An Overlay-based
Virtual Network Substrate
SpoVNet

source: source/ariba/overlay/modules/chord/Chord.cpp @ 5316

Last change on this file since 5316 was 5316, checked in by Christoph Mayer, 14 years ago

merge from bootstrap branch

File size: 12.9 KB
Line 
1// [License]
2// The Ariba-Underlay Copyright
3//
4// Copyright (c) 2008-2009, Institute of Telematics, UniversitÀt Karlsruhe (TH)
5//
6// Institute of Telematics
7// UniversitÀt Karlsruhe (TH)
8// Zirkel 2, 76128 Karlsruhe
9// Germany
10//
11// Redistribution and use in source and binary forms, with or without
12// modification, are permitted provided that the following conditions are
13// met:
14//
15// 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
16// notice, this list of conditions and the following disclaimer.
17// 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
18// notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
19// documentation and/or other materials provided with the distribution.
20//
21// THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE INSTITUTE OF TELEMATICS ``AS IS'' AND
22// ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
23// IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
24// PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE ARIBA PROJECT OR
25// CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
26// EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
27// PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
28// PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
29// LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
30// NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
31// SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
32//
33// The views and conclusions contained in the software and documentation
34// are those of the authors and should not be interpreted as representing
35// official policies, either expressed or implied, of the Institute of
36// Telematics.
37// [License]
38
39#include "ariba/overlay/BaseOverlay.h"
40
41#include "Chord.h"
42#include "messages/ChordMessage.h"
43#include "messages/Discovery.h"
44
45#include "detail/chord_routing_table.hpp"
46
47namespace ariba {
48namespace overlay {
49
50typedef chord_routing_table::item route_item;
51
52use_logging_cpp( Chord );
53
54Chord::Chord(BaseOverlay& _baseoverlay, const NodeID& _nodeid,
55                OverlayStructureEvents* _eventsReceiver, const OverlayParameterSet& param) :
56        OverlayInterface(_baseoverlay, _nodeid, _eventsReceiver, param) {
57
58        // create routing table
59        this->table = new chord_routing_table(_nodeid, 2);
60        orphan_removal_counter = 0;
61        stabilize_counter = 0;
62        stabilize_finger = 0;
63}
64
65Chord::~Chord() {
66
67        // delete routing table
68        delete table;
69}
70
71/// helper: sets up a link using the base overlay
72LinkID Chord::setup(const EndpointDescriptor& endp, const NodeID& node) {
73
74        logging_debug("request to setup link to " << endp.toString() );
75
76        for (size_t i=0; i<pending.size(); i++)
77                if (pending[i]==node) return LinkID::UNSPECIFIED;
78        pending.push_back(node);
79
80        // establish link via base overlay
81        return baseoverlay.establishLink(endp, node, OverlayInterface::OVERLAY_SERVICE_ID);
82}
83
84/// helper: sends a message using the "base overlay"
85seqnum_t Chord::send(Message* msg, const LinkID& link) {
86        if (link.isUnspecified()) return 0;
87        return baseoverlay.sendMessage(msg, link);
88}
89
90/// sends a discovery message
91void Chord::send_discovery_to(const NodeID& destination, int ttl) {
92//      logging_debug("Initiating discovery of " << destination.toString() );
93        Message msg;
94        ChordMessage cmsg(ChordMessage::discovery, nodeid, destination);
95        Discovery dmsg;
96        dmsg.setSourceEndpoint(&baseoverlay.getEndpointDescriptor());
97        dmsg.setFollowType(Discovery::normal);
98        dmsg.setTTL((uint8_t) ttl);
99        cmsg.encapsulate(&dmsg);
100        msg.encapsulate(&cmsg);
101        this->onMessage(&msg, NodeID::UNSPECIFIED, LinkID::UNSPECIFIED);
