Upload files to "internal/cluster"
Rewrite Buffer Ring and added SAGA pattern
This commit is contained in:
1 parent
e9ab65ef05
commit
a981ea75eb
1 file changed
+504
@@ -0,0 +1,504 @@
|
||||
/*
|
||||
* Copyright 2026 Safronov Grigorii
|
||||
*
|
||||
* Licensed under the CDDL, Version 1.0 (the "License");
|
||||
* you may not use this file except in compliance with the License.
|
||||
*
|
||||
* You may obtain a copy of the License at
|
||||
* https://opensource.org/licenses/CDDL-1.0
|
||||
*/
|
||||
|
||||
// Файл: internal/cluster/backpressure.go
|
||||
// Назначение: Backpressure при перегрузке системы
|
||||
// Реализован алгоритм "buffer ring" (кольцевой буфер) для хранения
|
||||
// истории изменений уровня перегрузки и равномерного вероятностного отклонения.
|
||||
|
||||
package cluster
|
||||
|
||||
import (
|
||||
"fmt"
|
||||
"math/rand"
|
||||
"sync"
|
||||
"sync/atomic"
|
||||
"time"
|
||||
)
|
||||
|
||||
// BackpressureLevel представляет уровень перегрузки
|
||||
type BackpressureLevel int
|
||||
|
||||
const (
|
||||
LevelNone BackpressureLevel = iota // Нет перегрузки
|
||||
LevelLow // Низкая перегрузка - задержки
|
||||
LevelMedium // Средняя перегрузка - отклонение части запросов
|
||||
LevelHigh // Высокая перегрузка - отклонение большинства
|
||||
LevelCritical // Критическая - только чтение
|
||||
)
|
||||
|
||||
// =============================================================================
|
||||
// BUFFER RING - КОЛЬЦЕВОЙ БУФЕР ДЛЯ ИСТОРИИ УРОВНЕЙ ПЕРЕГРУЗКИ
|
||||
// =============================================================================
|
||||
|
||||
// ringEntry представляет одну запись в кольцевом буфере
|
||||
type ringEntry struct {
|
||||
level BackpressureLevel
|
||||
timestamp int64
|
||||
cpu float64
|
||||
memory float64
|
||||
queueSize int64
|
||||
conns int64
|
||||
}
|
||||
|
||||
// BufferRing представляет кольцевой буфер фиксированного размера
|
||||
// для хранения истории изменений уровня перегрузки.
|
||||
// Потокобезопасен, использует атомарные операции для индексов.
|
||||
type BufferRing struct {
|
||||
entries []ringEntry
|
||||
capacity int64
|
||||
head atomic.Int64 // индекс для записи
|
||||
tail atomic.Int64 // индекс для чтения
|
||||
count atomic.Int64 // текущее количество записей
|
||||
mu sync.RWMutex // защита для операций, требующих согласованности
|
||||
}
|
||||
|
||||
// NewBufferRing создаёт новый кольцевой буфер заданной ёмкости
|
||||
func NewBufferRing(capacity int) *BufferRing {
|
||||
if capacity <= 0 {
|
||||
capacity = 100
|
||||
}
|
||||
return &BufferRing{
|
||||
entries: make([]ringEntry, capacity),
|
||||
capacity: int64(capacity),
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Push добавляет новую запись в кольцевой буфер.
|
||||
// Если буфер полон, самая старая запись перезаписывается.
|
||||
func (br *BufferRing) Push(level BackpressureLevel, cpu, memory float64, queueSize, conns int64) {
|
||||
br.mu.Lock()
|
||||
defer br.mu.Unlock()
|
||||
|
||||
idx := br.head.Load() % br.capacity
|
||||
br.entries[idx] = ringEntry{
|
||||
level: level,
|
||||
timestamp: time.Now().UnixMilli(),
|
||||
cpu: cpu,
|
||||
memory: memory,
|
||||
queueSize: queueSize,
|
||||
conns: conns,
|
||||
}
|
||||
br.head.Add(1)
|
||||
|
||||
// Обновляем tail и count
|
||||
if br.count.Load() < br.capacity {
|
||||
br.count.Add(1)
|
||||
} else {
|
||||
br.tail.Store(br.head.Load() - br.capacity)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// GetAll возвращает все записи в кольцевом буфере в порядке добавления.
