]> git.mxchange.org Git - quix0rs-apt-p2p.git/blobdiff - apt_p2p_Khashmir/ktable.py
Rename all apt-dht files to apt-p2p.
[quix0rs-apt-p2p.git] / apt_p2p_Khashmir / ktable.py
diff --git a/apt_p2p_Khashmir/ktable.py b/apt_p2p_Khashmir/ktable.py
new file mode 100644 (file)
index 0000000..fb0c371
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,335 @@
+## Copyright 2002-2003 Andrew Loewenstern, All Rights Reserved
+# see LICENSE.txt for license information
+
+"""The routing table and buckets for a kademlia-like DHT."""
+
+from datetime import datetime
+from bisect import bisect_left
+
+from twisted.python import log
+from twisted.trial import unittest
+
+import khash
+from node import Node, NULL_ID
+
+class KTable:
+    """Local routing table for a kademlia-like distributed hash table.
+    
+    @type node: L{node.Node}
+    @ivar node: the local node
+    @type config: C{dictionary}
+    @ivar config: the configuration parameters for the DHT
+    @type buckets: C{list} of L{KBucket}
+    @ivar buckets: the buckets of nodes in the routing table
+    """
+    
+    def __init__(self, node, config):
+        """Initialize the first empty bucket of everything.
+        
+        @type node: L{node.Node}
+        @param node: the local node
+        @type config: C{dictionary}
+        @param config: the configuration parameters for the DHT
+        """
+        # this is the root node, a.k.a. US!
+        assert node.id != NULL_ID
+        self.node = node
+        self.config = config
+        self.buckets = [KBucket([], 0L, 2L**self.config['HASH_LENGTH'])]
+        
+    def _bucketIndexForInt(self, num):
+        """Find the index of the bucket that should hold the node's ID number."""
+        return bisect_left(self.buckets, num)
+    
+    def findNodes(self, id):
+        """Find the K nodes in our own local table closest to the ID.
+
+        @type id: C{string} of C{int} or L{node.Node}
+        @param id: the ID to find nodes that are close to
+        @raise TypeError: if id does not properly identify an ID
+        """
+
+        # Get the ID number from the input
+        if isinstance(id, str):
+            num = khash.intify(id)
+        elif isinstance(id, Node):
+            num = id.num
+        elif isinstance(id, int) or isinstance(id, long):
+            num = id
+        else:
+            raise TypeError, "findNodes requires an int, string, or Node"
+            
+        nodes = []
+        i = self._bucketIndexForInt(num)
+        
+        # If this node is already in our table then return it
+        try:
+            index = self.buckets[i].l.index(num)
+        except ValueError:
+            pass
+        else:
+            return [self.buckets[i].l[index]]
+            
+        # Don't have the node, get the K closest nodes from the appropriate bucket
+        nodes = nodes + self.buckets[i].l
+        
+        # Make sure we have enough
+        if len(nodes) < self.config['K']:
+            # Look in adjoining buckets for nodes
+            min = i - 1
+            max = i + 1
+            while len(nodes) < self.config['K'] and (min >= 0 or max < len(self.buckets)):
+                # Add the adjoining buckets' nodes to the list
+                if min >= 0:
+                    nodes = nodes + self.buckets[min].l
+                if max < len(self.buckets):
+                    nodes = nodes + self.buckets[max].l
+                min = min - 1
+                max = max + 1
+    
+        # Sort the found nodes by proximity to the id and return the closest K
+        nodes.sort(lambda a, b, num=num: cmp(num ^ a.num, num ^ b.num))
+        return nodes[:self.config['K']]
+        
+    def _splitBucket(self, a):
+        """Split a bucket in two.
+        
+        @type a: L{KBucket}
+        @param a: the bucket to split
+        """
+        # Create a new bucket with half the (upper) range of the current bucket
+        diff = (a.max - a.min) / 2
+        b = KBucket([], a.max - diff, a.max)
+        self.buckets.insert(self.buckets.index(a.min) + 1, b)
+        
+        # Reduce the input bucket's (upper) range 
+        a.max = a.max - diff
+
+        # Transfer nodes to the new bucket
+        for anode in a.l[:]:
+            if anode.num >= a.max:
+                a.l.remove(anode)
+                b.l.append(anode)
+    
+    def replaceStaleNode(self, stale, new = None):
+        """Replace a stale node in a bucket with a new one.
