]> git-server-git.apps.pok.os.sepia.ceph.com Git - ceph.git/commitdiff
doc: Initial network docs. 2234/head
authorKevin Cox <kevincox@kevincox.ca>
Fri, 20 Jun 2014 19:55:37 +0000 (15:55 -0400)
committerKevin Cox <kevincox@kevincox.ca>
Sat, 9 Aug 2014 19:52:38 +0000 (15:52 -0400)
Signed-Off-By: Kevin Cox <kevincox@kevincox.ca>
doc/dev/network-encoding.rst [new file with mode: 0644]
doc/dev/network-protocol.rst [new file with mode: 0644]

diff --git a/doc/dev/network-encoding.rst b/doc/dev/network-encoding.rst
new file mode 100644 (file)
index 0000000..51d030e
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,214 @@
+==================
+ Network Encoding
+==================
+
+This describes the encoding used to serialize data.  It doesn't cover specific
+objects/messages but focuses on the base types.
+
+The types are not self documenting in any way.  They can not be decoded unless
+you know what they are.
+
+Conventions
+===========
+
+Integers
+--------
+
+The integer types used will be named ``{signed}{size}{endian}``.  For example
+``u16le`` is an unsigned 16 bit integer encoded in little endian byte order
+while ``s64be`` is a signed 64 bit integer in big endian.  Additionally ``u8``
+and ``s8`` will represent signed and unsigned bytes respectively.  Signed
+integers use two's complement encoding.
+
+Complex Types
+-------------
+
+This document will use a c-like syntax for describing structures.  The
+structure represents the data that will go over the wire.  There will be no
+padding between the elements and the elements will be sent in the order they
+appear.  For example::
+
+       struct foo {
+               u8    tag;
+               u32le data;
+       }
+
+When encoding the values ``0x05`` and ``0x12345678`` respectively will appear on
+the wire as ``05 78 56 34 12``.
+
+Variable Arrays
+---------------
+
+Unlike c, length arrays can be used anywhere in structures and will be inline in
+the protocol.  Furthermore the length may be described using an earlier item in
+the structure.
+
+::
+       
+       struct blob {
+               u32le size;
+               u8    data[size];
+               u32le checksum;
+       }
+
+This structure is encoded as a 32 bit size, followed by ``size`` data bytes,
+then a 32 bit checksum.
+
+Primitive Aliases
+-----------------
+
+These types are just aliases for primitive types.
+
+::
+       
+       // From /src/include/types.h
+       
+       typedef u32le epoch_t;
+       typedef u32le ceph_seq_t;
+       typedef u64le ceph_tid_t;
+       typedef u64le version_t;
+
+
+Structures
+==========
+
+These are the way structures are encoded.  Note that these structures don't
+actually exist in the source but are the way that different types are encoded.
+
+Optional
+--------
+
+Optionals are represented as a presence byte, followed by the item if it exists.
+
+::
+       
+       struct ceph_optional<T> {
+               u8 present;
+               T  element[present? 1 : 0]; // Only if present is non-zero.
+       }
+
+Optionals are used to encode ``boost::optional``.
+
+Pair
+----
+
+Pairs are simply the first item followed by the second.
+
+::
+       
+       struct ceph_pair<A,B> {
+               A a;
+               B b;
+       }
+
+Pairs are used to encode ``std::pair``.
+
+Triple
+------
+
+Triples are simply the tree elements one after another.
+
+::
+       
+       struct ceph_triple<A,B,C> {
+               A a;
+               B b;
+               C c;
+       }
+
+Triples are used to encode ``ceph::triple``.
+
+
+List
+----
+
+Lists are represented as an element count followed by that many elements.
+
+::
+       
+       struct ceph_list<T> {
+               u32le length;
+               T     elements[length];
+       }
+
+.. note::
+       The size of the elements in the list are not necessarily uniform.