|
||||
func (br *BufferRing) GetAll() []ringEntry {
|
||||
br.mu.RLock()
|
||||
defer br.mu.RUnlock()
|
||||
|
||||
count := br.count.Load()
|
||||
if count == 0 {
|
||||
return nil
|
||||
}
|
||||
|
||||
result := make([]ringEntry, 0, count)
|
||||
tail := br.tail.Load()
|
||||
head := br.head.Load()
|
||||
|
||||
for i := tail; i < head; i++ {
|
||||
idx := i % br.capacity
|
||||
result = append(result, br.entries[idx])
|
||||
}
|
||||
return result
|
||||
}
|
||||
|
||||
// GetLastN возвращает последние N записей из буфера.
|
||||
func (br *BufferRing) GetLastN(n int) []ringEntry {
|
||||
br.mu.RLock()
|
||||
defer br.mu.RUnlock()
|
||||
|
||||
count := br.count.Load()
|
||||
if count == 0 || n <= 0 {
|
||||
return nil
|
||||
}
|
||||
if int64(n) > count {
|
||||
n = int(count)
|
||||
}
|
||||
|
||||
result := make([]ringEntry, 0, n)
|
||||
head := br.head.Load()
|
||||
start := head - int64(n)
|
||||
if start < 0 {
|
||||
start = 0
|
||||
}
|
||||
|
||||
for i := start; i < head; i++ {
|
||||
idx := i % br.capacity
|
||||
result = append(result, br.entries[idx])
|
||||
}
|
||||
return result
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Size возвращает текущее количество записей в буфере.
|
||||
func (br *BufferRing) Size() int64 {
|
||||
return br.count.Load()
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Capacity возвращает ёмкость буфера.
|
||||
func (br *BufferRing) Capacity() int64 {
|
||||
return br.capacity
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Clear очищает буфер.
|
||||
func (br *BufferRing) Clear() {
|
||||
br.mu.Lock()
|
||||
defer br.mu.Unlock()
|
||||
br.head.Store(0)
|
||||
br.tail.Store(0)
|
||||
br.count.Store(0)
|
||||
for i := range br.entries {
|
||||
br.entries[i] = ringEntry{}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// =============================================================================
|
||||
// BACKPRESSURE MANAGER
|
||||
// =============================================================================
|
||||
|
||||
// BackpressureManager управляет backpressure
|
||||
type BackpressureManager struct {
|
||||
mu sync.RWMutex
|
||||
currentLevel BackpressureLevel
|
||||
cpuThreshold float64
|
||||
memoryThreshold float64
|
||||
queueSizeThreshold int
|
||||
connectionThreshold int
|
||||
currentCPU atomic.Uint64
|
||||
currentMemory atomic.Uint64
|
||||
currentQueueSize atomic.Int64
|
||||
currentConnections atomic.Int64
|
||||
rejectedCount atomic.Uint64
|
||||
delayedCount atomic.Uint64
|
||||
lastCheck time.Time
|
||||
checkInterval time.Duration
|
||||
logger LoggerInterface // Используем LoggerInterface из node.go
|
||||
enabled bool
|
||||
writeAllowed bool
|
||||
readAllowed bool
|
||||
rejectProbability atomic.Uint32
|
||||
delayDuration atomic.Int64
|
||||
historyRing *BufferRing // Кольцевой буфер истории уровней
|
||||
rand *rand.Rand // Генератор случайных чисел для равномерного отклонения
|
||||
randMu sync.Mutex // Защита для генератора случайных чисел
|
||||
}
|
||||
|
||||
// BackpressureConfig содержит настройки backpressure
|
||||
type BackpressureConfig struct {
|
||||
Enabled bool `json:"enabled"`
|
||||
CPUThreshold float64 `json:"cpu_threshold"`
|
||||
MemoryThreshold float64 `json:"memory_threshold"`
|
||||
QueueSizeThreshold int `json:"queue_size_threshold"`
|
||||
ConnectionThreshold int `json:"connection_threshold"`
|
||||
CheckIntervalMs int `json:"check_interval_ms"`
|
