_) {
+    int const rc = deflateReset(deflateStream_.get_pointer());
+    if (rc != Z_OK) {
+      deflateStream_.clear();
+      throw std::runtime_error(
+          to<std::string>("ZlibStreamCodec: deflateReset error: ", rc));
+    }
+    return;
+  }
+  deflateStream_ = z_stream{};
   // Using deflateInit2() to support gzip.  "The windowBits parameter is the
   // base two logarithm of the maximum window size (...) The default value is
   // 15 (...) Add 16 to windowBits to write a simple gzip header and trailer
@@ -547,166 +1155,132 @@ std::unique_ptr<IOBuf> ZlibCodec::doCompress(const IOBuf* data) {
   // will have no file name, no extra data, no comment, no modification time
   // (set to zero), no header crc, and the operating system will be set to 255
   // (unknown)."
-  int windowBits = 15 + (type() == CodecType::GZIP ? 16 : 0);
+  int const windowBits = 15 + (type() == CodecType::GZIP ? 16 : 0);
   // All other parameters (method, memLevel, strategy) get default values from
   // the zlib manual.
-  int rc = deflateInit2(&stream,
-                        level_,
-                        Z_DEFLATED,
-                        windowBits,
-                        /* memLevel */ 8,
-                        Z_DEFAULT_STRATEGY);
+  int const rc = deflateInit2(
+      deflateStream_.get_pointer(),
+      level_,
+      Z_DEFLATED,
+      windowBits,
+      /* memLevel */ 8,
+      Z_DEFAULT_STRATEGY);
   if (rc != Z_OK) {
-    throw std::runtime_error(to<std::string>(
-        "ZlibCodec: deflateInit error: ", rc, ": ", stream.msg));
+    deflateStream_.clear();
+    throw std::runtime_error(
+        to<std::string>("ZlibStreamCodec: deflateInit error: ", rc));
   }
+}
 
-  stream.next_in = stream.next_out = nullptr;
-  stream.avail_in = stream.avail_out = 0;
-  stream.total_in = stream.total_out = 0;
-
-  bool success = false;
-
-  SCOPE_EXIT {
-    rc = deflateEnd(&stream);
-    // If we're here because of an exception, it's okay if some data
-    // got dropped.
-    CHECK(rc == Z_OK || (!success && rc == Z_DATA_ERROR))
-      << rc << ": " << stream.msg;
-  };
-
-  uint64_t uncompressedLength = data->computeChainDataLength();
-  uint64_t maxCompressedLength = deflateBound(&stream, uncompressedLength);
-
-  // Max 64MiB in one go
-  constexpr uint32_t maxSingleStepLength = uint32_t(64) << 20;    // 64MiB
-  constexpr uint32_t defaultBufferLength = uint32_t(4) << 20;     // 4MiB
-
-  auto out = addOutputBuffer(
-      &stream,
-      (maxCompressedLength <= maxSingleStepLength ?
-       maxCompressedLength :
-       defaultBufferLength));
-
-  for (auto& range : *data) {
-    uint64_t remaining = range.size();
-    uint64_t written = 0;
-    while (remaining) {
-      uint32_t step = (remaining > maxSingleStepLength ?
-                       maxSingleStepLength : remaining);
-      stream.next_in = const_cast<uint8_t*>(range.data() + written);
-      stream.avail_in = step;
-      remaining -= step;
-      written += step;
-
-      while (stream.avail_in != 0) {
-        if (stream.avail_out == 0) {
-          out->prependChain(addOutputBuffer(&stream, defaultBufferLength));
-        }
-
-        rc = deflate(&stream, Z_NO_FLUSH);
-
-        CHECK_EQ(rc, Z_OK) << stream.msg;
-      }
+void ZlibStreamCodec::resetInflateStream() {
+  if (inflateStream_) {
+    int const rc = inflateReset(inflateStream_.get_pointer());
+    if (rc != Z_OK) {
+      inflateStream_.clear();
+      throw std::runtime_error(
+          to<std::string>("ZlibStreamCodec: inflateReset error: ", rc));
     }
+    return;
   }
-
-  do {
-    if (stream.avail_out == 0) {
-      out->prependChain(addOutputBuffer(&stream, defaultBufferLength));
-    }
-
-    rc = deflate(&stream, Z_FINISH);
-  } while (rc == Z_OK);
-
-  CHECK_EQ(rc, Z_STREAM_END) << stream.msg;
-
-  out->prev()->trimEnd(stream.avail_out);
-
-  success = true;  // we survived
-
-  return out;
-}
-
-std::unique_ptr<IOBuf> ZlibCodec::doUncompress(const IOBuf* data,
-                                               uint64_t uncompressedLength) {
-  z_stream stream;
-  stream.zalloc = nullptr;
-  stream.zfree = nullptr;
-  stream.opaque = nullptr;
-
+  inflateStream_ = z_stream{};
   // "The windowBits parameter is the base two logarithm of the maximum window
   // size (...) The default value is 15 (...) add 16 to decode only the gzip
   // format (the zlib format will return a Z_DATA_ERROR)."
-  int windowBits = 15 + (type() == CodecType::GZIP ? 16 : 0);
-  int rc = inflateInit2(&stream, windowBits);
+  int const windowBits = 15 + (type() == CodecType::GZIP ? 16 : 0);
+  int const rc = inflateInit2(inflateStream_.get_pointer(), windowBits);
   if (rc != Z_OK) {
-    throw std::runtime_error(to<std::string>(
-        "ZlibCodec: inflateInit error: ", rc, ": ", stream.msg));
+    inflateStream_.clear();
+    throw std::runtime_error(
+        to<std::string>("ZlibStreamCodec: inflateInit error: ", rc));
   }
+}
 
-  stream.next_in = stream.next_out = nullptr;
-  stream.avail_in = stream.avail_out = 0;
-  stream.total_in = stream.total_out = 0;
+static int zlibTranslateFlush(StreamCodec::FlushOp flush) {
+  switch (flush) {
+    case StreamCodec::FlushOp::NONE:
+      return Z_NO_FLUSH;
+    case StreamCodec::FlushOp::FLUSH:
+      return Z_SYNC_FLUSH;
+    case StreamCodec::FlushOp::END:
+      return Z_FINISH;
+    default:
+      throw std::invalid_argument("ZlibStreamCodec: Invalid flush");
+  }
+}
 
