]> git.netwichtig.de Git - user/henk/code/inspircd.git/blob - include/socketengine.h
34dd306ba45d5766501ade3a80c4dd075beab9f8
[user/henk/code/inspircd.git] / include / socketengine.h
1 /*
2  * InspIRCd -- Internet Relay Chat Daemon
3  *
4  *   Copyright (C) 2009 Daniel De Graaf <danieldg@inspircd.org>
5  *   Copyright (C) 2007-2008 Robin Burchell <robin+git@viroteck.net>
6  *   Copyright (C) 2005-2007 Craig Edwards <craigedwards@brainbox.cc>
7  *   Copyright (C) 2007 Dennis Friis <peavey@inspircd.org>
8  *
9  * This file is part of InspIRCd.  InspIRCd is free software: you can
10  * redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU General Public
11  * License as published by the Free Software Foundation, version 2.
12  *
13  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
14  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
15  * FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more
16  * details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
19  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
20  */
21
22
23 #pragma once
24
25 #include <vector>
26 #include <string>
27 #include <map>
28 #include "config.h"
29 #include "socket.h"
30 #include "base.h"
31
32 #ifndef _WIN32
33 #include <sys/uio.h>
34 #endif
35
36 #ifndef IOV_MAX
37 #define IOV_MAX 1024
38 #endif
39
40 /**
41  * Event mask for SocketEngine events
42  */
43 enum EventMask
44 {
45         /** Do not test this socket for readability
46          */
47         FD_WANT_NO_READ = 0x1,
48         /** Give a read event at all times when reads will not block.
49          */
50         FD_WANT_POLL_READ = 0x2,
51         /** Give a read event when there is new data to read.
52          *
53          * An event MUST be sent if there is new data to be read, and the most
54          * recent read/recv() on this FD returned EAGAIN. An event MAY be sent
55          * at any time there is data to be read on the socket.
56          */
57         FD_WANT_FAST_READ = 0x4,
58         /** Give an optional read event when reads begin to unblock
59          *
60          * This state is useful if you want to leave data in the OS receive
61          * queue but not get continuous event notifications about it, because
62          * it may not require a system call to transition from FD_WANT_FAST_READ
63          */
64         FD_WANT_EDGE_READ = 0x8,
65
66         /** Mask for all read events */
67         FD_WANT_READ_MASK = 0x0F,
68
69         /** Do not test this socket for writeability
70          */
71         FD_WANT_NO_WRITE = 0x10,
72         /** Give a write event at all times when writes will not block.
73          *
74          * You probably shouldn't use this state; if it's likely that the write
75          * will not block, try it first, then use FD_WANT_FAST_WRITE if it
76          * fails. If it's likely to block (or you are using polling-style reads)
77          * then use FD_WANT_SINGLE_WRITE.
78          */
79         FD_WANT_POLL_WRITE = 0x20,
80         /** Give a write event when writes don't block any more
81          *
82          * An event MUST be sent if writes will not block, and the most recent
83          * write/send() on this FD returned EAGAIN, or connect() returned
84          * EINPROGRESS. An event MAY be sent at any time that writes will not
85          * block.
86          *
87          * Before calling OnEventHandler*(), a socket engine MAY change the state of
88          * the FD back to FD_WANT_EDGE_WRITE if it is simpler (for example, if a
89          * one-shot notification was registered). If further writes are needed,
90          * it is the responsibility of the event handler to change the state to
91          * one that will generate the required notifications
92          */
93         FD_WANT_FAST_WRITE = 0x40,
94         /** Give an optional write event on edge-triggered write unblock.
95          *
96          * This state is useful to avoid system calls when moving to/from
97          * FD_WANT_FAST_WRITE when writing data to a mostly-unblocked socket.
98          */
99         FD_WANT_EDGE_WRITE = 0x80,
100         /** Request a one-shot poll-style write notification. The socket will
101          * return to the FD_WANT_NO_WRITE state before OnEventHandler*() is called.