||||
LowDelayMs int64 `json:"low_delay_ms"`
|
||||
MediumRejectProb uint32 `json:"medium_reject_prob"`
|
||||
HighRejectProb uint32 `json:"high_reject_prob"`
|
||||
HistoryRingSize int `json:"history_ring_size"` // Размер кольцевого буфера
|
||||
}
|
||||
|
||||
// DefaultBackpressureConfig возвращает конфигурацию по умолчанию
|
||||
func DefaultBackpressureConfig() *BackpressureConfig {
|
||||
return &BackpressureConfig{
|
||||
Enabled: true,
|
||||
CPUThreshold: 0.8,
|
||||
MemoryThreshold: 0.85,
|
||||
QueueSizeThreshold: 10000,
|
||||
ConnectionThreshold: 5000,
|
||||
CheckIntervalMs: 1000,
|
||||
LowDelayMs: 100,
|
||||
MediumRejectProb: 30,
|
||||
HighRejectProb: 70,
|
||||
HistoryRingSize: 256,
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// NewBackpressureManager создаёт новый менеджер backpressure
|
||||
func NewBackpressureManager(cfg *BackpressureConfig, logger LoggerInterface) *BackpressureManager {
|
||||
if cfg == nil {
|
||||
cfg = DefaultBackpressureConfig()
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Определяем размер кольцевого буфера
|
||||
ringSize := cfg.HistoryRingSize
|
||||
if ringSize <= 0 {
|
||||
ringSize = 256
|
||||
}
|
||||
|
||||
bpm := &BackpressureManager{
|
||||
currentLevel: LevelNone,
|
||||
cpuThreshold: cfg.CPUThreshold,
|
||||
memoryThreshold: cfg.MemoryThreshold,
|
||||
queueSizeThreshold: cfg.QueueSizeThreshold,
|
||||
connectionThreshold: cfg.ConnectionThreshold,
|
||||
checkInterval: time.Duration(cfg.CheckIntervalMs) * time.Millisecond,
|
||||
logger: logger,
|
||||
enabled: cfg.Enabled,
|
||||
writeAllowed: true,
|
||||
readAllowed: true,
|
||||
historyRing: NewBufferRing(ringSize),
|
||||
rand: rand.New(rand.NewSource(time.Now().UnixNano())),
|
||||
}
|
||||
|
||||
bpm.rejectProbability.Store(0)
|
||||
bpm.delayDuration.Store(0)
|
||||
|
||||
if cfg.Enabled {
|
||||
go bpm.monitorLoop()
|
||||
}
|
||||
|
||||
if logger != nil {
|
||||
logger.Debug("Backpressure manager initialized with buffer ring")
|
||||
}
|
||||
|
||||
return bpm
|
||||
}
|
||||
|
||||
// monitorLoop периодически проверяет метрики
|
||||
func (bpm *BackpressureManager) monitorLoop() {
|
||||
ticker := time.NewTicker(bpm.checkInterval)
|
||||
defer ticker.Stop()
|
||||
|
||||
for range ticker.C {
|
||||
bpm.updateLevel()
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// updateLevel обновляет уровень перегрузки
|
||||
func (bpm *BackpressureManager) updateLevel() {
|
||||
cpu := float64(bpm.currentCPU.Load()) / 100.0
|
||||
memory := float64(bpm.currentMemory.Load()) / 100.0
|
||||
queueSize := bpm.currentQueueSize.Load()
|
||||
connections := bpm.currentConnections.Load()
|
||||
|
||||
newLevel := LevelNone
|
||||
|
||||
if cpu >= bpm.cpuThreshold || memory >= bpm.memoryThreshold {
|
||||
newLevel = LevelHigh
|
||||
} else if queueSize > int64(bpm.queueSizeThreshold) {
|
||||
if queueSize > int64(bpm.queueSizeThreshold*2) {
|
||||
newLevel = LevelCritical
|
||||
} else {
|
||||
newLevel = LevelMedium
|
||||
}
|
||||
} else if connections > int64(bpm.connectionThreshold) {
|
||||
newLevel = LevelLow
|
||||
}
|
||||
|
||||
bpm.mu.Lock()
|
||||
oldLevel := bpm.currentLevel
|
||||
bpm.currentLevel = newLevel
|
||||
bpm.mu.Unlock()
|
||||
|
||||
// Записываем в кольцевой буфер
|
||||
bpm.historyRing.Push(newLevel, cpu, memory, queueSize, connections)
|
||||
|
||||
// Применяем политики в зависимости от уровня
|
||||
bpm.applyPolicies(newLevel)
