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feat(renaser): Fase 20 — Akasha Over Ether (grafo distribuido)

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Tres mensajes y un EtherType propio bastan para extender el grafo de
objetos —direccionado por contenido, ya BLAKE3— a otras maquinas
renaser que escuchen en la misma red de capa-2. Sin TCP, sin IP,
sin DNS.

Crate nueva 'akasha/' (no_std compartido, gemela de 'formato',
excluida del workspace):

  - MensajeAkasha enum con SolicitarObjeto(id), ProveedorObjeto(id,
    payload), AnunciarRaiz(id).
  - Codec: postcard (mismo que ya usa el grafo en disco).
  - EtherType: 0x88B5. MAX_PAYLOAD_AKASHA = 1486 (MTU sin fragmentar).
  - Helpers componer_frame(src, dst, msg) y analizar_frame(bytes) que
    distinguen EtherType ajeno, frame truncado y payload basura.
  - 6 pruebas unitarias en verde.

Modulo nuevo 'kernel/src/akasha.rs' con tres oficios:

  1. Demuxer (drenar_y_demultiplexar): drena la cola RX del dispositivo
     virtio-net y demultiplexa: frames AoE con payload valido los
     procesa el respondedor; el resto va a una cola del userspace que
     'sys_net_recibir' ahora lee. Frames 0x88B5 con payload
     no-postcard (saludo de pregon) se cuentan y tambien viajan al
     userspace.

  2. Atencion de mensajes (procesar):
     - SolicitarObjeto(id): consulta almacen::recuperar; si tenemos el
       objeto, respondemos ProveedorObjeto unicast con objeto.serializar()
       y re-hashing de defensa en profundidad.
     - ProveedorObjeto(id, payload): verifica blake3(payload)==id antes
       de absorber con almacen::almacenar.
     - AnunciarRaiz(id): si ignoramos el nodo, le solicitamos al emisor.

  3. Faro periodico (difundir_raiz cada 5 s): broadcast del hash del
     manifiesto actual. Cadencia medida contra reloj::milisegundos(),
     no contra los awaits — el interprete wasmi de los apps degrada
     la cadencia de EsperaFrame::await a varios cientos de ms, asi
     que se mide contra el reloj monotono y los oficios per-fotograma
     se enganchan al tic del compositor (cuyo latido es fiable).

Contadores ResumenAkasha (rx/tx por variante, descartados, cola del
usuario) listos para un futuro indicador AoE en la barra de tareas.

Cambios complementarios:

  - sys_net_recibir lee de akasha::pop_usuario, no de
    drivers::red::recibir_en (que queda #[allow(dead_code)] como
    primitiva del driver para diagnostico).
  - tarea_red queda corta: envia un ARP al gateway y termina. El
    demuxer y el faro viven en el tic del compositor.

Verificacion:

  - 'cargo test -p akasha' → 6 pruebas en verde.
  - QEMU headless 60 s con -object filter-dump → 14 frames: 11
    AnunciarRaiz (Δ promedio 5.86 s sobre 5.00 s de target), 2 ARP
    y el pregon hello. Cada AnunciarRaiz lleva el hash del manifiesto
    '2f3deadfcc7dae25..' en 33 bytes postcard sobre 47 bytes de frame.
  - COM1 vuelca 'akasha :: ANUNCIO emitido :: raiz=2f3deadfcc7dae25..'
    en cada disparo.

