An Overlay-based
Virtual Network Substrate
SpoVNet

source: source/ariba/overlay/modules/chord/Chord.cpp @ 7744

Last change on this file since 7744 was 7744, checked in by Christoph Mayer, 14 years ago

-branch merge back

File size: 15.2 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#include "ariba/overlay/messages/OverlayMsg.h"
41
42#include "Chord.h"
43#include "detail/chord_routing_table.hpp"
44
45#include "messages/Discovery.h"
46
47namespace ariba {
48namespace overlay {
49
50enum signalMessageTypes {
51        typeDiscovery = OverlayMsg::typeSignalingStart + 0x01,
52        typeLeave = OverlayMsg::typeSignalingStart + 0x02,
53};
54
55typedef chord_routing_table::item route_item;
56
57use_logging_cpp( Chord );
58
59Chord::Chord(BaseOverlay& _baseoverlay, const NodeID& _nodeid,
60                OverlayStructureEvents* _eventsReceiver, const OverlayParameterSet& param) :
61        OverlayInterface(_baseoverlay, _nodeid, _eventsReceiver, param) {
62
63        // create routing table
64        this->table = new chord_routing_table(_nodeid, 4);
65        orphan_removal_counter = 0;
66        discovery_count = 0;
67        stabilize_counter = 0;
68        stabilize_finger = 0;
69}
70
71Chord::~Chord() {
72
73        // delete routing table
74        delete table;
75}
76
77/// helper: sets up a link using the base overlay
78LinkID Chord::setup(const EndpointDescriptor& endpoint, const NodeID& remote ) {
79
80        // check if we already have a connection
81        for (size_t i=0; i<table->size(); i++)
82                if ((*table)[i]->ref_count > 0 && (*table)[i]->id == remote && !((*table)[i]->info.isUnspecified()))
83                        return LinkID::UNSPECIFIED;
84
85        // check if we are already trying to establish a link
86        for (size_t i=0; i<pending.size(); i++)
87                if ( pending[i] == remote ) {
88                        logging_debug("Already trying to establish a link to node "
89                                << remote.toString() );
90                        return LinkID::UNSPECIFIED;
91                }
92
93        // adding node to list of pending connections
94        pending.push_back( remote );
95
96        logging_info("Request to setup link to " << endpoint.toString() );
97
98        // establish link via base overlay
99        return baseoverlay.establishLink( endpoint, remote,
100                        OverlayInterface::OVERLAY_SERVICE_ID );
101}
102
103/// helper: sends a message using the "base overlay"
104seqnum_t Chord::send( OverlayMsg* msg, const LinkID& link ) {
105        if (link.isUnspecified()) return 0;
106        return baseoverlay.send_link( msg, link );
107}
108
109/// sends a discovery message
110void Chord::send_discovery_to(const NodeID& remote, int ttl) {
111        LinkID link = getNextLinkId(remote);
112        if ( remote == nodeid || link.isUnspecified()) return;
113        if ( table->size() == 0 ) return;
114        ttl = 2;
115
116        OverlayMsg msg( typeDiscovery );
117        msg.setRegisterRelay(true);
118        Discovery dmsg( Discovery::normal, (uint8_t)ttl, baseoverlay.getEndpointDescriptor() );
119        msg.encapsulate(&dmsg);
120
121        // send to node
122        baseoverlay.send_node( &msg, remote );
123}
124
125void Chord::discover_neighbors( const LinkID& link ) {
126        uint8_t ttl = 1;
127        {
128                // send predecessor discovery
129                OverlayMsg msg( typeDiscovery );
130                msg.setRegisterRelay(true);
131                Discovery dmsg( Discovery::predecessor, ttl,
132                        baseoverlay.getEndpointDescriptor() );
133                msg.encapsulate(&dmsg);
134                send(&msg, link);
135        }
136        {
137                // send successor discovery
138                OverlayMsg msg( typeDiscovery );
139                msg.setSourceEndpoint( baseoverlay.getEndpointDescriptor() );
140                msg.setRegisterRelay(true);