102}
103
104void Chord::createOverlay() {
105}
106
107void Chord::deleteOverlay() {
108
109}
110
111void Chord::joinOverlay(const EndpointDescriptor& boot) {
112        logging_info( "joining Chord overlay structure through end-point " <<
113                        (boot.isUnspecified() ? "local" : boot.toString()) );
114
115        // initiator? no->setup first link
116        if (!boot.isUnspecified())
117                bootstrapLinks.push_back( setup(boot) );
118
119        // timer for stabilization management
120        Timer::setInterval(2500);
121        Timer::start();
122}
123
124void Chord::leaveOverlay() {
125        Timer::stop();
126        for (size_t i = 0; i < table->size(); i++) {
127                route_item* it = (*table)[i];
128                ChordMessage msg(ChordMessage::leave, nodeid, it->id);
129                send(&msg,it->info);
130        }
131}
132
133const EndpointDescriptor& Chord::resolveNode(const NodeID& node) {
134        const route_item* item = table->get(node);
135        if (item == NULL || item->info.isUnspecified()) return EndpointDescriptor::UNSPECIFIED;
136        return baseoverlay.getEndpointDescriptor(item->info);
137}
138
139void Chord::routeMessage(const NodeID& destnode, Message* msg) {
140        // get next hop
141        const route_item* item = table->get_next_hop(destnode);
142
143        // message for this node? yes-> delegate to base overlay
144        if (item->id == nodeid || destnode == nodeid)
145                baseoverlay.incomingRouteMessage( msg, LinkID::UNSPECIFIED, nodeid );
146
147        else { // no-> send to next hop
148                ChordMessage cmsg(ChordMessage::route, nodeid, destnode);
149                cmsg.encapsulate(msg);
150                send(&cmsg, item->info);
151        }
152}
153
154/// @see OverlayInterface.h
155void Chord::routeMessage(const NodeID& node, const LinkID& link, Message* msg) {
156        logging_debug("Redirect over Chord to node id=" << node.toString()
157                        << " link id=" << link.toString() );
158        ChordMessage cmsg(ChordMessage::route, nodeid, node);
159        cmsg.encapsulate(msg);
160        send(&cmsg, link);
161}
162
163/// @see OverlayInterface.h
164const LinkID& Chord::getNextLinkId( const NodeID& id ) const {
165        // get next hop
166        const route_item* item = table->get_next_hop(id);
167
168        // returns a unspecified id when this is itself
169        if (item == NULL || item->id == nodeid)
170                return LinkID::UNSPECIFIED;
171
172        /// return routing info
173        return item->info;
174}
175
176OverlayInterface::NodeList Chord::getKnownNodes(bool deep) const {
177        OverlayInterface::NodeList nodelist;
178
179        if( deep ){
180                // all nodes that I know, fingers, succ/pred
181                for (size_t i = 0; i < table->size(); i++){
182                        if ((*table)[i]->ref_count != 0
183                                        && !(*table)[i]->info.isUnspecified())
184                                nodelist.push_back((*table)[i]->id);
185                }
186        } else {
187                // only succ and pred
188                if( table->get_predesessor() != NULL )
189                        nodelist.push_back( *(table->get_predesessor()) );
190
191                if( table->get_successor() != NULL )
192                                        nodelist.push_back( *(table->get_successor()) );
193        }
194
195        return nodelist;
196}
197
198/// @see CommunicationListener.h
199/// @see OverlayInterface.h
200void Chord::onLinkUp(const LinkID& lnk, const NodeID& remote) {
201        logging_debug("link_up: link=" << lnk.toString() << " remote=" <<
202                        remote.toString() );
203        for (vector<NodeID>::iterator i=pending.begin(); i!=pending.end(); i++)
204                if (*i == remote) {
205                        pending.erase(i);
206                        break;
207                }
208        route_item* item = table->insert(remote);
209
210        // item added to routing table?