Co-Authored-By: Claude Opus 4.7 <noreply@anthropic.com>
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sergio
2026-05-23 05:14:43 +00:00
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renaser/kernel/src/akasha.rs
+431
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@@ -0,0 +1,431 @@
// =============================================================================
// renaser :: kernel/src/akasha — Fase 20 :: Akasha Over Ether
// -----------------------------------------------------------------------------
// El servicio del kernel que habla AoE: el respondedor de Akasha Over Ether.
// Tres oficios:
//
// 1. Drena la cola RX del dispositivo de red y DEMULTIPLEXA cada frame:
// - Si su EtherType es `0x88B5` y el payload deserializa como un
// `MensajeAkasha`, lo procesa en el kernel.
// - Cualquier otro frame se encola hacia el userspace: las apps lo
// recibiran via `sys_net_recibir` como hasta ahora.
// 2. Atiende los mensajes AoE:
// - `SolicitarObjeto(id)` → si tenemos `id` en el grafo,
// respondemos con `ProveedorObjeto`.
// - `ProveedorObjeto(id, p)` → si la integridad cuadra, lo absorbemos
// al grafo local.
// - `AnunciarRaiz(id)` → se contabiliza y, si no tenemos el
// nodo, se le solicita al emisor.
// 3. Difunde periodicamente nuestra raiz del grafo (`AnunciarRaiz` con el
// hash del manifiesto) — el faro que delata nuestra presencia.
//
// Con esto, el grafo de objetos —direccionado por contenido, ya BLAKE3— deja
// de ser una propiedad local del disco y empieza a ser una propiedad
// distribuida del cable. Tres frames bastan, sin TCP, sin IP, sin DNS.
// =============================================================================
use alloc::collections::VecDeque;
use alloc::vec::Vec;
use core::fmt::Write;
use core::sync::atomic::{AtomicU64, Ordering};
use spin::{Mutex, Once};
use crate::async_system::reloj;
use akasha::{
analizar_frame, componer_frame, ErrorAkasha, Mac, MensajeAkasha, MAC_BROADCAST,
};
use formato::Hash;
use crate::almacen;
use crate::baliza;
use crate::drivers::red;
// =============================================================================
// Cola del userspace — frames NO-AoE en espera de `sys_net_recibir`
// =============================================================================
/// Cuantos frames como mucho retenemos en la cola del userspace. Cota dura:
/// si el userspace se duerme, los frames mas antiguos se pierden antes que
/// la cola se desborde.
const PROFUNDIDAD_COLA_USUARIO: usize = 64;
/// La cola FIFO de frames que NO son AoE y aguardan a `sys_net_recibir`. Cada
/// frame se copia tal cual lo entrega el driver; el userspace ve la cabecera
/// Ethernet completa, como antes de la Fase 20.
static COLA_USUARIO: Mutex<VecDeque<Vec<u8>>> = Mutex::new(VecDeque::new());
// =============================================================================
// Contadores — la voz que la barra y el diagnostico leen
// =============================================================================
/// Frames AoE procesados en RX, por variante.
static RX_SOLICITUDES: AtomicU64 = AtomicU64::new(0);
static RX_PROVEEDORES: AtomicU64 = AtomicU64::new(0);
static RX_ANUNCIOS: AtomicU64 = AtomicU64::new(0);
/// Frames AoE emitidos en TX, por variante.
static TX_SOLICITUDES: AtomicU64 = AtomicU64::new(0);
static TX_PROVEEDORES: AtomicU64 = AtomicU64::new(0);
static TX_ANUNCIOS: AtomicU64 = AtomicU64::new(0);
/// Frames descartados en RX por ser basura (payload AoE invalido).
static RX_DESCARTADOS: AtomicU64 = AtomicU64::new(0);
/// Frames no-AoE encolados hacia el userspace.
static USUARIO_ENCOLADOS: AtomicU64 = AtomicU64::new(0);
/// Frames no-AoE descartados por desbordamiento de la cola del userspace.
static USUARIO_DESBORDADOS: AtomicU64 = AtomicU64::new(0);
/// La MAC con la que firmamos los frames AoE. La cachea `montar`.
static NUESTRA_MAC: Once<Mac> = Once::new();
// =============================================================================
// Montaje
// =============================================================================