|
||||
|
||||
if oldLevel != newLevel && bpm.logger != nil {
|
||||
bpm.logger.Info(fmt.Sprintf("Backpressure level changed from %v to %v (cpu=%.2f%%, mem=%.2f%%, queue=%d, conns=%d)",
|
||||
bpm.levelToString(oldLevel), bpm.levelToString(newLevel), cpu*100, memory*100, queueSize, connections))
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// applyPolicies применяет политики в зависимости от уровня
|
||||
func (bpm *BackpressureManager) applyPolicies(level BackpressureLevel) {
|
||||
bpm.mu.Lock()
|
||||
defer bpm.mu.Unlock()
|
||||
|
||||
switch level {
|
||||
case LevelNone:
|
||||
bpm.writeAllowed = true
|
||||
bpm.readAllowed = true
|
||||
bpm.rejectProbability.Store(0)
|
||||
bpm.delayDuration.Store(0)
|
||||
|
||||
case LevelLow:
|
||||
bpm.writeAllowed = true
|
||||
bpm.readAllowed = true
|
||||
bpm.rejectProbability.Store(0)
|
||||
bpm.delayDuration.Store(100) // 100ms задержка
|
||||
|
||||
case LevelMedium:
|
||||
bpm.writeAllowed = true
|
||||
bpm.readAllowed = true
|
||||
bpm.rejectProbability.Store(30) // 30% отклонение
|
||||
bpm.delayDuration.Store(200)
|
||||
|
||||
case LevelHigh:
|
||||
bpm.writeAllowed = false // Запись запрещена
|
||||
bpm.readAllowed = true
|
||||
bpm.rejectProbability.Store(70) // 70% отклонение
|
||||
bpm.delayDuration.Store(500)
|
||||
|
||||
case LevelCritical:
|
||||
bpm.writeAllowed = false
|
||||
bpm.readAllowed = true // Только чтение
|
||||
bpm.rejectProbability.Store(90)
|
||||
bpm.delayDuration.Store(1000)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// shouldReject определяет, нужно ли отклонить запрос на основе вероятности.
|
||||
// Использует равномерное распределение через rand.Float64().
|
||||
func (bpm *BackpressureManager) shouldReject(rejectProb uint32) bool {
|
||||
if rejectProb == 0 {
|
||||
return false
|
||||
}
|
||||
if rejectProb >= 100 {
|
||||
return true
|
||||
}
|
||||
|
||||
bpm.randMu.Lock()
|
||||
r := bpm.rand.Float64()
|
||||
bpm.randMu.Unlock()
|
||||
|
||||
return r*100 < float64(rejectProb)
|
||||
}
|
||||
|
||||
// BeforeRequest вызывается перед обработкой запроса
|
||||
func (bpm *BackpressureManager) BeforeRequest(isWrite bool) error {
|
||||
if !bpm.enabled {
|
||||
return nil
|
||||
}
|
||||
|
||||
bpm.mu.RLock()
|
||||
level := bpm.currentLevel
|
||||
writeAllowed := bpm.writeAllowed
|
||||
readAllowed := bpm.readAllowed
|
||||
rejectProb := bpm.rejectProbability.Load()
|
||||
delayDur := bpm.delayDuration.Load()
|
||||
bpm.mu.RUnlock()
|
||||
|
||||
// Проверяем разрешение на операцию
|
||||
if isWrite && !writeAllowed {
|
||||
bpm.rejectedCount.Add(1)
|
||||
return fmt.Errorf("write operations rejected due to backpressure (level: %v)", bpm.levelToString(level))
|
||||
}
|
||||
if !isWrite && !readAllowed {
|
||||
bpm.rejectedCount.Add(1)
|
||||
return fmt.Errorf("read operations rejected due to backpressure (level: %v)", bpm.levelToString(level))
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Вероятностное отклонение с использованием равномерного распределения
|
||||
if bpm.shouldReject(rejectProb) {
|
||||
bpm.rejectedCount.Add(1)
|
||||
return fmt.Errorf("request rejected due to backpressure (probability: %d%%)", rejectProb)
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Добавляем задержку если нужно
|
||||
if delayDur > 0 {
|
||||
bpm.delayedCount.Add(1)
|
||||
time.Sleep(time.Duration(delayDur) * time.Millisecond)
|
||||
}
|
||||
|
||||
return nil
|
||||
