config.cc

   1 #include "config.h"
   2 #include "handle.h"
   3
   4 // The config module maintains views. As a node joins or leaves a
   5 // view, the next view will be the same as previous view, except with
   6 // the new node added or removed. The first view contains only node
   7 // 1. If node 2 joins after the first node (it will download the views
   8 // from node 1), it will learn about view 1 with the first node as the
   9 // only member.  It will then invoke Paxos to create the next view.
  10 // It will tell Paxos to ask the nodes in view 1 to agree on the value
  11 // {1, 2}.  If Paxos returns success, then it moves to view 2 with
  12 // {1,2} as the members. When node 3 joins, the config module runs
  13 // Paxos with the nodes in view 2 and the proposed value to be
  14 // {1,2,3}. And so on.  When a node discovers that some node of the
  15 // current view is not responding, it kicks off Paxos to propose a new
  16 // value (the current view minus the node that isn't responding). The
  17 // config module uses Paxos to create a total order of views, and it
  18 // is ensured that the majority of the previous view agrees to the
  19 // next view.  The Paxos log contains all the values (i.e., views)
  20 // agreed on.
  21 //
  22 // The RSM module informs config to add nodes. The config module
  23 // runs a heartbeater thread that checks in with nodes.  If a node
  24 // doesn't respond, the config module will invoke Paxos's proposer to
  25 // remove the node.  Higher layers will learn about this change when a
  26 // Paxos acceptor accepts the new proposed value through
  27 // paxos_commit().
  28 //
  29 // To be able to bring other nodes up to date to the latest formed
  30 // view, each node will have a complete history of all view numbers
  31 // and their values that it knows about. At any time a node can reboot
  32 // and when it re-joins, it may be many views behind; by remembering
  33 // all views, the other nodes can bring this re-joined node up to
  34 // date.
  35
  36 config::config(const string &_first, const string &_me, config_view_change *_vc)
  37     : my_view_id(0), first(_first), me(_me), vc(_vc),
  38       paxos(this, me == _first, me, me)
  39 {
  40     get_rpcs()->reg(paxos_protocol::heartbeat, &config::heartbeat, this);
  41     lock cfg_mutex_lock(cfg_mutex);
  42     reconstruct(cfg_mutex_lock);
  43     thread(&config::heartbeater, this).detach();
  44 }
  45
  46 void config::restore(const string &s) {
  47     lock cfg_mutex_lock(cfg_mutex);
  48     paxos.restore(s);
  49     reconstruct(cfg_mutex_lock);
  50 }
  51
  52 void config::get_view(unsigned instance, vector<string> &m) {
  53     lock cfg_mutex_lock(cfg_mutex);
  54     get_view(instance, m, cfg_mutex_lock);
  55 }
  56
  57 void config::get_view(unsigned instance, vector<string> &m, lock &) {
  58     string value = paxos.value(instance);
  59     LOG("get_view(" << instance << "): returns " << value);
  60     m = members(value);
  61 }
  62
  63 vector<string> config::members(const string &value) const {
  64     return explode(value);
  65 }
  66
  67 string config::value(const vector<string> &members) const {
  68     return implode(members);
  69 }
  70
  71 void config::reconstruct(lock &cfg_mutex_lock) {
  72     VERIFY(cfg_mutex_lock);
  73     my_view_id = paxos.instance();
  74     if (my_view_id > 0) {
  75         get_view(my_view_id, mems, cfg_mutex_lock);
  76         LOG("view " << my_view_id << " " << mems);
  77     }
  78 }
  79
  80 // Called by Paxos's acceptor.