/// Anota la MAC del dispositivo de red. La llama el orquestador cuando el
/// driver entrega su `Mac` tras `red::montar`.
pub fn montar(mac: Mac) {
NUESTRA_MAC.call_once(|| mac);
}
// =============================================================================
// Demultiplexor — el oficio numero 1 de la Fase 20
// =============================================================================
/// Drena la cola RX del dispositivo y demultiplexa cada frame:
/// - Frames AoE (EtherType `0x88B5` con payload valido) → `procesar`.
/// - Cualquier otro frame → cola del userspace (lo recogera `sys_net_recibir`).
///
/// Llamada en CADA fotograma desde la tarea cooperativa de red. El cerrojo
/// del driver virtio-net se libera entre frame y frame; el del userspace solo
/// se toma para empujar, sin solapar con el del driver.
pub fn drenar_y_demultiplexar() {
let mac = match NUESTRA_MAC.get().copied() {
Some(m) => m,
None => return,
};
red::drenar_rx(|frame| {
// Intentar analizar como AoE. Si el EtherType cuadra Y el payload
// deserializa, procesamos en el kernel; el frame NO viaja al
// userspace —el protocolo es asunto del nucleo—.
match analizar_frame(frame) {
Ok((origen, mensaje)) => procesar(mensaje, origen, mac),
// EtherType ajeno o frame truncado: a la cola del userspace.
Err(ErrorAkasha::EtherTypeAjeno) | Err(ErrorAkasha::FrameDemasiadoCorto) => {
encolar_para_usuario(frame)
}
// EtherType nuestro pero payload no-postcard: el ejemplo canonico
// es el saludo en texto plano de `pregon`. NO es Akasha legitimo,
// pero tampoco basura del cable — es un protocolo userspace que
// comparte EtherType. Lo contamos y lo dejamos pasar al userspace
// para que el app destinatario (si lo hay) lo recoja.
Err(ErrorAkasha::PayloadInvalido) | Err(ErrorAkasha::PayloadDemasiadoLargo) => {
RX_DESCARTADOS.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
encolar_para_usuario(frame);
}
}
});
}
/// Encola un frame entero hacia el userspace. Si la cola esta llena, descarta
/// el mas antiguo —preferimos perder el pasado a quedar sordos del futuro—.
fn encolar_para_usuario(frame: &[u8]) {
let mut cola = COLA_USUARIO.lock();
if cola.len() >= PROFUNDIDAD_COLA_USUARIO {
cola.pop_front();
USUARIO_DESBORDADOS.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
}
cola.push_back(frame.to_vec());
USUARIO_ENCOLADOS.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
}
// =============================================================================
// Interfaz que ve `sys_net_recibir`
// =============================================================================
/// Saca UN frame de la cola del userspace hacia `buf`. Devuelve los bytes
/// copiados (acotados por `buf.len()`), o `0` si no hay frame pendiente. El
/// reemplazo natural de `red::recibir_en` para el lado WASM —ahora el
/// userspace ya no compite con el kernel por la cola RX del dispositivo—.
pub fn pop_usuario(buf: &mut [u8]) -> usize {
let frame = match COLA_USUARIO.lock().pop_front() {
Some(f) => f,
None => return 0,
};
let n = frame.len().min(buf.len());
buf[..n].copy_from_slice(&frame[..n]);
n
}
// =============================================================================
// Atencion de mensajes — el oficio numero 2
// =============================================================================
/// Procesa UN mensaje AoE entrante. Contabiliza, traza y —si toca— responde.
fn procesar(mensaje: MensajeAkasha, origen: Mac, nuestra: Mac) {
match mensaje {
MensajeAkasha::SolicitarObjeto(id) => {
RX_SOLICITUDES.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
atender_solicitud(id, origen, nuestra);
}
MensajeAkasha::ProveedorObjeto(id, payload) => {
RX_PROVEEDORES.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
absorber_proveedor(id, &payload, origen);
}
MensajeAkasha::AnunciarRaiz(id) => {
RX_ANUNCIOS.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
atender_anuncio(id, origen, nuestra);
}
}
}
/// Si tenemos el objeto que nos piden, le respondemos al solicitante (unicast)