211        if (item != NULL) { // yes-> add to routing table
212                logging_info("new routing neighbor: " << remote.toString()
213                                << " with link " << lnk.toString());
214                item->info = lnk;
215        } else { // no-> add orphan entry to routing table
216                logging_info("new orphan: " << remote.toString()
217                                << " with link " << lnk.toString());
218                table->insert_orphan(remote)->info = lnk;
219        }
220
221        vector<LinkID>::iterator it = std::find(bootstrapLinks.begin(), bootstrapLinks.end(), lnk);
222        if( it != bootstrapLinks.end() ) {
223                send_discovery_to(nodeid);
224                bootstrapLinks.erase( it );
225        }
226}
227
228/// @see CommunicationListener.h or @see OverlayInterface.h
229void Chord::onLinkDown(const LinkID& lnk, const NodeID& remote) {
230        logging_debug("link_down: link=" << lnk.toString() << " remote=" <<
231                        remote.toString() );
232
233        // remove link from routing table
234        route_item* item = table->get(remote);
235        if (item!=NULL) item->info = LinkID::UNSPECIFIED;
236        table->remove(remote);
237}
238
239/// @see CommunicationListener.h
240/// @see OverlayInterface.h
241void Chord::onMessage(const DataMessage& msg, const NodeID& remote,
242                const LinkID& link) {
243
244        // decode message
245        typedef ChordMessage M;
246        M* m = msg.getMessage()->convert<ChordMessage> ();
247        if (m == NULL) return;
248
249        // handle messages
250        switch (m->getType()) {
251
252        // invalid message
253        case M::invalid:
254                break;
255
256        // route message with payload
257        case M::route: {
258                // find next hop
259                const route_item* item = table->get_next_hop(m->getDestination());
260
261                // next hop == myself?
262                if (m->getDestination() == nodeid) { // yes-> route to base overlay
263                        logging_debug("Send message to baseoverlay");
264                        baseoverlay.incomingRouteMessage( m, item->info, remote );
265                }
266                // no-> route to next hop
267                else {
268                        logging_debug("Route chord message to "
269                                << item->id.toString() << " (destination=" << m->getDestination() << ")");
270                        send(m, item->info);
271                }
272                break;
273        }
274
275                // discovery request
276        case M::discovery: {
277                // decapsulate message
278                Discovery* dmsg = m->decapsulate<Discovery> ();
279                logging_debug("received discovery message with"
280                                << " dest=" << m->getDestination().toString()
281                                << " ttl=" << (int)dmsg->getTTL()
282                                << " type=" << (int)dmsg->getFollowType()
283                );
284
285                // check if source node can be added to routing table and setup link
286                if (m->getSource() != nodeid && table->is_insertable(m->getSource()))
287                        setup(*dmsg->getSourceEndpoint(), m->getSource() );
288
289                // delegate discovery message
290                switch (dmsg->getFollowType()) {
291
292                // normal: route discovery message like every other message
293                case Discovery::normal:
294                        // closest node? yes-> split to follow successor and predecessor
295                        if (table->is_closest_to(m->getDestination())) {
296
297                                if (table->get_successor() != NULL) {
298                                        // send successor message
299                                        ChordMessage cmsg_s(*m);
300                                        Discovery dmsg_s(*dmsg);
301                                        dmsg_s.setFollowType(Discovery::successor);
302                                        cmsg_s.encapsulate(&dmsg_s);
303                                        route_item* succ_item = table->get(*table->get_successor());
304                                        logging_debug("split: routing discovery message to successor "
305                                                        << succ_item->id.toString() );
306                                        send(&cmsg_s, succ_item->info);
307                                }
308
309                                // send predecessor message
310                                if (table->get_predesessor() != NULL) {
311                                        ChordMessage cmsg_p(*m);
312                                        Discovery dmsg_p(*dmsg);
313                                        dmsg_p.setFollowType(Discovery::predecessor);
314                                        cmsg_p.encapsulate(&dmsg_p);
315                                        route_item* pred_item = table->get(
316                                                        *table->get_predesessor());
317                                        logging_debug("split: routing discovery message to predecessor "
