第4回：cusinart - 分散デバッグとホットリロード
～Erlang型の堅牢な開発環境の実現～
はじめに
分散システムのデバッグと動的更新は従来大きな課題でした。cusinartでは、Erlangのようなホットリロードとデバッグのサポートにより、この課題を解決します。
組込みデバッガーの設計
// デバッガーの基本構造
pub struct CusinartDebugger {
breakpoints: HashMap<SourceLocation, Breakpoint>,
variables: VariableInspector,
stack_trace: StackTracer,
remote_sessions: HashMap<NodeId, RemoteDebugSession>,
}
impl CusinartDebugger {
pub fn set_breakpoint(&mut self, location: SourceLocation, condition: Option<BreakCondition>) -> Result<()> {
let breakpoint = Breakpoint {
location,
condition,
hit_count: 0,
enabled: true,
};
self.breakpoints.insert(location, breakpoint);
// 全リモートノードに伝播
for session in self.remote_sessions.values() {
session.sync_breakpoint(&breakpoint)?;
}
Ok(())
}
pub async fn inspect_variable(&self, name: &str, frame: StackFrame) -> Result<Value> {
let value = self.variables.get_value(name, frame)?;
// 必要に応じてリモートノードから値を取得
if value.is_remote() {
let node_id = value.node_id();
let remote_value = self.remote_sessions
.get(&node_id)
.ok_or(Error::NodeNotFound)?
.fetch_variable(name)
.await?;
Ok(remote_value)
} else {
Ok(value)
}
}
}
// スタックトレース解析
pub struct StackTracer {
frames: Vec<StackFrame>,
source_map: SourceMap,
}
impl StackTracer {
pub fn capture_trace(&mut self) -> Result<Vec<StackFrame>> {
let backtrace = Backtrace::capture();
let frames = backtrace.frames()
.iter()
.filter_map(|frame| self.source_map.resolve_frame(frame))
.collect();
Ok(frames)
}
pub fn get_current_location(&self) -> Option<SourceLocation> {
self.frames.last().map(|frame| frame.location.clone())
}
}
Erlang型ホットリロードの実装
// コード更新管理
pub struct HotReloadManager {
modules: HashMap<ModuleId, ModuleVersion>,
state_migrations: Vec<StateMigration>,
active_processes: ProcessTracker,
}
impl HotReloadManager {
pub async fn reload_module(&mut self, module: Module) -> Result<()> {
let old_version = self.modules.get(&module.id()).cloned();
let new_version = ModuleVersion::new(module.clone());
// 安全性チェック
self.verify_compatibility(&old_version, &new_version)?;
// 状態移行の準備
if let Some(old) = old_version {
let migration = StateMigration::prepare(&old, &new_version)?;
self.state_migrations.push(migration);
}
// モジュールの更新
self.modules.insert(module.id(), new_version);
// アクティブなプロセスの更新
self.active_processes.update_module(module).await?;
Ok(())
}
fn verify_compatibility(&self, old: &Option<ModuleVersion>, new: &ModuleVersion) -> Result<()> {
if let Some(old_version) = old {
// インターフェースの互換性チェック
new.verify_interface_compatibility(old_version)?;
// 状態スキーマの互換性チェック
new.verify_state_compatibility(old_version)?;
}
Ok(())
}
}
// 状態移行の管理
pub struct StateMigration {
from_version: ModuleVersion,
to_version: ModuleVersion,
transforms: Vec<StateTransform>,
}
impl StateMigration {
pub fn migrate_state(&self, state: State) -> Result<State> {
let mut current = state;
for transform in &self.transforms {
current = transform.apply(current)?;
}
Ok(current)
}
}
リモートデバッグ機能
// リモートデバッグセッション
pub struct RemoteDebugSession {
node_id: NodeId,
connection: DebugConnection,
event_handler: EventHandler,
}
impl RemoteDebugSession {
pub async fn attach(&mut self) -> Result<()> {
self.connection.establish().await?;
self.sync_breakpoints().await?;
self.event_handler.start().await?;
Ok(())
}
pub async fn fetch_variable(&self, name: &str) -> Result<Value> {
let request = DebugRequest::FetchVariable { name: name.to_string() };
self.connection.send_request(request).await
}
async fn handle_break_event(&self, event: BreakEvent) -> Result<()> {
let location = event.location();
let variables = event.variables();
// ブレークポイントでの処理
println!("Break at {}", location);
for (name, value) in variables {
println!("{} = {:?}", name, value);
}
Ok(())
}
}
// 分散トレース収集
pub struct DistributedTracer {
trace_id: TraceId,
spans: Vec<TraceSpan>,
remote_traces: HashMap<NodeId, Vec<TraceSpan>>,
}
impl DistributedTracer {
pub async fn collect_trace(&mut self) -> Result<DistributedTrace> {
// ローカルトレースの収集
let local_spans = self.spans.clone();
// リモートトレースの収集
let mut all_spans = local_spans;
for spans in self.remote_traces.values() {
all_spans.extend(spans.clone());
}
// トレースの整列とマージ
all_spans.sort_by_key(|span| span.timestamp);
Ok(DistributedTrace {
id: self.trace_id,
spans: all_spans,
})
}
}
実装例：ホットリロード対応サービスの実装
// ホットリロード対応サービス
#[derive(Debug)]
pub struct UserService {
version: ModuleVersion,
users: HashMap<UserId, User>,
state: ServiceState,
}
impl HotReloadable for UserService {
fn prepare_upgrade(&self) -> Result<ServiceState> {
// 現在の状態をシリアライズ
Ok(ServiceState {
users: self.users.clone(),
metadata: self.state.metadata.clone(),
})
}
fn apply_upgrade(&mut self, new_version: ModuleVersion, state: ServiceState) -> Result<()> {
self.version = new_version;
self.state = state;
// 必要に応じて状態を変換
if self.version.requires_migration() {
self.migrate_state()?;
}
Ok(())
}
}
// サービスの使用例
async fn update_service(
manager: &mut HotReloadManager,
service: &mut UserService,
) -> Result<()> {
let new_module = Module::load("user_service_v2.rs")?;
manager.reload_module(new_module).await?;
// サービスは自動的に更新される
println!("Service updated to version: {:?}", service.version);
Ok(())
}
今回のまとめ
- 組込みデバッガーによる強力なデバッグ機能
- Erlang型のスムーズなホットリロード
- 分散環境での統合的なデバッグ
- 実用的なホットリロードサービスの実装
次回予告
第5回では、cusinartの運用機能について解説します。障害検知、自動復旧、ノードの動的管理など、実運用に必要な機能の実装について詳しく見ていきます。
参考資料
- Erlang Design Principles
- The Art of Debugging
- Distributed Tracing in Practice
- Hot Code Reloading Patterns