paxos.cc

   1 #include "paxos.h"
   2 #include "handle.h"
   3
   4 bool isamember(const node_t & m, const nodes_t & nodes) {
   5     return find(nodes.begin(), nodes.end(), m) != nodes.end();
   6 }
   7
   8 // check if l2 contains a majority of the elements of l1
   9 bool majority(const nodes_t &l1, const nodes_t &l2) {
  10     auto overlap = (size_t)count_if(l1.begin(), l1.end(), bind(isamember, _1, l2));
  11     return overlap >= (l1.size() >> 1) + 1;
  12 }
  13
  14 // This module implements the proposer and acceptor of the Paxos
  15 // distributed algorithm as described by Lamport's "Paxos Made
  16 // Simple".  To kick off an instance of Paxos, the caller supplies a
  17 // list of nodes, a proposed value, and invokes the proposer.  If the
  18 // majority of the nodes agree on the proposed value after running
  19 // this instance of Paxos, the acceptor invokes the upcall
  20 // paxos_commit to inform higher layers of the agreed value for this
  21 // instance.
  22
  23 proposer_acceptor::proposer_acceptor(paxos_change *_delegate,
  24         bool _first, const node_t & _me, const value_t & _value)
  25     : delegate(_delegate), me (_me)
  26 {
  27     // at this point, the log has already been replayed
  28     if (instance_h == 0 && _first) {
  29         values[1] = _value;
  30         l.loginstance(1, _value);
  31         instance_h = 1;
  32     }
  33
  34     pxs.reg(paxos_protocol::preparereq, &proposer_acceptor::preparereq, this);
  35     pxs.reg(paxos_protocol::acceptreq, &proposer_acceptor::acceptreq, this);
  36     pxs.reg(paxos_protocol::decidereq, &proposer_acceptor::decidereq, this);
  37 }
  38
  39 bool proposer_acceptor::run(unsigned instance, const nodes_t & cur_nodes, const value_t & newv)
  40 {
  41     lock ml(proposer_mutex);
  42     LOG("initiate paxos for " << cur_nodes << " w. i=" << instance << " v=\"" << newv << "\" stable=" << stable);
  43     if (!stable) {  // already running proposer?
  44         LOG("paxos proposer already running");
  45         return false;
  46     }
  47     stable = false;
  48     bool r = false;
  49     proposal.n = max(promise.n, proposal.n) + 1;
  50     nodes_t accepts;
  51     value_t v = newv;
  52     if (prepare(instance, accepts, cur_nodes, v)) {
  53
  54         if (majority(cur_nodes, accepts)) {
  55             LOG("received a majority of prepare responses");
  56
  57             breakpoint1();
  58
  59             nodes_t nodes;
  60             nodes.swap(accepts);
  61             accept(instance, accepts, nodes, v);
  62
  63             if (majority(cur_nodes, accepts)) {
  64                 LOG("received a majority of accept responses");
  65
  66                 breakpoint2();
  67
  68                 decide(instance, accepts, v);
  69                 r = true;
  70             } else {
  71                 LOG("no majority of accept responses");
  72             }
  73         } else {
  74             LOG("no majority of prepare responses");
  75         }
  76     } else {
  77         LOG("prepare is rejected " << stable);
  78     }
  79     stable = true;
  80     return r;
  81 }
  82
  83 bool proposer_acceptor::prepare(unsigned instance, nodes_t & accepts,
  84         const nodes_t & nodes, value_t & v) {
  85     LOG("sending prepare messages (" << proposal.n << ", " << proposal.m << ", \"" << v << "\")");
  86     prepareres res;
  87     prop_t highest_n_a{0, ""};
  88     for (auto i : nodes) {
  89         handle h(i);
  90         rpcc *r = h.safebind();
  91         if (!r)
  92             continue;
  93         auto status = (paxos_protocol::status)r->call_timeout(
  94                 paxos_protocol::preparereq, rpcc::to(1000), res, me, instance, proposal);
  95         if (status == paxos_protocol::OK) {
  96             if (res.oldinstance) {
  97                 LOG("commiting old instance!");
  98                 commit(instance, res.v_a);
  99                 return false;
 100             }
 101             LOG("preparereq responded with oldinstance=" << res.oldinstance << " accept=" << res.accept << " n_a=(" << res.n_a.n << ", " << res.n_a.m << ") " <<
 102                     "v_a=\"" << res.v_a << "\"");
 103             if (res.accept) {
 104                 accepts.push_back(i);
 105                 if (res.n_a >= highest_n_a) {
 106                     LOG("found a newer accepted proposal, \"" << res.v_a << "\", with number (" << res.n_a.n << ", " << res.n_a.m << ")");
 107                     v = res.v_a;
 108                     highest_n_a = res.n_a;
 109                 }
 110             }
 111         }
 112     }
 113     return true;
 114 }