-  bool success = false;
+static int zlibThrowOnError(int rc) {
+  switch (rc) {
+    case Z_OK:
+    case Z_BUF_ERROR:
+    case Z_STREAM_END:
+      return rc;
+    default:
+      throw std::runtime_error(to<std::string>("ZlibStreamCodec: error: ", rc));
+  }
+}
 
+bool ZlibStreamCodec::doCompressStream(
+    ByteRange& input,
+    MutableByteRange& output,
+    StreamCodec::FlushOp flush) {
+  if (needReset_) {
+    resetDeflateStream();
+    needReset_ = false;
+  }
+  DCHECK(deflateStream_.hasValue());
+  // zlib will return Z_STREAM_ERROR if output.data() is null.
+  if (output.data() == nullptr) {
+    return false;
+  }
+  deflateStream_->next_in = const_cast<uint8_t*>(input.data());
+  deflateStream_->avail_in = input.size();
+  deflateStream_->next_out = output.data();
+  deflateStream_->avail_out = output.size();
   SCOPE_EXIT {
-    rc = inflateEnd(&stream);
-    // If we're here because of an exception, it's okay if some data
-    // got dropped.
-    CHECK(rc == Z_OK || (!success && rc == Z_DATA_ERROR))
-      << rc << ": " << stream.msg;
+    input.uncheckedAdvance(input.size() - deflateStream_->avail_in);
+    output.uncheckedAdvance(output.size() - deflateStream_->avail_out);
   };
-
-  // Max 64MiB in one go
-  constexpr uint32_t maxSingleStepLength = uint32_t(64) << 20;    // 64MiB
-  constexpr uint32_t defaultBufferLength = uint32_t(4) << 20;     // 4MiB
-
-  auto out = addOutputBuffer(
-      &stream,
-      ((uncompressedLength != UNKNOWN_UNCOMPRESSED_LENGTH &&
-        uncompressedLength <= maxSingleStepLength) ?
-       uncompressedLength :
-       defaultBufferLength));
-
-  bool streamEnd = false;
-  for (auto& range : *data) {
-    if (range.empty()) {
-      continue;
-    }
-
-    stream.next_in = const_cast<uint8_t*>(range.data());
-    stream.avail_in = range.size();
-
-    while (stream.avail_in != 0) {
-      if (streamEnd) {
-        throw std::runtime_error(to<std::string>(
-            "ZlibCodec: junk after end of data"));
-      }
-
-      streamEnd = doInflate(&stream, out.get(), defaultBufferLength);
-    }
+  int const rc = zlibThrowOnError(
+      deflate(deflateStream_.get_pointer(), zlibTranslateFlush(flush)));
+  switch (flush) {
+    case StreamCodec::FlushOp::NONE:
+      return false;
+    case StreamCodec::FlushOp::FLUSH:
+      return deflateStream_->avail_in == 0 && deflateStream_->avail_out != 0;
+    case StreamCodec::FlushOp::END:
+      return rc == Z_STREAM_END;
+    default:
+      throw std::invalid_argument("ZlibStreamCodec: Invalid flush");
   }
+}
 
-  while (!streamEnd) {
-    streamEnd = doInflate(&stream, out.get(), defaultBufferLength);
+bool ZlibStreamCodec::doUncompressStream(
+    ByteRange& input,
+    MutableByteRange& output,
+    StreamCodec::FlushOp flush) {
+  if (needReset_) {
+    resetInflateStream();
+    needReset_ = false;
   }
-
-  out->prev()->trimEnd(stream.avail_out);
-
-  if (uncompressedLength != UNKNOWN_UNCOMPRESSED_LENGTH &&
-      uncompressedLength != stream.total_out) {
-    throw std::runtime_error(to<std::string>(
-        "ZlibCodec: invalid uncompressed length"));
+  DCHECK(inflateStream_.hasValue());
+  // zlib will return Z_STREAM_ERROR if output.data() is null.
+  if (output.data() == nullptr) {
+    return false;
   }
-
-  success = true;  // we survived
-
-  return out;
+  inflateStream_->next_in = const_cast<uint8_t*>(input.data());
+  inflateStream_->avail_in = input.size();
+  inflateStream_->next_out = output.data();
+  inflateStream_->avail_out = output.size();
+  SCOPE_EXIT {
+    input.advance(input.size() - inflateStream_->avail_in);
+    output.advance(output.size() - inflateStream_->avail_out);
+  };
+  int const rc = zlibThrowOnError(
+      inflate(inflateStream_.get_pointer(), zlibTranslateFlush(flush)));
+  return rc == Z_STREAM_END;
 }
 
-#endif  // FOLLY_HAVE_LIBZ
+#endif // FOLLY_HAVE_LIBZ
 
 #if FOLLY_HAVE_LIBLZMA
 
@@ -718,16 +1292,21 @@ class LZMA2Codec final : public Codec {
   static std::unique_ptr<Codec> create(int level, CodecType type);
   explicit LZMA2Codec(int level, CodecType type);
 
+  std::vector<std::string> validPrefixes() const override;
+  bool canUncompress(const IOBuf* data, Optional<uint64_t> uncompressedLength)
+      const override;
+
  private:
   bool doNeedsUncompressedLength() const override;
   uint64_t doMaxUncompressedLength() const override;
+  uint64_t doMaxCompressedLength(uint64_t uncompressedLength) const override;
 
   bool encodeSize() const { return type() == CodecType::LZMA2_VARINT_SIZE; }
 
   std::unique_ptr<IOBuf> doCompress(const IOBuf* data) override;
   std::unique_ptr<IOBuf> doUncompress(
       const IOBuf* data,
-      uint64_t uncompressedLength) override;
+      Optional<uint64_t> uncompressedLength) override;
 
   std::unique_ptr<IOBuf> addOutputBuffer(lzma_stream* stream, size_t length);
   bool doInflate(lzma_stream* stream, IOBuf* head, size_t bufferLength);
@@ -735,8 +1314,27 @@ class LZMA2Codec final : public Codec {
   int level_;
 };
 
+static constexpr uint64_t kLZMA2MagicLE = 0x005A587A37FD;
+static constexpr unsigned kLZMA2MagicBytes = 6;
+
+std::vector<std::string> LZMA2Codec::validPrefixes() const {
+  if (type() == CodecType::LZMA2_VARINT_SIZE) {
+    return {};
+  }
+  return {prefixToStringLE(kLZMA2MagicLE, kLZMA2MagicBytes)};
+}
+
+bool LZMA2Codec::canUncompress(const IOBuf* data, Optional<uint64_t>) const {
+  if (type() == CodecType::LZMA2_VARINT_SIZE) {
+    return false;
+  }
+  // Returns false for all inputs less than 8 bytes.
+  // This is okay, because no valid LZMA2 streams are less than 8 bytes.
+  return dataStartsWithLE(data, kLZMA2MagicLE, kLZMA2MagicBytes);
+}
+
 std::unique_ptr<Codec> LZMA2Codec::create(int level, CodecType type) {
-  return make_unique<LZMA2Codec>(level, type);
+  return std::make_unique<LZMA2Codec>(level, type);
 }
 