  81 void config::paxos_commit(unsigned instance, const string &value) {
  82     lock cfg_mutex_lock(cfg_mutex);
  83
  84     vector<string> newmem = members(value);
  85     LOG("instance " << instance << ": " << newmem);
  86
  87     for (auto mem : mems) {
  88         LOG("is " << mem << " still a member?");
  89         if (!isamember(mem, newmem) && me != mem) {
  90             LOG("delete " << mem);
  91             invalidate_handle(mem);
  92             //handle(mem).invalidate();
  93         }
  94     }
  95
  96     mems = newmem;
  97     my_view_id = instance;
  98     if (vc) {
  99         cfg_mutex_lock.unlock();
 100         vc->commit_change(instance);
 101         cfg_mutex_lock.lock();
 102     }
 103 }
 104
 105 bool config::ismember(const string &m, unsigned vid) {
 106     lock cfg_mutex_lock(cfg_mutex);
 107     vector<string> v;
 108     get_view(vid, v, cfg_mutex_lock);
 109     return isamember(m, v);
 110 }
 111
 112 bool config::add(const string &new_m, unsigned vid) {
 113     lock cfg_mutex_lock(cfg_mutex);
 114     LOG("adding " << new_m << " to " << vid);
 115     if (vid != my_view_id) {
 116         LOG("that's not my view id, " << my_view_id << "!");
 117         return false;
 118     }
 119     LOG("calling down to paxos layer");
 120     vector<string> m(mems), cmems(mems);
 121     m.push_back(new_m);
 122     LOG("old mems " << cmems << " " << value(cmems));
 123     LOG("new mems " << m << " " << value(m));
 124     unsigned nextvid = my_view_id + 1;
 125     cfg_mutex_lock.unlock();
 126     bool r = paxos.run(nextvid, cmems, value(m));
 127     cfg_mutex_lock.lock();
 128     LOG("paxos proposer returned " << (r ? "success" : "failure"));
 129     return r;
 130 }
 131
 132 // caller should hold cfg_mutex
 133 bool config::remove(const string &m, lock &cfg_mutex_lock) {
 134     LOG("my_view_id " << my_view_id << " remove? " << m);
 135     vector<string> n;
 136     for (auto mem : mems) {
 137         if (mem != m)
 138             n.push_back(mem);
 139     }
 140     vector<string> cmems = mems;
 141     unsigned nextvid = my_view_id + 1;
 142     cfg_mutex_lock.unlock();
 143     bool r = paxos.run(nextvid, cmems, value(n));
 144     cfg_mutex_lock.lock();
 145     LOG("proposer returned " << (r ? "success" : "failure"));
 146     return r;
 147 }
 148
 149 void config::heartbeater() [[noreturn]] {
 150     lock cfg_mutex_lock(cfg_mutex);
 151
 152     while (1) {
 153         auto next_timeout = steady_clock::now() + milliseconds(300);
 154         LOG("go to sleep");
 155         config_cond.wait_until(cfg_mutex_lock, next_timeout);
 156
 157         unsigned vid = my_view_id;
 158         vector<string> cmems;
 159         get_view(vid, cmems, cfg_mutex_lock);
 160         LOG("current membership " << cmems);
 161
 162         if (!isamember(me, cmems)) {
 163             LOG("not member yet; skip hearbeat");
 164             continue;
 165         }
 166
 167         // who has the smallest ID?
 168         string m = min(me, *min_element(cmems.begin(), cmems.end()));
 169
 170         if (m == me) {
 171             // ping the other nodes
 172             for (string mem : cmems) {
 173                 if (mem == me || doheartbeat(mem, cfg_mutex_lock) == OK)
 174                     continue;
 175                 if (vid == my_view_id)
 176                     remove(mem, cfg_mutex_lock);
 177                 break;
 178             }
 179         } else {
 180             // ping the node with the smallest ID
 181             if (doheartbeat(m, cfg_mutex_lock) != OK && vid == my_view_id)
 182                 remove(m, cfg_mutex_lock);
 183         }
 184     }
 185 }
 186
 187 paxos_protocol::status config::heartbeat(int &r, string m, unsigned vid) {
 188     lock cfg_mutex_lock(cfg_mutex);
 189     r = (int) my_view_id;
 190     LOG("heartbeat from " << m << "(" << vid << ") my_view_id " << my_view_id);
 191     if (vid == my_view_id)
 192         return paxos_protocol::OK;
 193     else if (paxos.isrunning()) {
 194         VERIFY (vid == my_view_id + 1 || vid + 1 == my_view_id);
 195         return paxos_protocol::OK;
 196     }
 197     return paxos_protocol::ERR;
 198 }
 199
 200 config::heartbeat_t config::doheartbeat(const string &m, lock &cfg_mutex_lock) {
 201     unsigned vid = my_view_id;
 202     LOG("heartbeat to " << m << " (" << vid << ")");
 203     handle h(m);
 204
 205     cfg_mutex_lock.unlock();
 206     int r = 0, ret = rpc_protocol::bind_failure;
 207     if (rpcc *cl = h.safebind())
 208         ret = cl->call_timeout(paxos_protocol::heartbeat, milliseconds(100), r, me, vid);
 209     cfg_mutex_lock.lock();
 210
 211     heartbeat_t res = OK;
 212     switch (ret) {
 213         case paxos_protocol::OK:
 214             break;
 215         case rpc_protocol::atmostonce_failure:
 216         case rpc_protocol::oldsrv_failure:
 217             invalidate_handle(m);
 218             //h.invalidate();
 219             break;
 220         default:
 221             LOG("problem with " << m << " (" << ret << ") my vid " << vid << " his vid " << r);
 222             res = (ret < 0) ? FAILURE : VIEWERR;
 223     }
 224     LOG("done " << res);
 225     return res;
 226 }