318                                                        << pred_item->id.toString() );
319                                        send(&cmsg_p, pred_item->info);
320                                }
321                        }
322                        // no-> route message
323                        else {
324                                // find next hop
325                                const route_item* item = table->get_next_hop(
326                                                m->getDestination());
327                                if (item->id == nodeid) break;
328                                logging_debug("routing discovery message to " <<
329                                                item->id.toString() );
330                                send(m, item->info);
331                        }
332                        break;
333
334                        // successor mode: follow the successor until TTL is zero
335                case Discovery::successor:
336                case Discovery::predecessor: {
337                        // time to live ended? yes-> stop routing
338                        if (dmsg->getTTL() == 0) break;
339
340                        // decrease time-to-live
341                        dmsg->setTTL(dmsg->getTTL() - 1);
342
343                        const route_item* item = NULL;
344                        if (dmsg->getFollowType() == Discovery::successor &&
345                                        table->get_successor() != NULL) {
346                                item = table->get(*table->get_successor());
347                        } else {
348                                if (table->get_predesessor()!=NULL)
349                                        item = table->get(*table->get_predesessor());
350                        }
351                        if (item == NULL) break;
352                                logging_debug("routing discovery message to succ/pred "
353                                        << item->id.toString() );
354                        ChordMessage cmsg(*m);
355                        cmsg.encapsulate(dmsg);
356                        send(&cmsg, item->info);
357                        break;
358                }
359                }
360                break;
361        }
362
363                // leave
364        case M::leave: {
365                if (link!=LinkID::UNSPECIFIED) {
366                        route_item* item = table->get(remote);
367                        if (item!=NULL) item->info = LinkID::UNSPECIFIED;
368                        table->remove(remote);
369                        baseoverlay.dropLink(link);
370                }
371                break;
372        }
373        }
374}
375
376void Chord::eventFunction() {
377        stabilize_counter++;
378        if (stabilize_counter == 3) {
379                pending.clear();
380                size_t numNeighbors = 0;
381                for (size_t i = 0; i < table->size(); i++) {
382                        route_item* it = (*table)[i];
383                        if (it->ref_count != 0 && !it->info.isUnspecified()) numNeighbors++;
384                }
385                logging_info("Running stabilization: #links="
386                                << table->size() << " #neighbors=" << numNeighbors );
387                stabilize_counter = 0;
388                stabilize_finger = ((stabilize_finger+1) % table->get_finger_table_size() );
389                logging_debug("Sending discovery message to my neighbors and fingers");
390                const NodeID& disc1 = nodeid;
391                const NodeID& disc2 = table->get_finger_table(stabilize_finger).get_compare().get_center();
392                send_discovery_to(disc1);
393                if (disc1 != disc2) send_discovery_to(disc2);
394                orphan_removal_counter++;
395                if (orphan_removal_counter == 2) {
396                        logging_info("Running orphan removal");
397                        orphan_removal_counter = 0;
398                        for (size_t i = 0; i < table->size(); i++) {
399                                route_item* it = (*table)[i];
400                                if (it->ref_count == 0 && !it->info.isUnspecified()) {
401                                        logging_info("Dropping orphaned link " << it->info.toString() << " to " << it->id.toString());
402                                        baseoverlay.dropLink(it->info);
403                                        it->info = LinkID::UNSPECIFIED;
404                                }
405                        }
406                }
407        }
408        logging_debug("--- chord routing information ----------------------------------");
409        logging_debug("predecessor: " << (table->get_predesessor()==NULL? "<none>" :
410                table->get_predesessor()->toString()) );
411        logging_debug("node_id    : " << nodeid.toString() );
412        logging_debug("successor  : " << (table->get_successor()==NULL? "<none>" :
413                table->get_successor()->toString()));
414        logging_debug("----------------------------------------------------------------");
415}
416
417}} // namespace ariba, overlay
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.