 LZMA2Codec::LZMA2Codec(int level, CodecType type) : Codec(type) {
@@ -760,7 +1358,7 @@ LZMA2Codec::LZMA2Codec(int level, CodecType type) : Codec(type) {
 }
 
 bool LZMA2Codec::doNeedsUncompressedLength() const {
-  return !encodeSize();
+  return false;
 }
 
 uint64_t LZMA2Codec::doMaxUncompressedLength() const {
@@ -768,6 +1366,11 @@ uint64_t LZMA2Codec::doMaxUncompressedLength() const {
   return uint64_t(1) << 63;
 }
 
+uint64_t LZMA2Codec::doMaxCompressedLength(uint64_t uncompressedLength) const {
+  return lzma_stream_buffer_bound(uncompressedLength) +
+      (encodeSize() ? kMaxVarintLength64 : 0);
+}
+
 std::unique_ptr<IOBuf> LZMA2Codec::addOutputBuffer(
     lzma_stream* stream,
     size_t length) {
@@ -775,7 +1378,7 @@ std::unique_ptr<IOBuf> LZMA2Codec::addOutputBuffer(
   CHECK_EQ(stream->avail_out, 0);
 
   auto buf = IOBuf::create(length);
-  buf->append(length);
+  buf->append(buf->capacity());
 
   stream->next_out = buf->writableData();
   stream->avail_out = buf->length();
@@ -877,8 +1480,9 @@ bool LZMA2Codec::doInflate(lzma_stream* stream,
   return false;
 }
 
-std::unique_ptr<IOBuf> LZMA2Codec::doUncompress(const IOBuf* data,
-                                               uint64_t uncompressedLength) {
+std::unique_ptr<IOBuf> LZMA2Codec::doUncompress(
+    const IOBuf* data,
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) {
   lzma_ret rc;
   lzma_stream stream = LZMA_STREAM_INIT;
 
@@ -891,27 +1495,23 @@ std::unique_ptr<IOBuf> LZMA2Codec::doUncompress(const IOBuf* data,
   SCOPE_EXIT { lzma_end(&stream); };
 
   // Max 64MiB in one go
-  constexpr uint32_t maxSingleStepLength = uint32_t(64) << 20;    // 64MiB
-  constexpr uint32_t defaultBufferLength = uint32_t(4) << 20;     // 4MiB
+  constexpr uint32_t maxSingleStepLength = uint32_t(64) << 20; // 64MiB
+  constexpr uint32_t defaultBufferLength = uint32_t(256) << 10; // 256 KiB
 
   folly::io::Cursor cursor(data);
-  uint64_t actualUncompressedLength;
   if (encodeSize()) {
-    actualUncompressedLength = decodeVarintFromCursor(cursor);
-    if (uncompressedLength != UNKNOWN_UNCOMPRESSED_LENGTH &&
-        uncompressedLength != actualUncompressedLength) {
+    const uint64_t actualUncompressedLength = decodeVarintFromCursor(cursor);
+    if (uncompressedLength && *uncompressedLength != actualUncompressedLength) {
       throw std::runtime_error("LZMA2Codec: invalid uncompressed length");
     }
-  } else {
-    actualUncompressedLength = uncompressedLength;
-    DCHECK_NE(actualUncompressedLength, UNKNOWN_UNCOMPRESSED_LENGTH);
+    uncompressedLength = actualUncompressedLength;
   }
 
   auto out = addOutputBuffer(
       &stream,
-      (actualUncompressedLength <= maxSingleStepLength ?
-       actualUncompressedLength :
-       defaultBufferLength));
+      ((uncompressedLength && *uncompressedLength <= maxSingleStepLength)
+           ? *uncompressedLength
+           : defaultBufferLength));
 
   bool streamEnd = false;
   auto buf = cursor.peekBytes();
@@ -938,9 +1538,9 @@ std::unique_ptr<IOBuf> LZMA2Codec::doUncompress(const IOBuf* data,
 
   out->prev()->trimEnd(stream.avail_out);
 
-  if (actualUncompressedLength != stream.total_out) {
-    throw std::runtime_error(to<std::string>(
-        "LZMA2Codec: invalid uncompressed length"));
+  if (uncompressedLength && *uncompressedLength != stream.total_out) {
+    throw std::runtime_error(
+        to<std::string>("LZMA2Codec: invalid uncompressed length"));
   }
 
   return out;
@@ -950,29 +1550,87 @@ std::unique_ptr<IOBuf> LZMA2Codec::doUncompress(const IOBuf* data,
 
 #ifdef FOLLY_HAVE_LIBZSTD
 
+namespace {
+void zstdFreeCStream(ZSTD_CStream* zcs) {
+  ZSTD_freeCStream(zcs);
+}
+
+void zstdFreeDStream(ZSTD_DStream* zds) {
+  ZSTD_freeDStream(zds);
+}
+}
+
 /**
  * ZSTD compression
  */
-class ZSTDCodec final : public Codec {
+class ZSTDStreamCodec final : public StreamCodec {
  public:
-  static std::unique_ptr<Codec> create(int level, CodecType);
-  explicit ZSTDCodec(int level, CodecType type);
+  static std::unique_ptr<Codec> createCodec(int level, CodecType);
+  static std::unique_ptr<StreamCodec> createStream(int level, CodecType);
+  explicit ZSTDStreamCodec(int level, CodecType type);
+
+  std::vector<std::string> validPrefixes() const override;
+  bool canUncompress(const IOBuf* data, Optional<uint64_t> uncompressedLength)
+      const override;
 