141                Discovery dmsg( Discovery::successor, ttl,
142                        baseoverlay.getEndpointDescriptor() );
143                msg.encapsulate(&dmsg);
144                send(&msg, link);
145        }
146}
147
148
149void Chord::createOverlay() {
150}
151
152void Chord::deleteOverlay() {
153
154}
155
156void Chord::joinOverlay(const EndpointDescriptor& boot) {
157        logging_info( "joining Chord overlay structure through end-point " <<
158                        (boot.isUnspecified() ? "local" : boot.toString()) );
159
160        // initiator? no->setup first link
161        if (!boot.isUnspecified())
162                bootstrapLinks.push_back( setup(boot) );
163
164        // timer for stabilization management
165        Timer::setInterval(1000);
166        Timer::start();
167}
168
169void Chord::leaveOverlay() {
170        Timer::stop();
171        for (size_t i = 0; i < table->size(); i++) {
172                route_item* it = (*table)[i];
173                OverlayMsg msg( typeLeave );
174                send( &msg, it->info );
175        }
176}
177
178/// @see OverlayInterface.h
179const EndpointDescriptor& Chord::resolveNode(const NodeID& node) {
180        const route_item* item = table->get(node);
181        if (item == NULL || item->info.isUnspecified()) return EndpointDescriptor::UNSPECIFIED();
182        return baseoverlay.getEndpointDescriptor(item->info);
183}
184
185/// @see OverlayInterface.h
186bool Chord::isClosestNodeTo( const NodeID& node ) {
187        return table->is_closest_to(node);
188}
189
190/// @see OverlayInterface.h
191const LinkID& Chord::getNextLinkId( const NodeID& id ) const {
192        // get next hop
193        const route_item* item = table->get_next_hop(id);
194
195        // returns a unspecified id when this is itself
196        if (item == NULL || item->id == nodeid)
197                return LinkID::UNSPECIFIED;
198
199        /// return routing info
200        return item->info;
201}
202
203OverlayInterface::NodeList Chord::getKnownNodes(bool deep) const {
204        OverlayInterface::NodeList nodelist;
205
206        if( deep ){
207                // all nodes that I know, fingers, succ/pred
208                for (size_t i = 0; i < table->size(); i++){
209                        if ((*table)[i]->ref_count != 0
210                                        && !(*table)[i]->info.isUnspecified())
211                                nodelist.push_back((*table)[i]->id);
212                }
213        } else {
214                // only succ and pred
215                if( table->get_predesessor() != NULL ){
216                        nodelist.push_back( *(table->get_predesessor()) );
217                }
218                if( table->get_successor() != NULL ){
219                        OverlayInterface::NodeList::iterator i =
220                                std::find( nodelist.begin(), nodelist.end(), *(table->get_successor()) );
221                        if( i == nodelist.end() )
222                                nodelist.push_back( *(table->get_successor()) );
223                }
224        }
225
226        return nodelist;
227}
228
229/// @see CommunicationListener.h
230/// @see OverlayInterface.h
231void Chord::onLinkUp(const LinkID& lnk, const NodeID& remote) {
232        logging_info("link_up: link=" << lnk.toString() << " remote=" <<
233                        remote.toString() );
234        for (vector<NodeID>::iterator i=pending.begin(); i!=pending.end(); i++)
235                if (*i == remote) {
236                        pending.erase(i);
237                        break;
238                }
239
240        if (remote==nodeid) {
241                logging_warn("dropping link that has been established to myself (nodes have same nodeid?)");
242                baseoverlay.dropLink(lnk);
243                return;
244        }
245
246        route_item* item = table->insert(remote);
247
248        // item added to routing table?