/// con un `ProveedorObjeto` que carga la forma serializada del nodo. La
/// integridad se preserva por construccion: `payload` es exactamente la
/// secuencia que rehashea al `id` pedido. Si no lo tenemos, no decimos nada
/// —AoE no tiene «not found»; un par puede preguntarle a otro—.
fn atender_solicitud(id: Hash, origen: Mac, nuestra: Mac) {
let objeto = match almacen::recuperar(&id) {
Ok(Some(o)) => o,
Ok(None) => {
let _ = writeln!(
baliza::Serie,
"akasha :: solicitud rechazada (objeto ausente) :: {}",
FormatoHash(&id)
);
return;
}
Err(motivo) => {
let _ = writeln!(baliza::Serie, "akasha :: solicitud fallida :: {motivo}");
return;
}
};
let payload = match objeto.serializar() {
Ok(p) => p,
Err(_) => return,
};
// Defensa en profundidad: el rehash DEBE coincidir. postcard es canonico
// pero verificamos antes de poner algo en el cable que dice ser `id`.
if formato::hash(&payload) != id {
let _ = writeln!(
baliza::Serie,
"akasha :: rehash no coincide al servir :: descartado"
);
return;
}
let mensaje = MensajeAkasha::ProveedorObjeto(id, payload);
if enviar(&mensaje, nuestra, origen).is_ok() {
TX_PROVEEDORES.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
let _ = writeln!(
baliza::Serie,
"akasha :: PROVEEDOR enviado :: {} -> {}",
FormatoHash(&id),
FormatoMac(&origen)
);
}
}
/// Acepta un objeto venido del cable. Verifica que su forma serializada
/// rehashea al `id` que el remitente afirma; si cuadra, lo deposita en el
/// grafo local; si no, lo descarta con una traza. La unica entrada de
/// integridad esta aqui: el grafo local no admite mentiras.
fn absorber_proveedor(id: Hash, payload: &[u8], origen: Mac) {
if formato::hash(payload) != id {
let _ = writeln!(
baliza::Serie,
"akasha :: proveedor rechazado (rehash no coincide) :: src={}",
FormatoMac(&origen)
);
return;
}
let objeto = match formato::Objeto::deserializar(payload) {
Ok(o) => o,
Err(motivo) => {
let _ = writeln!(
baliza::Serie,
"akasha :: proveedor no deserializable :: {motivo}"
);
return;
}
};
match almacen::almacenar(objeto.datos, objeto.hijos) {
Ok(hash) => {
let _ = writeln!(
baliza::Serie,
"akasha :: PROVEEDOR absorbido :: {} <- {}",
FormatoHash(&hash),
FormatoMac(&origen)
);
}
Err(motivo) => {
let _ = writeln!(
baliza::Serie,
"akasha :: no se pudo absorber proveedor :: {motivo}"
);
}
}
}
/// Un par nos anuncio su raiz. Si la conocemos, no hay nada que hacer; si no,
/// le pedimos el nodo: el `AnunciarRaiz` es el faro que basta para iniciar la
/// replicacion.
fn atender_anuncio(id: Hash, origen: Mac, nuestra: Mac) {
// ¿Lo tenemos ya? Entonces nada que pedir.
if let Ok(Some(_)) = almacen::recuperar(&id) {
let _ = writeln!(
baliza::Serie,
"akasha :: anuncio reconocido (ya lo tenemos) :: {} de {}",
FormatoHash(&id),
FormatoMac(&origen)
);
return;
}
// No lo tenemos — pedirlo al emisor en unicast.
let mensaje = MensajeAkasha::SolicitarObjeto(id);
if enviar(&mensaje, nuestra, origen).is_ok() {
TX_SOLICITUDES.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
let _ = writeln!(
baliza::Serie,
"akasha :: SOLICITUD enviada :: {} -> {}",
FormatoHash(&id),
FormatoMac(&origen)
);
}
}
// =============================================================================
// Difusion periodica de nuestra raiz — el oficio numero 3
// =============================================================================
/// Intervalo entre faros AoE consecutivos, en milisegundos. 5 s es un
/// compromiso conservador: lo bastante frecuente para descubrir vecinos
/// nuevos sin saturar la red de capa-2 con anuncios.
const INTERVALO_FARO_MS: u64 = 5_000;
/// Marca del reloj monotono (`reloj::milisegundos`) en la que se difundira el
/// proximo faro. La inicializamos a `0` — la primera difusion ocurre cuanto
/// antes pase `tic_compositor` con el manifiesto montado—.
static PROXIMO_FARO_MS: AtomicU64 = AtomicU64::new(0);
/// Punto de entrada que el tic del compositor llama una vez por fotograma.
/// Junta los dos oficios AoE que viven en linea con el latido del escritorio:
/// - drenar la cola RX del dispositivo y demultiplexar Akasha vs userspace,