  private:
   bool doNeedsUncompressedLength() const override;
-  std::unique_ptr<IOBuf> doCompress(const IOBuf* data) override;
-  std::unique_ptr<IOBuf> doUncompress(
-      const IOBuf* data,
-      uint64_t uncompressedLength) override;
+  uint64_t doMaxCompressedLength(uint64_t uncompressedLength) const override;
+  Optional<uint64_t> doGetUncompressedLength(
+      IOBuf const* data,
+      Optional<uint64_t> uncompressedLength) const override;
+
+  void doResetStream() override;
+  bool doCompressStream(
+      ByteRange& input,
+      MutableByteRange& output,
+      StreamCodec::FlushOp flushOp) override;
+  bool doUncompressStream(
+      ByteRange& input,
+      MutableByteRange& output,
+      StreamCodec::FlushOp flushOp) override;
+
+  void resetCStream();
+  void resetDStream();
+
+  bool tryBlockCompress(ByteRange& input, MutableByteRange& output) const;
+  bool tryBlockUncompress(ByteRange& input, MutableByteRange& output) const;
 
   int level_;
+  bool needReset_{true};
+  std::unique_ptr<
+      ZSTD_CStream,
+      folly::static_function_deleter<ZSTD_CStream, &zstdFreeCStream>>
+      cstream_{nullptr};
+  std::unique_ptr<
+      ZSTD_DStream,
+      folly::static_function_deleter<ZSTD_DStream, &zstdFreeDStream>>
+      dstream_{nullptr};
 };
 
-std::unique_ptr<Codec> ZSTDCodec::create(int level, CodecType type) {
-  return make_unique<ZSTDCodec>(level, type);
+static constexpr uint32_t kZSTDMagicLE = 0xFD2FB528;
+
+std::vector<std::string> ZSTDStreamCodec::validPrefixes() const {
+  return {prefixToStringLE(kZSTDMagicLE)};
+}
+
+bool ZSTDStreamCodec::canUncompress(const IOBuf* data, Optional<uint64_t>)
+    const {
+  return dataStartsWithLE(data, kZSTDMagicLE);
 }
 
-ZSTDCodec::ZSTDCodec(int level, CodecType type) : Codec(type) {
+std::unique_ptr<Codec> ZSTDStreamCodec::createCodec(int level, CodecType type) {
+  return make_unique<ZSTDStreamCodec>(level, type);
+}
+
+std::unique_ptr<StreamCodec> ZSTDStreamCodec::createStream(
+    int level,
+    CodecType type) {
+  return make_unique<ZSTDStreamCodec>(level, type);
+}
+
+ZSTDStreamCodec::ZSTDStreamCodec(int level, CodecType type)
+    : StreamCodec(type) {
   DCHECK(type == CodecType::ZSTD);
   switch (level) {
     case COMPRESSION_LEVEL_FASTEST:
@@ -992,10 +1650,15 @@ ZSTDCodec::ZSTDCodec(int level, CodecType type) : Codec(type) {
   level_ = level;
 }
 
-bool ZSTDCodec::doNeedsUncompressedLength() const {
+bool ZSTDStreamCodec::doNeedsUncompressedLength() const {
   return false;
 }
 
+uint64_t ZSTDStreamCodec::doMaxCompressedLength(
+    uint64_t uncompressedLength) const {
+  return ZSTD_compressBound(uncompressedLength);
+}
+
 void zstdThrowIfError(size_t rc) {
   if (!ZSTD_isError(rc)) {
     return;
@@ -1004,198 +1667,639 @@ void zstdThrowIfError(size_t rc) {
       to<std::string>("ZSTD returned an error: ", ZSTD_getErrorName(rc)));
 }
 
-std::unique_ptr<IOBuf> ZSTDCodec::doCompress(const IOBuf* data) {
-  // Support earlier versions of the codec (working with a single IOBuf,
-  // and using ZSTD_decompress which requires ZSTD frame to contain size,
-  // which isn't populated by streaming API).
-  if (!data->isChained()) {
-    auto out = IOBuf::createCombined(ZSTD_compressBound(data->length()));
-    const auto rc = ZSTD_compress(
-        out->writableData(),
-        out->capacity(),
-        data->data(),
-        data->length(),
-        level_);
-    zstdThrowIfError(rc);
-    out->append(rc);
-    return out;
+Optional<uint64_t> ZSTDStreamCodec::doGetUncompressedLength(
+    IOBuf const* data,
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) const {
+  // Read decompressed size from frame if available in first IOBuf.
+  auto const decompressedSize =
+      ZSTD_getDecompressedSize(data->data(), data->length());
+  if (decompressedSize != 0) {
+    if (uncompressedLength && *uncompressedLength != decompressedSize) {
+      throw std::runtime_error("ZSTD: invalid uncompressed length");
+    }
+    uncompressedLength = decompressedSize;
+  }
+  return uncompressedLength;
+}
+
+void ZSTDStreamCodec::doResetStream() {
+  needReset_ = true;
+}
+
+bool ZSTDStreamCodec::tryBlockCompress(
+    ByteRange& input,
+    MutableByteRange& output) const {
+  DCHECK(needReset_);
+  // We need to know that we have enough output space to use block compression
+  if (output.size() < ZSTD_compressBound(input.size())) {
+    return false;
+  }
+  size_t const length = ZSTD_compress(
+      output.data(), output.size(), input.data(), input.size(), level_);
+  zstdThrowIfError(length);
+  input.uncheckedAdvance(input.size());
+  output.uncheckedAdvance(length);
+  return true;
+}
+
+void ZSTDStreamCodec::resetCStream() {
+  if (!cstream_) {
+    cstream_.reset(ZSTD_createCStream());
+    if (!cstream_) {
+      throw std::bad_alloc{};
+    }
   }
+  // Advanced API usage works for all supported versions of zstd.
+  // Required to set contentSizeFlag.
+  auto params = ZSTD_getParams(level_, uncompressedLength().value_or(0), 0);
+  params.fParams.contentSizeFlag = uncompressedLength().hasValue();
+  zstdThrowIfError(ZSTD_initCStream_advanced(
+      cstream_.get(), nullptr, 0, params, uncompressedLength().value_or(0)));
+}
 
