# Раскладка слотов Maglev — как это работает

**Источник:** `hc/maglev.go`
**Назначение:** справка для разработки: что гарантирует алгоритм, что нет и где
границы применимости.

## Задача

Отобразить 1024 слота на членов пула так, чтобы:

- раскладка была **детерминированной** — одинаковый вход даёт одинаковый
  результат на любом узле и после любого перезапуска;
- слоты делились **равномерно** (с точностью до веса);
- при изменении состава пула переезжало **минимальное** число слотов.

Номер слота вычисляет датапас: `multipath(symmetric_l4, pool_id, modulo_n,
1024, 0, reg1)`. Демон отвечает только за содержимое таблицы `слот → член`.

## Вход

| Что | Откуда | Роль |
|---|---|---|
| Живые члены | `m.Active()` — `state=up && admin=enabled` | только они попадают в раскладку |
| Ключ члена | `Key() = "адрес:порт"` | **не** ID объекта: пересоздание члена с теми же адресом и портом даёт ту же раскладку |
| Порядок | `sort.Slice` по `Key()` | убирает зависимость от порядка в конфигурации |
| `poolID` | `topology.env` | соль хэша: разные пулы дают независимые раскладки |
| Вес | `WeightOrDefault()`, по умолчанию 1 | пропорция слотов |

Пустой список живых членов → `nil` → таблица слотов пуста → **fail-close**.

## Алгоритм — четыре шага

### 1. Перестановка на каждого члена

Для члена вычисляются два независимых хэша (FNV-32a от `poolID ‖ salt ‖ key`):

```
offset = hash(key, poolID, 1) mod M
skip   = hash(key, poolID, 2) mod (M-1) + 1     // затем принудительно нечётный
p[j]   = (offset + j*skip) mod M                 // j = 0..M-1
```

Это личный порядок обхода слотов данным членом — его «список предпочтений».

**Почему skip делается нечётным.** Последовательность обойдёт все `M` слотов,
только если `skip` взаимно прост с `M`. Классический Maglev рассчитан на простое
`M`; здесь `M = 1024` — степень двойки, поэтому достаточно нечётности. Чётный
шаг покрыл бы половину слотов, и заполнение зациклилось бы.

### 2. Квоты по весам

```
quota[i] = M * weight[i] / totalWeight     (минимум 1)
остаток раздаётся по кругу до суммы M
```

Квота — верхняя граница числа слотов члена. Именно она, а не длина
перестановки, определяет долю.

### 3. Заполнение

Раунды по членам в отсортированном порядке. В каждом раунде член берёт из своей
перестановки **первый ещё свободный** слот, занимает его и уменьшает квоту.
Раунды идут, пока не заполнены все `M` слотов.

```
for filled < M:
    for i in members:
        if quota[i] == 0: continue
        c = следующий свободный слот из perm[i]
        table[c] = live[i].ID; quota[i]--; filled++
```

Конкуренция за слот разрешается по принципу «кто раньше дошёл»: слот достаётся
члену, у которого он раньше встретился в перестановке при равных условиях
раунда.

### 4. Страховка

Слоты, оставшиеся `-1`, отдаются первому живому члену. При нечётном `skip` это
недостижимо; ветка оставлена, чтобы дефект хэша не оставил дыру в таблице.

## Что получается на выходе

- `table []int` — 1024 элемента, ID члена в каждом.
- `Digest(table)` — SHA-256 от раскладки, первые 16 hex-символов. Служит для
  сравнения раскладок между узлами и между перезапусками. Эталон текущего
  стенда на четырёх членах — `0a16713c5a9eb94d`.
- `FlowBundle(...)` — директивы `ovs-ofctl bundle`: одна строка `flow delete
  table=11`, затем `priority=0 actions=drop` (основание fail-close) и 1024
  правила `reg1=<слот> → load reg2=<член>, goto_table:12`. Весь файл
  применяется **одной транзакцией**, поэтому датапас не проходит через
  состояние с полузаполненной таблицей.

## Гарантии и их цена

| Свойство | Как достигается | Измерено на стенде |
|---|---|---|
| Детерминизм | хэш от `(poolID, key)`, сортировка по ключу, без seed датапаса | дайджест совпадает после `down`/`up` |
| Равномерность | квоты по весам | 256 / 256 / 256 / 256 на четырёх членах |
| Минимальное возмущение | у оставшихся членов перестановки не изменились, переназначаются только освободившиеся слоты | при выводе одного из четырёх: 256 его слотов переехали обязательно, у остальных сменили владельца **8 из 768 — 1 %** |

Возмущение **малое, но не нулевое**: это свойство классического Maglev, а не
дефект. Проверка в `verify.sh` сформулирована как порог (не более 20 слотов), а
не как равенство нулю.

Для сравнения: группа `type=select` при изменении числа бакетов переложила бы
все соединения.

## Границы применимости

- **Живые сессии алгоритм не защищает** — в текущем stateful-датапасе их держит
  `ct(commit, nat)`: привязка закрепляется при создании соединения. Ценность
  минимального возмущения раскроется при переходе на stateless-датапас.
- **Веса поддержаны в коде, но в конфигурации у всех членов вес 1.**
  Гранулярность веса — `1/1024`.
- **`hash_algo_version` не реализована.** Дайджест считается и логируется, но
  сравнивать его пока не с кем: узел один.
- **`M` фиксировано в двух местах** — в правиле `multipath` и в конфигурации
  демона (`SLOTS` в `topology.env`). Рассинхронизация сделает часть слотов
  недостижимой.
- Пересчёт выполняется только при **смене состояния** члена (`up`/`down`,
  `drain`/`enable`) или по `/reapply`; если дайджест не изменился, заливка не
  выполняется.

## Как проверить

```bash
make slots                                   # раскладка и per-member счётчики
make health | grep дайджест                  # текущий дайджест
make drain M=be1 && make slots               # возмущение при выводе члена
make trace SRC=10.20.0.10 SPORT=40000 SEG=p2 # какой слот и член даёт 5-tuple
```

Повтор `trace` с теми же аргументами обязан дать тот же `reg1` и `reg2` — это и
есть проверка детерминизма.