+
+Lists are used to encode ``std::list``, ``std::vector``, ``std::deque``,
+``std::set`` and ``ceph::unordered_set``.
+
+Blob
+----
+
+A Blob is simply a list of bytes.
+
+::
+       
+       struct ceph_string {
+               ceph_list<u8>;
+       }
+       
+       // AKA
+       
+       struct ceph_string {
+               u32le size;
+               u8    data[size];
+       }
+
+Blobs are used to encode ``std::string``, ``const char *`` and ``bufferlist``.
+
+.. note::
+       The content of a Blob is arbratrary binary data.
+
+Map
+---
+
+Maps are a list of pairs.
+
+::
+       
+       struct ceph_map<K,V> {
+               ceph_list<ceph_pair<K,V>>;
+       }
+       
+       // AKA
+       
+       struct ceph_map<K,V> {
+               u32le length;
+               ceph_pair<K,V> entries[length];
+       }
+
+Maps are used to encode ``std::map``, ``std::multimap`` and
+``ceph::unordered_map``.
+
+Complex Types
+=============
+
+These aren't hard to find in the source but the common ones are listed here for
+convenience.
+
+utime_t
+-------
+
+::
+       
+       // From /src/include/utime.h
+       struct utime_t {
+               u32le tv_sec;  // Seconds since epoch.
+               u32le tv_nsec; // Nanoseconds since the last second.
+       }
+
+ceph_entity_name
+----------------
+
+::
+       
+       // From /src/include/msgr.h
+       struct ceph_entity_name {
+               u8    type; // CEPH_ENTITY_TYPE_*
+               u64le num;
+       }
+       
+       // CEPH_ENTITY_TYPE_* defined in /src/include/msgr.h
+
+.. vi: textwidth=80 noexpandtab
diff --git a/doc/dev/network-protocol.rst b/doc/dev/network-protocol.rst
new file mode 100644 (file)
index 0000000..cb4c606
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,197 @@
+==================
+ Network Protocol
+==================
+
+This file describes the network protocol used by Ceph.  In order to understand
+the way the structures are defined it is recommended to read the introduction
+of :doc:`/dev/network-encoding` first.
+
+Hello
+=====
+
+The protocol starts with a handshake that confirms that both nodes are talking
+ceph and shares some basic information.
+
+Banner
+------
+
+The first action is the server sending banner to the client.  The banner is
+defined in ``CEPH_BANNER`` from ``src/include/msgr.h``.  This is followed by
+the server's then client's address each encoded as a ``sockaddr_storage``.
+
+Once the client verifies that the servers banner matches its own it replies with
+its banner and its address.
+
+Connect
+-------
+
+Once the banners have been verified and the addresses exchanged the connection
+negotiation begins.  First the client sends a ``ceph_msg_connect`` structure
+with its information.
+
+::
+       
+       // From src/include/msgr.h
+       struct ceph_msg_connect {
+               u64le features;            // Supported features (CEPH_FEATURE_*)
+               u32le host_type;           // CEPH_ENTITY_TYPE_*
+               u32le global_seq;          // Number of connections initiated by this host.
+               u32le connect_seq;         // Number of connections initiated in this session.
+               u32le protocol_version;
+               u32le authorizer_protocol;
+               u32le authorizer_len;
+               u8    flags;               // CEPH_MSG_CONNECT_*
+               u8    authorizer[authorizer_len];
+       }
+
+Connect Reply
+-------------
+
+Once the connect has been sent the connection has effectively been opened,
+however the first message the server sends must be a connect reply message.
+
+::
+       
+       struct ceph_msg_connect_reply {
+               u8    tag; // Tag indicating response code.
+               u64le features;
+               u32le global_seq;
+               u32le connect_seq;
+               u32le protocol_version;
+               u32le authorizer_len;
+               u8    flags;
+               u8    authorizer[authorizer_len];
+       }
+
+MSGR Protocol
+=============
+
+This is a low level protocol over which messages are delivered.  The messages
+at this level consist of a tag byte, identifying the type of message, followed
+by the message data.
