gossipod

gosip

Implementasi Protokol Keanggotaan Grup Proses Infeksi (SWIM) bergaya Infeksi yang Scalable dan Asynchronous yang ditulis dalam Rust.

Peringatan

Penafian: Proyek ini masih dalam proses dan belum siap produksi. Basis kode mungkin berisi bug atau fitur yang tidak lengkap. Gunakan dengan hati-hati. Masukan dan kontribusi diterima, Terima kasih!.

• Makalah Penelitian: Berenang
• Contoh: Hashing yang Konsisten | CEPAT | PING-PONG

Fitur Utama yang Diusulkan

• Implementasi karat untuk keamanan dan kinerja memori
• Arsitektur asinkron menggunakan Tokio untuk operasi I/O yang efisien
• API sederhana untuk memudahkan integrasi ke dalam proyek yang sudah ada
• Serialisasi dan deserialisasi pesan berbasis codec untuk komunikasi jaringan yang efisien
• Desain yang dapat diperluas memungkinkan perilaku khusus di masa depan
• Parameter deteksi kegagalan yang dapat dikonfigurasi
• Dukungan bawaan untuk TCP & UDP
• Lapisan Transport yang Dapat Dicolokkan (QUIC, UDP)
• Enkripsi dasar paket data untuk komunikasi yang aman
• Mendukung runtime io_uring melalui Tokio
• Observabilitas yang Dapat Dikonfigurasi (Logging dan Metrik)
• Implementasikan (SWIM:Basic) + (SWIM+Inf.) + (SWIM+Inf.+Susp.) dan diperluas untuk menyertakan fitur dari Lifeguard oleh Hashicorp Research

Implementasi SWIM untuk Gossipod Singkatnya

Gossipod menggunakan 3 jenis pesan: PING , PING-REQ , dan BROADCAST (yang mencakup subtipe JOIN , LEAVE , SUSPECT , ALIVE , dan CONFIRM ). Pesan PING dan PING-REQ sangat penting dalam mekanisme deteksi kegagalan sistem berdasarkan SWIM, yang memfasilitasi pertukaran keadaan secara konstan dengan mendukung penyebaran informasi pada proses ini. Ketika perubahan keadaan terjadi, baik melalui permintaan sukarela atau deteksi kegagalan rutin, sistem menggunakan pesan BROADCAST untuk penyebaran informasi ini secara acak. Setiap node dalam jaringan mempertahankan nomor inkarnasi, dimulai dari nol, yang hanya dapat bertambah oleh node itu sendiri. Nomor ini sangat penting untuk mengelola status node dalam daftar keanggotaan lokal node lain dan berfungsi sebagai sarana untuk menyangkal kecurigaan (SWIM+Inf.+Susp.) dari node lain. Desain ini memungkinkan Gossipod mencapai manajemen status terdistribusi dan deteksi kegagalan yang efisien dan tangguh dalam jaringan terdistribusi atau terdesentralisasi, menyeimbangkan kebutuhan akan informasi terkini, resolusi konflik, dan keandalan sistem.

Dengan Ekstensi, Lifeguard menawarkan fitur implementasi tambahan yang belum dimasukkan ke dalam versi Gossipod saat ini yang didukung penuh oleh daftar anggota Hashicorp. Saya berencana untuk mengintegrasikan fitur-fitur ini dalam rilis mendatang.

Diagram

 diagram urutan
    peserta N1 sebagai Node 1
    peserta N2 sebagai Node 2
    peserta N3 sebagai Node 3
    peserta Nx sebagai Node x (Acak)

    Catatan atas N1,Nx: Probing & Penyebaran Informasi melalui piggybacking
    N1->>N2: PING (dengan info yang dibonceng)
    N2->>N1: ACK (dengan info yang dibonceng)
    N1->>N3: PING-REQ (untuk N2)
    N3->>N2: PING
    N2->>N3: ACK
    N3->>N1: ACK (tidak langsung)

    Catatan atas N1,Nx: Diseminasi Perubahan Negara
    N1->>Nx: BROADCAST (TINGGALKAN/GABUNG/SUSPEK/KONFIRMASI)
    Nx->>N2: PING (dengan perubahan status piggyback)
    N2->>N3: PING (dengan perubahan status piggyback)

    Catatan atas N1,Nx: Deteksi & Pemulihan Kegagalan
    N1->>N2 : PING (tidak ada respon)
    N1->>N3: PING-REQ (untuk N2)
    N3->>N2: PING (tidak ada respon)
    N3->>N1: TIDAK
    N1->>Nx: PENYIARAN (TERcuriga N2)

    Catatan atas N2: N2 menerima pesan SUSPECT
    N2->>N2: Menambah nomor inkarnasi
    N2->>Nx: BROADCAST (HIDUP dengan nomor inkarnasi baru)

    alt N2 berhasil membantah
        Nx->>N1: PING (dengan digendong ALIVE N2)
        Catatan atas N1: Perbarui status N2 menjadi hidup
    kalau tidak, N2 tidak membantah tepat waktu
        N1->>Nx: BROADCAST (KONFIRMASI N2 sebagai gagal)
    akhir

Demo Cepat

Untuk melihat Gossipod beraksi, lihat direktori ./examples , yang berisi sejumlah demo. Di bawah ini Anda dapat menjalankan dua contoh gosipod berbeda yang menentukan alamat port dan nama node berbeda

Node_1 sebagai mandiri

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

Node_2 dengan gabungan awal ke node_1

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

API Gosip

Membuat instance Gossipod baru

 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 ? ; 

Dengan metadata simpul khusus

 # [ 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 ? ; 

Contoh Penggunaan

Berikut ini contoh dasar cara menggunakan Gossipod di aplikasi Anda:

 // 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 ;
} 

Referensi

• SWIM: Protokol Keanggotaan Grup Proses Infeksi dengan Konsisten Lemah yang Dapat Diskalakan
• Lifeguard: Kesadaran Kesehatan Setempat untuk Deteksi Kegagalan yang Lebih Akurat
• Implementasi Keanggotaan Hashicorp