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 & cfg_mutex_lock) {
  58     VERIFY(cfg_mutex_lock);
  59     string value = paxos.value(instance);
  60     LOG("get_view(" << instance << "): returns " << value);
  61     m = explode(value);
  62 }
  63
  64 void config::reconstruct(lock & cfg_mutex_lock) {
  65     VERIFY(cfg_mutex_lock);
  66     my_view_id = paxos.instance();
  67     if (my_view_id > 0) {
  68         get_view(my_view_id, mems, cfg_mutex_lock);
  69         LOG("view " << my_view_id << " " << mems);
  70     }
  71 }
  72
  73 // Called by Paxos's acceptor.
  74 void config::paxos_commit(unsigned instance, const string & value) {
  75     lock cfg_mutex_lock(cfg_mutex);
  76
  77     vector<string> newmem = explode(value);
  78     LOG("instance " << instance << ": " << newmem);
  79
  80     for (auto mem : mems) {
  81         LOG("is " << mem << " still a member?");
  82         if (!isamember(mem, newmem) && me != mem) {
  83             LOG("delete " << mem);
  84             handle(mem).invalidate();
  85         }
  86     }
  87
  88     mems = newmem;
  89     my_view_id = instance;
  90     if (vc) {
  91         cfg_mutex_lock.unlock();
  92         vc->commit_change(instance);
  93         cfg_mutex_lock.lock();
  94     }
  95 }
  96
  97 bool config::ismember(const string & m, unsigned vid) {
  98     lock cfg_mutex_lock(cfg_mutex);
  99     vector<string> v;
 100     get_view(vid, v, cfg_mutex_lock);
 101     return isamember(m, v);
 102 }
 103
 104 bool config::add(const string & new_m, unsigned vid) {
 105     lock cfg_mutex_lock(cfg_mutex);
 106     LOG("adding " << new_m << " to " << vid);
 107     if (vid != my_view_id) {
 108         LOG("that's not my view id, " << my_view_id << "!");
 109         return false;
 110     }
 111     LOG("calling down to paxos layer");
 112     vector<string> m(mems), cmems(mems);
 113     m.push_back(new_m);
 114     LOG("old mems " << cmems << " " << implode(cmems));
 115     LOG("new mems " << m << " " << implode(m));
 116     unsigned nextvid = my_view_id + 1;
 117     cfg_mutex_lock.unlock();
 118     bool r = paxos.run(nextvid, cmems, implode(m));
 119     cfg_mutex_lock.lock();
 120     LOG("paxos proposer returned " << (r ? "success" : "failure"));
 121     return r;
 122 }
 123
 124 // caller should hold cfg_mutex
 125 bool config::remove(const string & m, lock & cfg_mutex_lock) {
 126     VERIFY(cfg_mutex_lock);
 127     LOG("my_view_id " << my_view_id << " remove? " << m);
 128     vector<string> n;
 129     for (auto mem : mems) {
 130         if (mem != m)
 131             n.push_back(mem);
 132     }
 133     vector<string> cmems = mems;
 134     unsigned nextvid = my_view_id + 1;
 135     cfg_mutex_lock.unlock();
 136     bool r = paxos.run(nextvid, cmems, implode(n));
 137     cfg_mutex_lock.lock();
 138     LOG("proposer returned " << (r ? "success" : "failure"));
 139     return r;
 140 }
 141
 142 void config::heartbeater() {
 143     lock cfg_mutex_lock(cfg_mutex);
 144
 145     while (1) {
 146         auto next_timeout = steady_clock::now() + milliseconds(300);
 147         LOG("go to sleep");
 148         config_cond.wait_until(cfg_mutex_lock, next_timeout);
 149
 150         unsigned vid = my_view_id;
 151         vector<string> cmems;
 152         get_view(vid, cmems, cfg_mutex_lock);
 153         LOG("current membership " << cmems);
 154
 155         if (!isamember(me, cmems)) {
 156             LOG("not member yet; skip hearbeat");
 157             continue;
 158         }
 159
 160         // who has the smallest ID?
 161         string m = min(me, *min_element(cmems.begin(), cmems.end()));
 162
 163         if (m == me) {
 164             // ping the other nodes
 165             for (string mem : cmems) {
 166                 if (mem == me || doheartbeat(mem, cfg_mutex_lock) == OK)
 167                     continue;
 168                 if (vid == my_view_id)
 169                     remove(mem, cfg_mutex_lock);
 170                 break;
 171             }
 172         } else {
 173             // ping the node with the smallest ID
 174             if (doheartbeat(m, cfg_mutex_lock) != OK && vid == my_view_id)
 175                 remove(m, cfg_mutex_lock);
 176         }
 177     }
 178 }
 179
 180 paxos_protocol::status config::heartbeat(int & r, string m, unsigned vid) {
 181     lock cfg_mutex_lock(cfg_mutex);
 182     r = (int) my_view_id;
 183     LOG("heartbeat from " << m << "(" << vid << ") my_view_id " << my_view_id);
 184     if (vid == my_view_id)
 185         return paxos_protocol::OK;
 186     else if (paxos.isrunning()) {
 187         VERIFY (vid == my_view_id + 1 || vid + 1 == my_view_id);
 188         return paxos_protocol::OK;
 189     }
 190     return paxos_protocol::ERR;
 191 }
 192
 193 config::heartbeat_t config::doheartbeat(const string & m, lock & cfg_mutex_lock) {
 194     VERIFY(cfg_mutex_lock);
 195     unsigned vid = my_view_id;
 196     LOG("heartbeat to " << m << " (" << vid << ")");
 197     handle h(m);
 198
 199     cfg_mutex_lock.unlock();
 200     int r = 0, ret = rpc_protocol::bind_failure;
 201     if (rpcc *cl = h.safebind())
 202         ret = cl->call_timeout(paxos_protocol::heartbeat, milliseconds(100), r, me, vid);
 203     cfg_mutex_lock.lock();
 204
 205     heartbeat_t res = OK;
 206     switch (ret) {
 207         case paxos_protocol::OK:
 208             break;
 209         case rpc_protocol::atmostonce_failure:
 210         case rpc_protocol::oldsrv_failure:
 211             h.invalidate();
 212             break;
 213         default:
 214             LOG("problem with " << m << " (" << ret << ") my vid " << vid << " his vid " << r);
 215             res = (ret < 0) ? FAILURE : VIEWERR;
 216     }
 217     LOG("done " << res);
 218     return res;
 219 }