gossipod

chismoso

Implementación del Protocolo de membresía de grupo de procesos (SWIM) de estilo de infección asíncrono, escalable y débilmente consistente escrita en Rust.

Advertencia

Descargo de responsabilidad: este proyecto es un trabajo en progreso y aún no está listo para producción. El código base puede contener errores o funciones incompletas. Úselo con precaución. Se aceptan comentarios y contribuciones, ¡gracias!.

• Trabajo de investigación: nadar
• Ejemplos: hash consistente | RÁPIDO | PING PONG

Características clave propuestas

• Implementación de Rust para la seguridad y el rendimiento de la memoria.
• Arquitectura asíncrona que utiliza Tokio para operaciones de E/S eficientes
• API simple para una fácil integración en proyectos existentes
• Serialización y deserialización de mensajes basada en códec para una comunicación de red eficiente
• Diseño extensible que permite futuros comportamientos personalizados.
• Parámetros de detección de fallas configurables
• Soporte incorporado para TCP y UDP
• Capa de transporte conectable (QUIC, UDP)
• Cifrado básico de paquetes de datos para una comunicación segura.
• Soporte de tiempo de ejecución io_uring a través de Tokio
• Observabilidad configurable (registro y métricas)
• Implementar (SWIM:Basic) + (SWIM+Inf.) + (SWIM+Inf.+Susp.) y ampliar para incluir funciones de Lifeguard de Hashicorp Research

Implementación SWIM para Gossipod En pocas palabras

Gossipod emplea 3 tipos de mensajes: PING , PING-REQ y BROADCAST (que incluye los subtipos JOIN , LEAVE , SUSPECT , ALIVE y CONFIRM ). Los mensajes PING y PING-REQ son fundamentales para el mecanismo de detección de fallas del sistema basado en SWIM, lo que facilita el intercambio de estado constante al aprovechar la difusión de información sobre este proceso. Cuando se produce un cambio de estado, ya sea a través de solicitudes voluntarias o de detección periódica de fallas, el sistema utiliza mensajes BROADCAST para la difusión aleatoria de esta información. Cada nodo de la red mantiene un número de encarnación, comenzando en cero, que solo puede ser incrementado por el propio nodo. Este número es crucial para gestionar el estado del nodo en las listas de miembros locales de otros nodos y sirve como medio para refutar sospechas (SWIM+Inf.+Susp.) de otros nodos. Este diseño permite a Gossipod lograr una gestión de estado distribuida y detección de fallas eficiente y resistente en una red distribuida o descentralizada, equilibrando las necesidades de información actualizada, resolución de conflictos y confiabilidad del sistema.

Por extensión, Lifeguard ofrece funciones de implementación adicionales que aún no están incorporadas en la versión actual de Gossipod y que son totalmente compatibles con la lista de miembros de Hashicorp. Planeo integrar estas funciones en una versión futura.

Diagrama

 diagrama de secuencia
    participante N1 como Nodo 1
    participante N2 como Nodo 2
    participante N3 como Nodo 3
    participante Nx como Nodo x (Aleatorio)

    Nota sobre N1, Nx: Sondeo y difusión de información a través de la colaboración
    N1->>N2: PING (con información superpuesta)
    N2->>N1: ACK (con información combinada)
    N1->>N3: PING-REQ (para N2)
    N3->>N2: PING
    N2->>N3: CONFIGURACIÓN
    N3->>N1: ACK (indirecto)

    Nota sobre N1,Nx: Difusión del cambio de estado
    N1->>Nx: TRANSMISIÓN (ABANDONAR/UNIRSE/SOSPECHO/CONFIRMAR)
    Nx->>N2: PING (con cambios de estado combinados)
    N2->>N3: PING (con cambios de estado combinados)