-  auto zcs = ZSTD_createCStream();
+bool ZSTDStreamCodec::doCompressStream(
+    ByteRange& input,
+    MutableByteRange& output,
+    StreamCodec::FlushOp flushOp) {
+  if (needReset_) {
+    // If we are given all the input in one chunk try to use block compression
+    if (flushOp == StreamCodec::FlushOp::END &&
+        tryBlockCompress(input, output)) {
+      return true;
+    }
+    resetCStream();
+    needReset_ = false;
+  }
+  ZSTD_inBuffer in = {input.data(), input.size(), 0};
+  ZSTD_outBuffer out = {output.data(), output.size(), 0};
   SCOPE_EXIT {
-    ZSTD_freeCStream(zcs);
+    input.uncheckedAdvance(in.pos);
+    output.uncheckedAdvance(out.pos);
   };
+  if (flushOp == StreamCodec::FlushOp::NONE || !input.empty()) {
+    zstdThrowIfError(ZSTD_compressStream(cstream_.get(), &out, &in));
+  }
+  if (in.pos == in.size && flushOp != StreamCodec::FlushOp::NONE) {
+    size_t rc;
+    switch (flushOp) {
+      case StreamCodec::FlushOp::FLUSH:
+        rc = ZSTD_flushStream(cstream_.get(), &out);
+        break;
+      case StreamCodec::FlushOp::END:
+        rc = ZSTD_endStream(cstream_.get(), &out);
+        break;
+      default:
+        throw std::invalid_argument("ZSTD: invalid FlushOp");
+    }
+    zstdThrowIfError(rc);
+    if (rc == 0) {
+      return true;
+    }
+  }
+  return false;
+}
 
-  auto rc = ZSTD_initCStream(zcs, level_);
-  zstdThrowIfError(rc);
+bool ZSTDStreamCodec::tryBlockUncompress(
+    ByteRange& input,
+    MutableByteRange& output) const {
+  DCHECK(needReset_);
+#if ZSTD_VERSION_NUMBER < 10104
+  // We require ZSTD_findFrameCompressedSize() to perform this optimization.
+  return false;
+#else
+  // We need to know the uncompressed length and have enough output space.
+  if (!uncompressedLength() || output.size() < *uncompressedLength()) {
+    return false;
+  }
+  size_t const compressedLength =
+      ZSTD_findFrameCompressedSize(input.data(), input.size());
+  zstdThrowIfError(compressedLength);
+  size_t const length = ZSTD_decompress(
+      output.data(), *uncompressedLength(), input.data(), compressedLength);
+  zstdThrowIfError(length);
+  DCHECK_EQ(length, *uncompressedLength());
+  input.uncheckedAdvance(compressedLength);
+  output.uncheckedAdvance(length);
+  return true;
+#endif
+}
 
-  Cursor cursor(data);
-  auto result = IOBuf::createCombined(ZSTD_compressBound(cursor.totalLength()));
-
-  ZSTD_outBuffer out;
-  out.dst = result->writableTail();
-  out.size = result->capacity();
-  out.pos = 0;
-
-  for (auto buffer = cursor.peekBytes(); !buffer.empty();) {
-    ZSTD_inBuffer in;
-    in.src = buffer.data();
-    in.size = buffer.size();
-    for (in.pos = 0; in.pos != in.size;) {
-      rc = ZSTD_compressStream(zcs, &out, &in);
-      zstdThrowIfError(rc);
+void ZSTDStreamCodec::resetDStream() {
+  if (!dstream_) {
+    dstream_.reset(ZSTD_createDStream());
+    if (!dstream_) {
+      throw std::bad_alloc{};
     }
-    cursor.skip(in.size);
-    buffer = cursor.peekBytes();
   }
+  zstdThrowIfError(ZSTD_initDStream(dstream_.get()));
+}
 
-  rc = ZSTD_endStream(zcs, &out);
+bool ZSTDStreamCodec::doUncompressStream(
+    ByteRange& input,
+    MutableByteRange& output,
+    StreamCodec::FlushOp flushOp) {
+  if (needReset_) {
+    // If we are given all the input in one chunk try to use block uncompression
+    if (flushOp == StreamCodec::FlushOp::END &&
+        tryBlockUncompress(input, output)) {
+      return true;
+    }
+    resetDStream();
+    needReset_ = false;
+  }
+  ZSTD_inBuffer in = {input.data(), input.size(), 0};
+  ZSTD_outBuffer out = {output.data(), output.size(), 0};
+  SCOPE_EXIT {
+    input.uncheckedAdvance(in.pos);
+    output.uncheckedAdvance(out.pos);
+  };
+  size_t const rc = ZSTD_decompressStream(dstream_.get(), &out, &in);
   zstdThrowIfError(rc);
-  CHECK_EQ(rc, 0);
+  return rc == 0;
+}
 
-  result->append(out.pos);
-  return result;
+#endif // FOLLY_HAVE_LIBZSTD
+
+#if FOLLY_HAVE_LIBBZ2
+
+class Bzip2Codec final : public Codec {
+ public:
+  static std::unique_ptr<Codec> create(int level, CodecType type);
+  explicit Bzip2Codec(int level, CodecType type);
+
+  std::vector<std::string> validPrefixes() const override;
+  bool canUncompress(IOBuf const* data, Optional<uint64_t> uncompressedLength)
+      const override;
+
+ private:
+  uint64_t doMaxCompressedLength(uint64_t uncompressedLength) const override;
+  std::unique_ptr<IOBuf> doCompress(IOBuf const* data) override;
+  std::unique_ptr<IOBuf> doUncompress(
+      IOBuf const* data,
+      Optional<uint64_t> uncompressedLength) override;
+
+  int level_;
+};
+
+/* static */ std::unique_ptr<Codec> Bzip2Codec::create(
+    int level,
+    CodecType type) {
+  return std::make_unique<Bzip2Codec>(level, type);
 }
 