+
+::
+       
+       // Virtual structure.
+       struct {
+               u8 tag; // CEPH_MSGR_TAG_*
+               u8 data[]; // Length depends on tag and data.
+       }
+
+The length of ``data`` is determined by the tag byte and depending on the
+message type via information in the ``data`` array itself.
+
+.. note::
+       There is no way to determine the length of the message if you do not
+       understand the type of message.
+
+The message tags are defined in ``src/include/msgr.h`` and the current ones
+are listed below along with the data they include.  Note that the defined
+structures don't exist in the source and are merely for representing the
+protocol.
+
+CEPH_MSGR_TAG_CLOSE (0x06)
+--------------------------
+
+::
+       
+       struct ceph_msgr_close {
+               u8 tag = 0x06;
+               u8 data[0]; // No data.
+       }
+
+The close message indicates that the connection is being closed.
+
+CEPH_MSGR_TAG_MSG (0x07)
+------------------------
+
+::
+       
+       struct ceph_msgr_msg {
+               u8 tag = 0x07;
+               ceph_msg_header header;
+               u8 front [header.front_len ];
+               u8 middle[header.middle_len];
+               u8 data  [header.data_len  ];
+               ceph_msg_footer footer;
+       }
+       
+       // From src/include/msgr.h
+       struct ceph_msg_header {
+               u64le seq;       // Sequence number.
+               u64le tid;       // Transaction ID.
+               u16le type;      // Message type (CEPH_MSG_* or MSG_*).
+               u16le priority;  // Priority (higher is more important).
+               u16le version;   // Version of message encoding.
+               
+               u32le front_len;  // The size of the front section.
+               u32le middle_len; // The size of the middle section.
+               u32le data_len;   // The size of the data section.
+               u16le data_off;   // The way data should be aligned by the reciever.
+               
+               ceph_entity_name src; // Information about the sender.
+               
+               u16le compat_version; // Oldest compatible encoding version.
+               u16le reserved;       // Unused.
+               u32le crc;            // CRC of header.
+       }
+       
+       // From src/include/msgr.h
+       struct ceph_msg_footer {
+               u32le front_crc;  // Checksums of the various sections.
+               u32le middle_crc; //
+               u32le data_crc;   //
+               u64le sig; // Crypographic signature.
+               u8    flags;
+       }
+
+Messages are the business logic of Ceph.  They are what is used to send data and
+requests between nodes.  The message header contains the length of the message
+so unknown messages can be handled gracefully.
+
+There are two names for the message type constants ``CEPH_MSG_*`` and ``MSG_*``.
+The only difference between the two is that the first are considered "public"
+while the second is for internal use only.  There is no protocol-level
+difference.
+
+CEPH_MSGR_TAG_ACK (0x08)
+------------------------
+
+::
+       
+       struct ceph_msgr_ack {
+               u8    tag = 0x08;
+               u64le seq; // The sequence number of the message being acknoledged.
+       }
+
+CEPH_MSGR_TAG_KEEPALIVE (0x09)
+------------------------------
+
+::
+       
+       struct ceph_msgr_keepalive {
+               u8 tag = 0x09;
+               u8 data[0]; // No data.
+       }
+
+CEPH_MSGR_TAG_KEEPALIVE2 (0x04)
+-------------------------------
+
+::
+       
+       struct ceph_msgr_keepalive2 {
+               u8      tag = 0x0E;
+               utime_t timestamp;
+       }
+
+CEPH_MSGR_TAG_KEEPALIVE2_ACK (0x05)
+-----------------------------------
+
+::
+       
+       struct ceph_msgr_keepalive2_ack {
+               u8      tag = 0x0F;
+               utime_t timestamp;
+       }
+
+.. vi: textwidth=80 noexpandtab