249        if (item != NULL) { // yes-> add to routing table
250                logging_info("new routing neighbor: " << remote.toString()
251                                << " with link " << lnk.toString());
252
253                // replace with new link if link is "better"
254                if (item->info!=lnk && item->info.isUnspecified()==false) {
255                        if (baseoverlay.compare( item->info, lnk ) == 1) {
256                                logging_info("Replacing link due to concurrent link establishment.");
257                                baseoverlay.dropLink(item->info);
258                                item->info = lnk;
259                        }
260                } else {
261                        item->info = lnk;
262                }
263
264                // discover neighbors of new overlay neighbor
265                showLinks();
266        } else { // no-> add orphan entry to routing table
267                logging_info("new orphan: " << remote.toString()
268                                << " with link " << lnk.toString());
269                table->insert_orphan(remote)->info = lnk;
270        }
271
272        // erase bootstrap link
273        vector<LinkID>::iterator it = std::find(bootstrapLinks.begin(), bootstrapLinks.end(), lnk);
274        if( it != bootstrapLinks.end() ) bootstrapLinks.erase( it );
275}
276
277/// @see CommunicationListener.h or @see OverlayInterface.h
278void Chord::onLinkDown(const LinkID& lnk, const NodeID& remote) {
279        logging_debug("link_down: link=" << lnk.toString() << " remote=" <<
280                        remote.toString() );
281
282        // remove link from routing table
283        route_item* item = table->get(remote);
284        if (item!=NULL && item->info==lnk) {
285                item->info = LinkID::UNSPECIFIED;
286                table->remove(remote);
287        }
288}
289
290/// @see CommunicationListener.h
291/// @see OverlayInterface.h
292void Chord::onMessage(const DataMessage& msg, const NodeID& remote,
293                const LinkID& link) {
294
295        // decode message
296        OverlayMsg* m = dynamic_cast<OverlayMsg*>(msg.getMessage());
297        if (m == NULL) return;
298
299        // handle messages
300        switch ((signalMessageTypes)m->getType()) {
301
302        // discovery request
303        case typeDiscovery: {
304                // decapsulate message
305                Discovery* dmsg = m->decapsulate<Discovery> ();
306                logging_debug("Received discovery message with"
307                            << " src=" << m->getSourceNode().toString()
308                                << " dst=" << m->getDestinationNode().toString()
309                                << " ttl=" << (int)dmsg->getTTL()
310                                << " type=" << (int)dmsg->getType()
311                );
312
313                // add discovery node id
314                bool found = false;
315                BOOST_FOREACH( NodeID& value, discovery )
316                        if (value == m->getSourceNode()) {
317                                found = true;
318                                break;
319                        }
320                if (!found) discovery.push_back(m->getSourceNode());
321
322                // check if source node can be added to routing table and setup link
323                if (m->getSourceNode() != nodeid)
324                        setup( dmsg->getEndpoint(), m->getSourceNode() );
325
326                // process discovery message -------------------------- switch start --
327                switch (dmsg->getType()) {
328
329                // normal: route discovery message like every other message
330                case Discovery::normal: {
331                        // closest node? yes-> split to follow successor and predecessor
332                        if ( table->is_closest_to(m->getDestinationNode()) ) {
333                                logging_debug("Discovery split:");
334                                if (!table->get_successor()->isUnspecified()) {
335                                        OverlayMsg omsg(*m);
336                                        dmsg->setType(Discovery::successor);
337                                        omsg.encapsulate(dmsg);
338                                        logging_debug("* Routing to successor "
339                                                        << table->get_successor()->toString() );
340                                        baseoverlay.send( &omsg, *table->get_successor() );
341                                }
342
343                                // send predecessor message
344                                if (!table->get_predesessor()->isUnspecified()) {
345                                        OverlayMsg omsg(*m);
346                                        dmsg->setType(Discovery::predecessor);
347                                        omsg.encapsulate(dmsg);
348                                        logging_debug("* Routing to predecessor "
349                                                        << table->get_predesessor()->toString() );
350                                        baseoverlay.send( &omsg, *table->get_predesessor() );
351                                }
352                        }
353                        // no-> route message
354                        else {
355                                baseoverlay.route( m );
356                        }
357                        break;
358                }
359
360                // successor mode: follow the successor until TTL is zero
361                case Discovery::successor:
362                case Discovery::predecessor: {
363                        // reached destination? no->forward!