-std::unique_ptr<IOBuf> ZSTDCodec::doUncompress(
-    const IOBuf* data,
-    uint64_t uncompressedLength) {
-  auto zds = ZSTD_createDStream();
+Bzip2Codec::Bzip2Codec(int level, CodecType type) : Codec(type) {
+  DCHECK(type == CodecType::BZIP2);
+  switch (level) {
+    case COMPRESSION_LEVEL_FASTEST:
+      level = 1;
+      break;
+    case COMPRESSION_LEVEL_DEFAULT:
+      level = 9;
+      break;
+    case COMPRESSION_LEVEL_BEST:
+      level = 9;
+      break;
+  }
+  if (level < 1 || level > 9) {
+    throw std::invalid_argument(
+        to<std::string>("Bzip2: invalid level: ", level));
+  }
+  level_ = level;
+}
+
+static uint32_t constexpr kBzip2MagicLE = 0x685a42;
+static uint64_t constexpr kBzip2MagicBytes = 3;
+
+std::vector<std::string> Bzip2Codec::validPrefixes() const {
+  return {prefixToStringLE(kBzip2MagicLE, kBzip2MagicBytes)};
+}
+
+bool Bzip2Codec::canUncompress(IOBuf const* data, Optional<uint64_t>) const {
+  return dataStartsWithLE(data, kBzip2MagicLE, kBzip2MagicBytes);
+}
+
+uint64_t Bzip2Codec::doMaxCompressedLength(uint64_t uncompressedLength) const {
+  // http://www.bzip.org/1.0.5/bzip2-manual-1.0.5.html#bzbufftobuffcompress
+  //   To guarantee that the compressed data will fit in its buffer, allocate an
+  //   output buffer of size 1% larger than the uncompressed data, plus six
+  //   hundred extra bytes.
+  return uncompressedLength + uncompressedLength / 100 + 600;
+}
+
+static bz_stream createBzStream() {
+  bz_stream stream;
+  stream.bzalloc = nullptr;
+  stream.bzfree = nullptr;
+  stream.opaque = nullptr;
+  stream.next_in = stream.next_out = nullptr;
+  stream.avail_in = stream.avail_out = 0;
+  return stream;
+}
+
+// Throws on error condition, otherwise returns the code.
+static int bzCheck(int const rc) {
+  switch (rc) {
+    case BZ_OK:
+    case BZ_RUN_OK:
+    case BZ_FLUSH_OK:
+    case BZ_FINISH_OK:
+    case BZ_STREAM_END:
+      return rc;
+    default:
+      throw std::runtime_error(to<std::string>("Bzip2 error: ", rc));
+  }
+}
+
+static std::unique_ptr<IOBuf> addOutputBuffer(
+    bz_stream* stream,
+    uint64_t const bufferLength) {
+  DCHECK_LE(bufferLength, std::numeric_limits<unsigned>::max());
+  DCHECK_EQ(stream->avail_out, 0);
+
+  auto buf = IOBuf::create(bufferLength);
+  buf->append(buf->capacity());
+
+  stream->next_out = reinterpret_cast<char*>(buf->writableData());
+  stream->avail_out = buf->length();
+
+  return buf;
+}
+
+std::unique_ptr<IOBuf> Bzip2Codec::doCompress(IOBuf const* data) {
+  bz_stream stream = createBzStream();
+  bzCheck(BZ2_bzCompressInit(&stream, level_, 0, 0));
   SCOPE_EXIT {
-    ZSTD_freeDStream(zds);
+    bzCheck(BZ2_bzCompressEnd(&stream));
   };
 
-  auto rc = ZSTD_initDStream(zds);
-  zstdThrowIfError(rc);
+  uint64_t const uncompressedLength = data->computeChainDataLength();
+  uint64_t const maxCompressedLen = maxCompressedLength(uncompressedLength);
+  uint64_t constexpr kMaxSingleStepLength = uint64_t(64) << 20; // 64 MiB
+  uint64_t constexpr kDefaultBufferLength = uint64_t(4) << 20;
 
-  ZSTD_outBuffer out{};
-  ZSTD_inBuffer in{};
+  auto out = addOutputBuffer(
+      &stream,
+      maxCompressedLen <= kMaxSingleStepLength ? maxCompressedLen
+                                               : kDefaultBufferLength);
 
-  auto outputSize = ZSTD_DStreamOutSize();
-  if (uncompressedLength != UNKNOWN_UNCOMPRESSED_LENGTH) {
-    outputSize = uncompressedLength;
-  } else {
-    auto decompressedSize =
-        ZSTD_getDecompressedSize(data->data(), data->length());
-    if (decompressedSize != 0 && decompressedSize < outputSize) {
-      outputSize = decompressedSize;
+  for (auto range : *data) {
+    while (!range.empty()) {
+      auto const inSize = std::min<size_t>(range.size(), kMaxSingleStepLength);
+      stream.next_in =
+          const_cast<char*>(reinterpret_cast<char const*>(range.data()));
+      stream.avail_in = inSize;
+
+      if (stream.avail_out == 0) {
+        out->prependChain(addOutputBuffer(&stream, kDefaultBufferLength));
+      }
+
+      bzCheck(BZ2_bzCompress(&stream, BZ_RUN));
+      range.uncheckedAdvance(inSize - stream.avail_in);
     }
   }
+  do {
+    if (stream.avail_out == 0) {
+      out->prependChain(addOutputBuffer(&stream, kDefaultBufferLength));
+    }
+  } while (bzCheck(BZ2_bzCompress(&stream, BZ_FINISH)) != BZ_STREAM_END);
 
-  IOBufQueue queue(IOBufQueue::cacheChainLength());
+  out->prev()->trimEnd(stream.avail_out);
 