}
|
||||
|
||||
// AfterRequest вызывается после обработки запроса
|
||||
func (bpm *BackpressureManager) AfterRequest(duration time.Duration, success bool) {
|
||||
// Можно использовать для дополнительной статистики
|
||||
}
|
||||
|
||||
// UpdateMetrics обновляет метрики для backpressure
|
||||
func (bpm *BackpressureManager) UpdateMetrics(cpuPercent, memoryPercent uint64, queueSize, connections int64) {
|
||||
bpm.currentCPU.Store(cpuPercent)
|
||||
bpm.currentMemory.Store(memoryPercent)
|
||||
bpm.currentQueueSize.Store(queueSize)
|
||||
bpm.currentConnections.Store(connections)
|
||||
}
|
||||
|
||||
// GetCurrentLevel возвращает текущий уровень перегрузки
|
||||
func (bpm *BackpressureManager) GetCurrentLevel() BackpressureLevel {
|
||||
bpm.mu.RLock()
|
||||
defer bpm.mu.RUnlock()
|
||||
return bpm.currentLevel
|
||||
}
|
||||
|
||||
// GetStats возвращает статистику backpressure
|
||||
func (bpm *BackpressureManager) GetStats() map[string]interface{} {
|
||||
bpm.mu.RLock()
|
||||
defer bpm.mu.RUnlock()
|
||||
|
||||
return map[string]interface{}{
|
||||
"current_level": bpm.levelToString(bpm.currentLevel),
|
||||
"write_allowed": bpm.writeAllowed,
|
||||
"read_allowed": bpm.readAllowed,
|
||||
"reject_probability": bpm.rejectProbability.Load(),
|
||||
"delay_ms": bpm.delayDuration.Load(),
|
||||
"rejected_count": bpm.rejectedCount.Load(),
|
||||
"delayed_count": bpm.delayedCount.Load(),
|
||||
"cpu_threshold": bpm.cpuThreshold,
|
||||
"memory_threshold": bpm.memoryThreshold,
|
||||
"queue_threshold": bpm.queueSizeThreshold,
|
||||
"conn_threshold": bpm.connectionThreshold,
|
||||
"history_ring_size": bpm.historyRing.Size(),
|
||||
"history_ring_cap": bpm.historyRing.Capacity(),
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// GetHistory возвращает историю изменений уровня перегрузки из кольцевого буфера
|
||||
func (bpm *BackpressureManager) GetHistory() []map[string]interface{} {
|
||||
entries := bpm.historyRing.GetAll()
|
||||
result := make([]map[string]interface{}, 0, len(entries))
|
||||
for _, e := range entries {
|
||||
result = append(result, map[string]interface{}{
|
||||
"level": bpm.levelToString(e.level),
|
||||
"timestamp": e.timestamp,
|
||||
"cpu": e.cpu,
|
||||
"memory": e.memory,
|
||||
"queue_size": e.queueSize,
|
||||
"conns": e.conns,
|
||||
})
|
||||
}
|
||||
return result
|
||||
}
|
||||
|
||||
// GetLastNHistory возвращает последние N записей истории
|
||||
func (bpm *BackpressureManager) GetLastNHistory(n int) []map[string]interface{} {
|
||||
entries := bpm.historyRing.GetLastN(n)
|
||||
result := make([]map[string]interface{}, 0, len(entries))
|
||||
for _, e := range entries {
|
||||
result = append(result, map[string]interface{}{
|
||||
"level": bpm.levelToString(e.level),
|
||||
"timestamp": e.timestamp,
|
||||
"cpu": e.cpu,
|
||||
"memory": e.memory,
|
||||
"queue_size": e.queueSize,
|
||||
"conns": e.conns,
|
||||
})
|
||||
}
|
||||
return result
|
||||
}
|
||||
|
||||
func (bpm *BackpressureManager) levelToString(level BackpressureLevel) string {
|
||||
switch level {
|
||||
case LevelNone:
|
||||
return "none"
|
||||
case LevelLow:
|
||||
return "low"
|
||||
case LevelMedium:
|
||||
return "medium"
|
||||
case LevelHigh:
|
||||
return "high"
|
||||
case LevelCritical:
|
||||
return "critical"
|
||||
default:
|
||||
return "unknown"
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
Reference in new issue
Block a user