+        
+        This is used by clients to replace a node returned by insertNode after
+        it fails to respond to a ping.
+        
+        @type stale: L{node.Node}
+        @param stale: the stale node to remove from the bucket
+        @type new: L{node.Node}
+        @param new: the new node to add in it's place (optional, defaults to
+            not adding any node in the old node's place)
+        """
+        # Find the stale node's bucket
+        i = self._bucketIndexForInt(stale.num)
+        try:
+            it = self.buckets[i].l.index(stale.num)
+        except ValueError:
+            return
+    
+        # Remove the stale node and insert the new one
+        del(self.buckets[i].l[it])
+        if new:
+            self.buckets[i].l.append(new)
+    
+    def insertNode(self, node, contacted = True):
+        """Try to insert a node in the routing table.
+        
+        This inserts the node, returning None if successful, otherwise returns
+        the oldest node in the bucket if it's full. The caller is then
+        responsible for pinging the returned node and calling replaceStaleNode
+        if it doesn't respond. contacted means that yes, we contacted THEM and
+        we know the node is reachable.
+        
+        @type node: L{node.Node}
+        @param node: the new node to try and insert
+        @type contacted: C{boolean}
+        @param contacted: whether the new node is known to be good, i.e.
+            responded to a request (optional, defaults to True)
+        @rtype: L{node.Node}
+        @return: None if successful (the bucket wasn't full), otherwise returns the oldest node in the bucket
+        """
+        assert node.id != NULL_ID
+        if node.id == self.node.id: return
+
+        # Get the bucket for this node
+        i = self. _bucketIndexForInt(node.num)
+
+        # Check to see if node is in the bucket already
+        try:
+            it = self.buckets[i].l.index(node.num)
+        except ValueError:
+            pass
+        else:
+            # The node is already in the bucket
+            if contacted:
+                # It responded, so update it
+                node.updateLastSeen()
+                # move node to end of bucket
+                xnode = self.buckets[i].l[it]
+                del(self.buckets[i].l[it])
+                # note that we removed the original and replaced it with the new one
+                # utilizing this nodes new contact info
+                self.buckets[i].l.append(xnode)
+                self.buckets[i].touch()
+            return
+        
+        # We don't have this node, check to see if the bucket is full
+        if len(self.buckets[i].l) < self.config['K']:
+            # Not full, append this node and return
+            if contacted:
+                node.updateLastSeen()
+            self.buckets[i].l.append(node)
+            self.buckets[i].touch()
+            return
+            
+        # Bucket is full, check to see if the local node is not in the bucket
+        if not (self.buckets[i].min <= self.node < self.buckets[i].max):
+            # Local node not in the bucket, can't split it, return the oldest node
+            return self.buckets[i].l[0]
+        
+        # Make sure our table isn't FULL, this is really unlikely
+        if len(self.buckets) >= self.config['HASH_LENGTH']:
+            log.err("Hash Table is FULL!  Increase K!")
+            return
+            
+        # This bucket is full and contains our node, split the bucket
+        self._splitBucket(self.buckets[i])
+        
+        # Now that the bucket is split and balanced, try to insert the node again
+        return self.insertNode(node)
+    
+    def justSeenNode(self, id):
+        """Mark a node as just having been seen.
+        
+        Call this any time you get a message from a node, it will update it
+        in the table if it's there.
+
+        @type id: C{string} of C{int} or L{node.Node}
+        @param id: the node ID to mark as just having been seen
+        @rtype: C{datetime.datetime}
+        @return: the old lastSeen time of the node, or None if it's not in the table
+        """
+        try:
+            n = self.findNodes(id)[0]
+        except IndexError:
+            return None
+        else:
+            tstamp = n.lastSeen
+            n.updateLastSeen()
+            return tstamp
+    
+    def invalidateNode(self, n):
+        """Remove the node from the routing table.