-  Cursor cursor(data);
-  for (rc = 0;;) {
-    if (in.pos == in.size) {
-      auto buffer = cursor.peekBytes();
-      in.src = buffer.data();
-      in.size = buffer.size();
-      in.pos = 0;
-      cursor.skip(in.size);
-      if (rc > 1 && in.size == 0) {
-        throw std::runtime_error(to<std::string>("ZSTD: incomplete input"));
-      }
-    }
-    if (out.pos == out.size) {
-      if (out.pos != 0) {
-        queue.postallocate(out.pos);
+  return out;
+}
+
+std::unique_ptr<IOBuf> Bzip2Codec::doUncompress(
+    const IOBuf* data,
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) {
+  bz_stream stream = createBzStream();
+  bzCheck(BZ2_bzDecompressInit(&stream, 0, 0));
+  SCOPE_EXIT {
+    bzCheck(BZ2_bzDecompressEnd(&stream));
+  };
+
+  uint64_t constexpr kMaxSingleStepLength = uint64_t(64) << 20; // 64 MiB
+  uint64_t const kBlockSize = uint64_t(100) << 10; // 100 KiB
+  uint64_t const kDefaultBufferLength =
+      computeBufferLength(data->computeChainDataLength(), kBlockSize);
+
+  auto out = addOutputBuffer(
+      &stream,
+      ((uncompressedLength && *uncompressedLength <= kMaxSingleStepLength)
+           ? *uncompressedLength
+           : kDefaultBufferLength));
+
+  int rc = BZ_OK;
+  for (auto range : *data) {
+    while (!range.empty()) {
+      auto const inSize = std::min<size_t>(range.size(), kMaxSingleStepLength);
+      stream.next_in =
+          const_cast<char*>(reinterpret_cast<char const*>(range.data()));
+      stream.avail_in = inSize;
+
+      if (stream.avail_out == 0) {
+        out->prependChain(addOutputBuffer(&stream, kDefaultBufferLength));
       }
-      auto buffer = queue.preallocate(outputSize, outputSize);
-      out.dst = buffer.first;
-      out.size = buffer.second;
-      out.pos = 0;
-      outputSize = ZSTD_DStreamOutSize();
+
+      rc = bzCheck(BZ2_bzDecompress(&stream));
+      range.uncheckedAdvance(inSize - stream.avail_in);
     }
-    rc = ZSTD_decompressStream(zds, &out, &in);
-    zstdThrowIfError(rc);
-    if (rc == 0) {
-      break;
+  }
+  while (rc != BZ_STREAM_END) {
+    if (stream.avail_out == 0) {
+      out->prependChain(addOutputBuffer(&stream, kDefaultBufferLength));
     }
+
+    rc = bzCheck(BZ2_bzDecompress(&stream));
   }
-  if (out.pos != 0) {
-    queue.postallocate(out.pos);
+
+  out->prev()->trimEnd(stream.avail_out);
+
+  uint64_t const totalOut =
+      (uint64_t(stream.total_out_hi32) << 32) + stream.total_out_lo32;
+  if (uncompressedLength && uncompressedLength != totalOut) {
+    throw std::runtime_error("Bzip2 error: Invalid uncompressed length");
   }
-  if (in.pos != in.size || !cursor.isAtEnd()) {
-    throw std::runtime_error("ZSTD: junk after end of data");
+
+  return out;
+}
+
+#endif // FOLLY_HAVE_LIBBZ2
+
+/**
+ * Automatic decompression
+ */
+class AutomaticCodec final : public Codec {
+ public:
+  static std::unique_ptr<Codec> create(
+      std::vector<std::unique_ptr<Codec>> customCodecs);
+  explicit AutomaticCodec(std::vector<std::unique_ptr<Codec>> customCodecs);
+
+  std::vector<std::string> validPrefixes() const override;
+  bool canUncompress(const IOBuf* data, Optional<uint64_t> uncompressedLength)
+      const override;
+
+ private:
+  bool doNeedsUncompressedLength() const override;
+  uint64_t doMaxUncompressedLength() const override;
+
+  uint64_t doMaxCompressedLength(uint64_t) const override {
+    throw std::runtime_error(
+        "AutomaticCodec error: maxCompressedLength() not supported.");
   }
-  if (uncompressedLength != UNKNOWN_UNCOMPRESSED_LENGTH &&
-      queue.chainLength() != uncompressedLength) {
-    throw std::runtime_error("ZSTD: invalid uncompressed length");
+  std::unique_ptr<IOBuf> doCompress(const IOBuf*) override {
+    throw std::runtime_error("AutomaticCodec error: compress() not supported.");
   }
+  std::unique_ptr<IOBuf> doUncompress(
+      const IOBuf* data,
+      Optional<uint64_t> uncompressedLength) override;
 
-  return queue.move();
+  void addCodecIfSupported(CodecType type);
+
+  // Throws iff the codecs aren't compatible (very slow)
+  void checkCompatibleCodecs() const;
+
+  std::vector<std::unique_ptr<Codec>> codecs_;
+  bool needsUncompressedLength_;
+  uint64_t maxUncompressedLength_;
+};
+
+std::vector<std::string> AutomaticCodec::validPrefixes() const {
+  std::unordered_set<std::string> prefixes;
+  for (const auto& codec : codecs_) {
+    const auto codecPrefixes = codec->validPrefixes();
+    prefixes.insert(codecPrefixes.begin(), codecPrefixes.end());
+  }
+  return std::vector<std::string>{prefixes.begin(), prefixes.end()};
 }
 
-#endif  // FOLLY_HAVE_LIBZSTD
+bool AutomaticCodec::canUncompress(
+    const IOBuf* data,
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) const {
+  return std::any_of(
+      codecs_.begin(),
+      codecs_.end(),
+      [data, uncompressedLength](std::unique_ptr<Codec> const& codec) {
+        return codec->canUncompress(data, uncompressedLength);
+      });
+}
 
-}  // namespace
+void AutomaticCodec::addCodecIfSupported(CodecType type) {
+  const bool present = std::any_of(
+      codecs_.begin(),
+      codecs_.end(),
+      [&type](std::unique_ptr<Codec> const& codec) {
+        return codec->type() == type;
+      });
+  if (hasCodec(type) && !present) {
+    codecs_.push_back(getCodec(type));
+  }
+}
 
-std::unique_ptr<Codec> getCodec(CodecType type, int level) {
-  typedef std::unique_ptr<Codec> (*CodecFactory)(int, CodecType);
+/* static */ std::unique_ptr<Codec> AutomaticCodec::create(
+    std::vector<std::unique_ptr<Codec>> customCodecs) {
+  return std::make_unique<AutomaticCodec>(std::move(customCodecs));
+}
+
+AutomaticCodec::AutomaticCodec(std::vector<std::unique_ptr<Codec>> customCodecs)
+    : Codec(CodecType::USER_DEFINED), codecs_(std::move(customCodecs)) {
+  // Fastest -> slowest
+  addCodecIfSupported(CodecType::LZ4_FRAME);
+  addCodecIfSupported(CodecType::ZSTD);
+  addCodecIfSupported(CodecType::ZLIB);
+  addCodecIfSupported(CodecType::GZIP);
+  addCodecIfSupported(CodecType::LZMA2);
+  addCodecIfSupported(CodecType::BZIP2);
+  if (kIsDebug) {
+    checkCompatibleCodecs();
+  }
+  // Check that none of the codes are are null
+  DCHECK(std::none_of(
+      codecs_.begin(), codecs_.end(), [](std::unique_ptr<Codec> const& codec) {
+        return codec == nullptr;
+      }));
+
+  needsUncompressedLength_ = std::any_of(
+      codecs_.begin(), codecs_.end(), [](std::unique_ptr<Codec> const& codec) {
+        return codec->needsUncompressedLength();
+      });
+
+  const auto it = std::max_element(
+      codecs_.begin(),
+      codecs_.end(),
+      [](std::unique_ptr<Codec> const& lhs, std::unique_ptr<Codec> const& rhs) {
+        return lhs->maxUncompressedLength() < rhs->maxUncompressedLength();
+      });
+  DCHECK(it != codecs_.end());
+  maxUncompressedLength_ = (*it)->maxUncompressedLength();
+}
+
+void AutomaticCodec::checkCompatibleCodecs() const {
+  // Keep track of all the possible headers.
+  std::unordered_set<std::string> headers;
+  // The empty header is not allowed.
+  headers.insert("");
+  // Step 1:
+  // Construct a set of headers and check that none of the headers occur twice.
+  // Eliminate edge cases.
+  for (auto&& codec : codecs_) {
+    const auto codecHeaders = codec->validPrefixes();
+    // Codecs without any valid headers are not allowed.
+    if (codecHeaders.empty()) {
+      throw std::invalid_argument{
+          "AutomaticCodec: validPrefixes() must not be empty."};
+    }
+    // Insert all the headers for the current codec.
+    const size_t beforeSize = headers.size();
+    headers.insert(codecHeaders.begin(), codecHeaders.end());
+    // Codecs are not compatible if any header occurred twice.
+    if (beforeSize + codecHeaders.size() != headers.size()) {
+      throw std::invalid_argument{
+          "AutomaticCodec: Two valid prefixes collide."};
+    }
+  }
+  // Step 2:
+  // Check if any strict non-empty prefix of any header is a header.
+  for (const auto& header : headers) {
+    for (size_t i = 1; i < header.size(); ++i) {
+      if (headers.count(header.substr(0, i))) {
+        throw std::invalid_argument{
+            "AutomaticCodec: One valid prefix is a prefix of another valid "
+            "prefix."};
+      }
+    }
+  }
+}
+
+bool AutomaticCodec::doNeedsUncompressedLength() const {
+  return needsUncompressedLength_;
+}
+
+uint64_t AutomaticCodec::doMaxUncompressedLength() const {
+  return maxUncompressedLength_;
+}
+
+std::unique_ptr<IOBuf> AutomaticCodec::doUncompress(
+    const IOBuf* data,
+    Optional<uint64_t> uncompressedLength) {
+  for (auto&& codec : codecs_) {
+    if (codec->canUncompress(data, uncompressedLength)) {
+      return codec->uncompress(data, uncompressedLength);
+    }
+  }
+  throw std::runtime_error("AutomaticCodec error: Unknown compressed data");
+}
+
+using CodecFactory = std::unique_ptr<Codec> (*)(int, CodecType);
+using StreamCodecFactory = std::unique_ptr<StreamCodec> (*)(int, CodecType);
+struct Factory {
+  CodecFactory codec;
+  StreamCodecFactory stream;
+};
 