 115
 116 void proposer_acceptor::accept(unsigned instance, nodes_t & accepts,
 117         const nodes_t & nodes, const value_t & v) {
 118     for (auto i : nodes) {
 119         handle h(i);
 120         rpcc *r = h.safebind();
 121         if (!r)
 122             continue;
 123         bool accept = false;
 124         int status = r->call_timeout(
 125                 paxos_protocol::acceptreq, rpcc::to(1000), accept, me, instance, proposal, v);
 126         if (status == paxos_protocol::OK && accept)
 127             accepts.push_back(i);
 128     }
 129 }
 130
 131 void proposer_acceptor::decide(unsigned instance, const nodes_t & accepts, const value_t & v) {
 132     for (auto i : accepts) {
 133         handle h(i);
 134         rpcc *r = h.safebind();
 135         if (!r)
 136             continue;
 137         int res = 0;
 138         r->call_timeout(paxos_protocol::decidereq, rpcc::to(1000), res, me, instance, v);
 139     }
 140 }
 141
 142 paxos_protocol::status
 143 proposer_acceptor::preparereq(prepareres & r, const node_t &, unsigned instance, prop_t n) {
 144     LOG("instance " << instance << " proposal (" << n.n << ", " << n.m << ")");
 145     lock ml(acceptor_mutex);
 146     r.oldinstance = false;
 147     r.accept = false;
 148     r.n_a = accepted;
 149     r.v_a = accepted_value;
 150     if (instance <= instance_h) {
 151         LOG("old instance " << instance << " has value " << values[instance]);
 152         r.oldinstance = true;
 153         r.v_a = values[instance];
 154     } else if (n > promise) {
 155         LOG("looks good to me");
 156         promise = n;
 157         l.logprop(promise);
 158         r.accept = true;
 159     } else {
 160         LOG("I totally rejected this request.  Ha.");
 161     }
 162     LOG("preparereq is responding with oldinstance=" << r.oldinstance << " accept=" << r.accept << " n_a=(" << r.n_a.n << ", " << r.n_a.m << ") " <<
 163         "v_a=\"" << r.v_a << "\"");
 164     return paxos_protocol::OK;
 165 }
 166
 167 paxos_protocol::status
 168 proposer_acceptor::acceptreq(bool & r, const node_t &, unsigned instance, prop_t n, const value_t & v) {
 169     lock ml(acceptor_mutex);
 170     r = false;
 171     if (instance == instance_h + 1) {
 172         if (n >= promise) {
 173             accepted = n;
 174             accepted_value = v;
 175             l.logaccept(accepted, accepted_value);
 176             r = true;
 177         }
 178         return paxos_protocol::OK;
 179     } else {
 180         return paxos_protocol::ERR;
 181     }
 182 }
 183
 184 paxos_protocol::status
 185 proposer_acceptor::decidereq(int &, const node_t &, unsigned instance, const value_t & v) {
 186     lock ml(acceptor_mutex);
 187     LOG("decidereq for accepted instance " << instance << " (my instance " << instance_h << ") v=" << accepted_value);
 188     if (instance == instance_h + 1) {
 189         VERIFY(accepted_value == v);
 190         commit(instance, accepted_value, ml);
 191     } else if (instance <= instance_h) {
 192         // we are ahead; ignore.
 193     } else {
 194         // we are behind.
 195         VERIFY(0);
 196     }
 197     return paxos_protocol::OK;
 198 }
 199
 200 void proposer_acceptor::commit(unsigned instance, const value_t & value) {
 201     lock ml(acceptor_mutex);
 202     commit(instance, value, ml);
 203 }
 204
 205 void proposer_acceptor::commit(unsigned instance, const value_t & value, lock & pxs_mutex_lock) {
 206     LOG("acceptor::commit: instance=" << instance << " has v=" << value);
 207     if (instance > instance_h) {
 208         LOG("commit: highestacceptedinstance = " << instance);
 209         values[instance] = value;
 210         l.loginstance(instance, value);
 211         instance_h = instance;
 212         accepted = promise = {0, me};
 213         accepted_value.clear();
 214         if (delegate) {
 215             pxs_mutex_lock.unlock();
 216             delegate->paxos_commit(instance, value);
 217             pxs_mutex_lock.lock();
 218         }
 219     }
 220 }
 221
 222 // For testing purposes
 223 void proposer_acceptor::breakpoint1() {
 224     if (break1) {
 225         LOG("Dying at breakpoint 1!");
 226         exit(1);
 227     }
 228 }
 229
 230 void proposer_acceptor::breakpoint2() {
 231     if (break2) {
 232         LOG("Dying at breakpoint 2!");
 233         exit(1);
 234     }
 235 }
 236
 237 void proposer_acceptor::breakpoint(int b) {
 238     if (b == 3) {
 239         LOG("Proposer: breakpoint 1");
 240         break1 = true;
 241     } else if (b == 4) {
 242         LOG("Proposer: breakpoint 2");
 243         break2 = true;
 244     }
 245 }