    Nota sobre N1, Nx: Detección y recuperación de fallas
    N1->>N2: PING (sin respuesta)
    N1->>N3: PING-REQ (para N2)
    N3->>N2: PING (sin respuesta)
    N3->>N1: NACK
    N1->>Nx: TRANSMISIÓN (SOSPECHOSO N2)

    Nota sobre N2: N2 recibe un mensaje SOSPECHOSO
    N2->>N2: Incrementar el número de encarnación
    N2->>Nx: TRANSMISIÓN (VIVO con nuevo número de encarnación)

    alt N2 refuta exitosamente
        Nx->>N1: PING (con ALIVE N2 a cuestas)
        Nota sobre N1: actualice el estado de N2 a vivo
    De lo contrario, N2 no refuta a tiempo.
        N1->>Nx: TRANSMISIÓN (CONFIRME N2 como fallido)
    fin

Demostración rápida

Para ver Gossipod en acción, consulte el directorio ./examples , que incluye varias demostraciones. A continuación puede ejecutar dos instancias diferentes de gossipod especificando diferentes direcciones de puerto y nombres de nodo.

Nodo_1 como independiente

 > cargo run -p ping_node -- --name=NODE_1 --port=7948

Nodo_2 con unión inicial al nodo_1

 > cargo run -p pong_node -- --name=NODE_2 --port=7947 --join-addr=127.0.0.1:7948

API de chismes

Creando una nueva instancia de Gossipod

 let config = GossipodConfigBuilder :: new ( )
    . with_name ( & args . name )
    . with_port ( args . port )
    . with_addr ( args . ip . parse :: < Ipv4Addr > ( ) . expect ( "Invalid IP address" ) )
    . with_probing_interval ( Duration :: from_secs ( 1 ) )
    . with_ack_timeout ( Duration :: from_millis ( 500 ) )
    . with_indirect_ack_timeout ( Duration :: from_secs ( 1 ) )
    . with_suspicious_timeout ( Duration :: from_secs ( 5 ) )
    . with_network_type ( NetworkType :: LAN )
    . build ( )
    . await ? ;

let gossipod = Gossipod :: new ( config ) . await ? ; 

Con metadatos de nodo personalizados

 # [ derive ( Clone , Debug , Serialize , Deserialize , PartialEq , Eq , Hash ) ]
struct Metadata {
    region : String ,
    datacenter : String ,
}

impl NodeMetadata for Metadata { }

let metadata = Metadata { 
    region : "aws-west-1" . to_string ( ) ,
    datacenter : "dc1" . to_string ( ) ,
} ;

let gossipod = Gossipod :: with_metadata ( config , metadata ) . await ? ; 

Uso de ejemplo

Aquí hay un ejemplo básico de cómo usar Gossipod en su aplicación:

 // Configuration
let config = GossipodConfigBuilder :: new ( )
    . with_name ( & args . name )
    . with_port ( args . port )
    . with_addr ( args . ip . parse :: < Ipv4Addr > ( ) . expect ( "Invalid IP address" ) )
    . with_probing_interval ( Duration :: from_secs ( 1 ) )
    . with_ack_timeout ( Duration :: from_millis ( 500 ) )
    . with_indirect_ack_timeout ( Duration :: from_secs ( 1 ) )
    . with_suspicious_timeout ( Duration :: from_secs ( 5 ) )
    . with_network_type ( NetworkType :: LAN )
    . build ( )
    . await ? ;

// New instance
let gossipod = Arc :: new ( Gossipod :: new ( config . clone ( ) ) . await ? ) ;

// Start Gossipod
tokio :: spawn ( gossipod . clone ( ) . start ( ) ) ;

// Wait for Gossipod to start
while !gossipod . is_running ( ) . await {
    time :: sleep ( Duration :: from_millis ( 100 ) ) . await ;
} 

Referencia

• SWIM: Protocolo de membresía de grupo de proceso de estilo infección, escalable y débilmente consistente
• Salvavidas: Concientización sobre la salud local para una detección de fallas más precisa
• Implementación de la membresía de Hashicorp