+        
+        Forget about node n. Use this when you know that a node is invalid.
+        """
+        self.replaceStaleNode(n)
+    
+    def nodeFailed(self, node):
+        """Mark a node as having failed once, and remove it if it has failed too much."""
+        try:
+            n = self.findNodes(node.num)[0]
+        except IndexError:
+            return None
+        else:
+            if n.msgFailed() >= self.config['MAX_FAILURES']:
+                self.invalidateNode(n)
+                        
+class KBucket:
+    """Single bucket of nodes in a kademlia-like routing table.
+    
+    @type l: C{list} of L{node.Node}
+    @ivar l: the nodes that are in this bucket
+    @type min: C{long}
+    @ivar min: the minimum node ID that can be in this bucket
+    @type max: C{long}
+    @ivar max: the maximum node ID that can be in this bucket
+    @type lastAccessed: C{datetime.datetime}
+    @ivar lastAccessed: the last time a node in this bucket was successfully contacted
+    """
+    
+    def __init__(self, contents, min, max):
+        """Initialize the bucket with nodes.
+        
+        @type contents: C{list} of L{node.Node}
+        @param contents: the nodes to store in the bucket
+        @type min: C{long}
+        @param min: the minimum node ID that can be in this bucket
+        @type max: C{long}
+        @param max: the maximum node ID that can be in this bucket
+        """
+        self.l = contents
+        self.min = min
+        self.max = max
+        self.lastAccessed = datetime.now()
+        
+    def touch(self):
+        """Update the L{lastAccessed} time."""
+        self.lastAccessed = datetime.now()
+    
+    def getNodeWithInt(self, num):
+        """Get the node in the bucket with that number.
+        
+        @type num: C{long}
+        @param num: the node ID to look for
+        @raise ValueError: if the node ID is not in the bucket
+        @rtype: L{node.Node}
+        @return: the node
+        """
+        if num in self.l: return num
+        else: raise ValueError
+        
+    def __repr__(self):
+        return "<KBucket %d items (%d to %d)>" % (len(self.l), self.min, self.max)
+    
+    #{ Comparators to bisect/index a list of buckets (by their range) with either a node or a long
+    def __lt__(self, a):
+        if isinstance(a, Node): a = a.num
+        return self.max <= a
+    def __le__(self, a):
+        if isinstance(a, Node): a = a.num
+        return self.min < a
+    def __gt__(self, a):
+        if isinstance(a, Node): a = a.num
+        return self.min > a
+    def __ge__(self, a):
+        if isinstance(a, Node): a = a.num
+        return self.max >= a
+    def __eq__(self, a):
+        if isinstance(a, Node): a = a.num
+        return self.min <= a and self.max > a
+    def __ne__(self, a):
+        if isinstance(a, Node): a = a.num
+        return self.min >= a or self.max < a
+
+class TestKTable(unittest.TestCase):
+    """Unit tests for the routing table."""
+    
+    def setUp(self):
+        self.a = Node(khash.newID(), '127.0.0.1', 2002)
+        self.t = KTable(self.a, {'HASH_LENGTH': 160, 'K': 8, 'MAX_FAILURES': 3})
+
+    def testAddNode(self):
+        self.b = Node(khash.newID(), '127.0.0.1', 2003)
+        self.t.insertNode(self.b)
+        self.failUnlessEqual(len(self.t.buckets[0].l), 1)
+        self.failUnlessEqual(self.t.buckets[0].l[0], self.b)
+
+    def testRemove(self):
+        self.testAddNode()
+        self.t.invalidateNode(self.b)
+        self.failUnlessEqual(len(self.t.buckets[0].l), 0)
+
+    def testFail(self):
+        self.testAddNode()
+        for i in range(self.t.config['MAX_FAILURES'] - 1):
+            self.t.nodeFailed(self.b)
+            self.failUnlessEqual(len(self.t.buckets[0].l), 1)
+            self.failUnlessEqual(self.t.buckets[0].l[0], self.b)
+            
+        self.t.nodeFailed(self.b)
+        self.failUnlessEqual(len(self.t.buckets[0].l), 0)