364                        if (m->getDestinationNode() != nodeid) {
365                                OverlayMsg omsg(*m);
366                                omsg.encapsulate(dmsg);
367                                omsg.setService(OverlayInterface::OVERLAY_SERVICE_ID);
368                                baseoverlay.route( &omsg );
369                                break;
370                        }
371
372                        // time to live ended? yes-> stop routing
373                        if (dmsg->getTTL() == 0 || dmsg->getTTL() > 10) break;
374
375                        // decrease time-to-live
376                        dmsg->setTTL(dmsg->getTTL() - 1);
377
378                        const route_item* item = NULL;
379                        if (dmsg->getType() == Discovery::successor &&
380                                        table->get_successor() != NULL) {
381                                item = table->get(*table->get_successor());
382                        } else {
383                                if (table->get_predesessor()!=NULL)
384                                        item = table->get(*table->get_predesessor());
385                        }
386                        if (item == NULL)
387                                break;
388
389                        logging_debug("Routing discovery message to succ/pred "
390                                << item->id.toString() );
391                        OverlayMsg omsg(*m);
392                        omsg.encapsulate(dmsg);
393                        omsg.setDestinationNode(item->id);
394                        omsg.setService(OverlayInterface::OVERLAY_SERVICE_ID);
395                        baseoverlay.send(&omsg, omsg.getDestinationNode());
396                        break;
397                }
398                case Discovery::invalid:
399                        break;
400
401                default:
402                        break;
403                }
404                // process discovery message ---------------------------- switch end --
405
406                delete dmsg;
407                break;
408        }
409
410        // leave
411        case typeLeave: {
412                if (link!=LinkID::UNSPECIFIED) {
413                        route_item* item = table->get(remote);
414                        if (item!=NULL) item->info = LinkID::UNSPECIFIED;
415                        table->remove(remote);
416                        baseoverlay.dropLink(link);
417                }
418                break;
419        }}
420}
421
422void Chord::eventFunction() {
423        stabilize_counter++;
424        if (stabilize_counter < 0 || stabilize_counter == 2) {
425
426                // reset counter
427                stabilize_counter = 0;
428
429                // clear pending connections
430                pending.clear();
431
432                // get number of real neighbors
433                size_t numNeighbors = 0;
434                for (size_t i = 0; i < table->size(); i++) {
435                        route_item* it = (*table)[i];
436                        if (it->ref_count != 0 && !it->info.isUnspecified()) numNeighbors++;
437                }
438                logging_info("Running stabilization: #links="
439                                << table->size() << " #neighbors=" << numNeighbors );
440
441                // updating neighbors
442                logging_debug("Discover new ring neighbors");
443                for (size_t i=0; i<table->size(); i++) {
444                        LinkID id = (*table)[i]->info;
445                        if (!id.isUnspecified()) discover_neighbors(id);
446                }
447
448                // sending discovery
449                logging_debug("Sending discovery message to my neighbors and fingers");
450                stabilize_finger = ((stabilize_finger+1) % table->get_finger_table_size() );
451                const NodeID disc = table->get_finger_table(stabilize_finger).get_compare().get_center();
452                if (disc != nodeid)
453                        send_discovery_to(disc);
454
455                // remove orphan links
456                orphan_removal_counter++;
457                if (orphan_removal_counter <0 || orphan_removal_counter >= 2) {
458                        logging_info("Discovered nodes: ");
459                        BOOST_FOREACH( NodeID& id, discovery )
460                                logging_info("* " << id.toString());
461                        discovery.clear();
462                        logging_info("Running orphan removal");
463                        orphan_removal_counter = 0;
464                        for (size_t i = 0; i < table->size(); i++) {
465                                route_item* it = (*table)[i];
466                                if (it->ref_count == 0 && !it->info.isUnspecified()) {
467                                        logging_info("Dropping orphaned link " << it->info.toString() << " to " << it->id.toString());
468                                        table->insert(it->id);
469                                        if (it->ref_count==0) {
470                                                LinkID id = it->info;
471                                                it->info = LinkID::UNSPECIFIED;
472                                                baseoverlay.dropLink(id);
473                                        }
474                                }
475                        }
476                }
477        }
478}
479
480void Chord::showLinks() {
481        logging_info("--- chord routing information ----------------------------------");
482        logging_info("predecessor: " << (table->get_predesessor()==NULL? "<none>" :
483                table->get_predesessor()->toString()) );
484        logging_info("node_id    : " << nodeid.toString() );
485        logging_info("successor  : " << (table->get_successor()==NULL? "<none>" :
486                table->get_successor()->toString()));
487        logging_info("----------------------------------------------------------------");
488}
489
490/// @see OverlayInterface.h
491std::string Chord::debugInformation() const {
492        std::ostringstream s;
493        s << "protocol   : Chord" << endl;
494        s << "node_id    : " << nodeid.toString() << endl;
495        s << "predecessor: " << (table->get_predesessor()==NULL? "<none>" :
496                table->get_predesessor()->toString()) << endl;
497        s << "successor  : " << (table->get_successor()==NULL? "<none>" :
498                table->get_successor()->toString()) << endl;
499        s << "nodes: " << endl;
500        for (size_t i = 0; i < table->size(); i++) {
501                route_item* it = (*table)[i];
502                if (it->ref_count != 0 && !it->info.isUnspecified()) {
503                        s << it->id.toString().substr(0,6)
504                          << " using " << it->info.toString().substr(0,6) << endl;
505                }
506        }
507        return s.str();
508}
509
510
511
512}} // namespace ariba, overlay
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.