/// - difundir nuestra raiz cada `INTERVALO_FARO_MS` segun reloj monotono.
///
/// El compositor late de forma fiable (avanza el reloj de la barra cada
/// segundo, prueba indirecta de que su tarea se atiende sin atascos); por
/// eso elegimos su tic como portador. La cadencia del faro se mide contra
/// el reloj monotono y NO contra los awaits, asi el ritmo del faro es
/// independiente de cuanto trabajo del reactor consume cada vuelta.
pub fn tic_compositor() {
drenar_y_demultiplexar();
let ahora = reloj::milisegundos();
let proximo = PROXIMO_FARO_MS.load(Ordering::Relaxed);
if ahora >= proximo {
difundir_raiz();
PROXIMO_FARO_MS.store(ahora + INTERVALO_FARO_MS, Ordering::Relaxed);
}
}
/// Anuncia, por broadcast, el hash del manifiesto actual. Es el faro de
/// renaser: quien escuche en la red de capa-2 sabra de nuestra existencia y
/// del nodo raiz del grafo. Si aun no hay manifiesto anclado, no se difunde
/// nada — el silencio es preferible a un faro vacio.
pub fn difundir_raiz() {
let nuestra = match NUESTRA_MAC.get().copied() {
Some(m) => m,
None => return,
};
let id = match almacen::manifiesto() {
Some(h) => h,
None => return,
};
let mensaje = MensajeAkasha::AnunciarRaiz(id);
if enviar(&mensaje, nuestra, MAC_BROADCAST).is_ok() {
TX_ANUNCIOS.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
let _ = writeln!(
baliza::Serie,
"akasha :: ANUNCIO emitido :: raiz={}",
FormatoHash(&id)
);
}
}
// =============================================================================
// Helpers internos
// =============================================================================
/// Compone un frame AoE y lo entrega al driver. Punto de salida unico de TX.
fn enviar(mensaje: &MensajeAkasha, src: Mac, dst: Mac) -> Result<(), ()> {
let frame = componer_frame(src, dst, mensaje).map_err(|_| ())?;
red::enviar(&frame).map_err(|motivo| {
let _ = writeln!(baliza::Serie, "akasha :: envio fallido :: {motivo}");
})
}
// =============================================================================
// Lectores de estado — los expone la barra de tareas (futuro indicador) y el
// diagnostico de COM1
// =============================================================================
/// Resumen de actividad AoE, en una sola lectura coherente. Los enteros se
/// leen `Relaxed`: el resumen es informativo, no transaccional.
#[allow(dead_code)]
#[derive(Clone, Copy, Debug)]
pub struct ResumenAkasha {
pub rx_solicitudes: u64,
pub rx_proveedores: u64,
pub rx_anuncios: u64,
pub tx_solicitudes: u64,
pub tx_proveedores: u64,
pub tx_anuncios: u64,
pub rx_descartados: u64,
pub usuario_encolados: u64,
pub usuario_desbordados: u64,
}
#[allow(dead_code)]
pub fn resumen() -> ResumenAkasha {
ResumenAkasha {
rx_solicitudes: RX_SOLICITUDES.load(Ordering::Relaxed),
rx_proveedores: RX_PROVEEDORES.load(Ordering::Relaxed),
rx_anuncios: RX_ANUNCIOS.load(Ordering::Relaxed),
tx_solicitudes: TX_SOLICITUDES.load(Ordering::Relaxed),
tx_proveedores: TX_PROVEEDORES.load(Ordering::Relaxed),
tx_anuncios: TX_ANUNCIOS.load(Ordering::Relaxed),
rx_descartados: RX_DESCARTADOS.load(Ordering::Relaxed),
usuario_encolados: USUARIO_ENCOLADOS.load(Ordering::Relaxed),
usuario_desbordados: USUARIO_DESBORDADOS.load(Ordering::Relaxed),
}
}
// =============================================================================
// Formateadores cortos para la traza de COM1 — sin allocations innecesarias
// =============================================================================
struct FormatoHash<'h>(&'h Hash);
impl core::fmt::Display for FormatoHash<'_> {
fn fmt(&self, f: &mut core::fmt::Formatter<'_>) -> core::fmt::Result {
// Primeros 8 bytes en hex — suficiente para distinguir en una traza.
for b in &self.0[..8] {
write!(f, "{b:02x}")?;
}
write!(f, "..")
}
}
struct FormatoMac<'m>(&'m Mac);
impl core::fmt::Display for FormatoMac<'_> {
fn fmt(&self, f: &mut core::fmt::Formatter<'_>) -> core::fmt::Result {
for (i, b) in self.0.iter().enumerate() {
if i > 0 {
write!(f, ":")?;
}
write!(f, "{b:02x}")?;
}
Ok(())
}
}