-  static CodecFactory codecFactories[
-    static_cast<size_t>(CodecType::NUM_CODEC_TYPES)] = {
-    nullptr,  // USER_DEFINED
-    NoCompressionCodec::create,
+constexpr Factory
+    codecFactories[static_cast<size_t>(CodecType::NUM_CODEC_TYPES)] = {
+        {}, // USER_DEFINED
+        {NoCompressionCodec::create, nullptr},
 
 #if FOLLY_HAVE_LIBLZ4
-    LZ4Codec::create,
+        {LZ4Codec::create, nullptr},
 #else
-    nullptr,
+        {},
 #endif
 
 #if FOLLY_HAVE_LIBSNAPPY
-    SnappyCodec::create,
+        {SnappyCodec::create, nullptr},
 #else
-    nullptr,
+        {},
 #endif
 
 #if FOLLY_HAVE_LIBZ
-    ZlibCodec::create,
+        {ZlibStreamCodec::createCodec, ZlibStreamCodec::createStream},
 #else
-    nullptr,
+        {},
 #endif
 
 #if FOLLY_HAVE_LIBLZ4
-    LZ4Codec::create,
+        {LZ4Codec::create, nullptr},
 #else
-    nullptr,
+        {},
 #endif
 
 #if FOLLY_HAVE_LIBLZMA
-    LZMA2Codec::create,
-    LZMA2Codec::create,
+        {LZMA2Codec::create, nullptr},
+        {LZMA2Codec::create, nullptr},
 #else
-    nullptr,
-    nullptr,
+        {},
+        {},
 #endif
 
 #if FOLLY_HAVE_LIBZSTD
-    ZSTDCodec::create,
+        {ZSTDStreamCodec::createCodec, ZSTDStreamCodec::createStream},
 #else
-    nullptr,
+        {},
 #endif
 
 #if FOLLY_HAVE_LIBZ
-    ZlibCodec::create,
+        {ZlibStreamCodec::createCodec, ZlibStreamCodec::createStream},
 #else
-    nullptr,
+        {},
 #endif
-  };
 
-  size_t idx = static_cast<size_t>(type);
+#if (FOLLY_HAVE_LIBLZ4 && LZ4_VERSION_NUMBER >= 10301)
+        {LZ4FrameCodec::create, nullptr},
+#else
+        {},
+#endif
+
+#if FOLLY_HAVE_LIBBZ2
+        {Bzip2Codec::create, nullptr},
+#else
+        {},
+#endif
+};
+
+Factory const& getFactory(CodecType type) {
+  size_t const idx = static_cast<size_t>(type);
   if (idx >= static_cast<size_t>(CodecType::NUM_CODEC_TYPES)) {
-    throw std::invalid_argument(to<std::string>(
-        "Compression type ", idx, " not supported"));
+    throw std::invalid_argument(
+        to<std::string>("Compression type ", idx, " invalid"));
   }
-  auto factory = codecFactories[idx];
+  return codecFactories[idx];
+}
+} // namespace
+
+bool hasCodec(CodecType type) {
+  return getFactory(type).codec != nullptr;
+}
+
+std::unique_ptr<Codec> getCodec(CodecType type, int level) {
+  auto const factory = getFactory(type).codec;
   if (!factory) {
-    throw std::invalid_argument(to<std::string>(
-        "Compression type ", idx, " not supported"));
+    throw std::invalid_argument(
+        to<std::string>("Compression type ", type, " not supported"));
   }
   auto codec = (*factory)(level, type);
-  DCHECK_EQ(static_cast<size_t>(codec->type()), idx);
+  DCHECK(codec->type() == type);
   return codec;
 }
 
+bool hasStreamCodec(CodecType type) {
+  return getFactory(type).stream != nullptr;
+}
+
+std::unique_ptr<StreamCodec> getStreamCodec(CodecType type, int level) {
+  auto const factory = getFactory(type).stream;
+  if (!factory) {
+    throw std::invalid_argument(
+        to<std::string>("Compression type ", type, " not supported"));
+  }
+  auto codec = (*factory)(level, type);
+  DCHECK(codec->type() == type);
+  return codec;
+}
+
+std::unique_ptr<Codec> getAutoUncompressionCodec(
+    std::vector<std::unique_ptr<Codec>> customCodecs) {
+  return AutomaticCodec::create(std::move(customCodecs));
+}
 }}  // namespaces