102          */
103         FD_WANT_SINGLE_WRITE = 0x100,
104
105         /** Mask for all write events */
106         FD_WANT_WRITE_MASK = 0x1F0,
107
108         /** Add a trial read. During the next DispatchEvents invocation, this
109          * will call OnEventHandlerRead() unless reads are known to be
110          * blocking.
111          */
112         FD_ADD_TRIAL_READ  = 0x1000,
113         /** Assert that reads are known to block. This cancels FD_ADD_TRIAL_READ.
114          * Reset by SE before running OnEventHandlerRead().
115          */
116         FD_READ_WILL_BLOCK = 0x2000,
117
118         /** Add a trial write. During the next DispatchEvents invocation, this
119          * will call OnEventHandlerWrite() unless writes are known to be
120          * blocking.
121          *
122          * This could be used to group several writes together into a single
123          * send() syscall, or to ensure that writes are blocking when attempting
124          * to use FD_WANT_FAST_WRITE.
125          */
126         FD_ADD_TRIAL_WRITE = 0x4000,
127         /** Assert that writes are known to block. This cancels FD_ADD_TRIAL_WRITE.
128          * Reset by SE before running OnEventHandlerWrite().
129          */
130         FD_WRITE_WILL_BLOCK = 0x8000,
131
132         /** Mask for trial read/trial write */
133         FD_TRIAL_NOTE_MASK = 0x5000
134 };
135
136 /** This class is a basic I/O handler class.
137  * Any object which wishes to receive basic I/O events
138  * from the socketengine must derive from this class and
139  * implement the OnEventHandler*() methods. The derived class
140  * must then be added to SocketEngine using the method
141  * SocketEngine::AddFd(), after which point the derived
142  * class will receive events to its OnEventHandler*() methods.
143  * The event mask passed to SocketEngine::AddFd() determines
144  * what events the EventHandler gets notified about and with
145  * what semantics. SocketEngine::ChangeEventMask() can be
146  * called to update the event mask later. The only
147  * requirement beyond this for an event handler is that it
148  * must have a file descriptor. What this file descriptor
149  * is actually attached to is completely up to you.
150  */
151 class CoreExport EventHandler : public classbase
152 {
153  private:
154         /** Private state maintained by socket engine */
155         int event_mask;
156
157         void SetEventMask(int mask) { event_mask = mask; }
158
159  protected:
160         /** File descriptor.
161          * All events which can be handled must have a file descriptor.  This
162          * allows you to add events for sockets, fifo's, pipes, and various
163          * other forms of IPC.  Do not change this while the object is
164          * registered with the SocketEngine
165          */
166         int fd;
167  public:
168         /** Get the current file descriptor
169          * @return The file descriptor of this handler
170          */
171         inline int GetFd() const { return fd; }
172
173         inline int GetEventMask() const { return event_mask; }
174
175         /** Set a new file desciptor
176          * @param FD The new file descriptor. Do not call this method without
177          * first deleting the object from the SocketEngine if you have
178          * added it to a SocketEngine instance.
179          */
180         void SetFd(int FD);
181
182         /** Constructor
183          */
184         EventHandler();
185
186         /** Destructor
187          */
188         virtual ~EventHandler() {}
189
190         /** Called by the socket engine in case of a read event
191          */
192         virtual void OnEventHandlerRead() = 0;
193
194         /** Called by the socket engine in case of a write event.
195          * The default implementation does nothing.
196          */
197         virtual void OnEventHandlerWrite();
198
199         /** Called by the socket engine in case of an error event.
200          * The default implementation does nothing.
201          * @param errornum Error code
202          */
203         virtual void OnEventHandlerError(int errornum);
204
205         friend class SocketEngine;
206 };
207
208 /** Provides basic file-descriptor-based I/O support.
209  * The actual socketengine class presents the
210  * same interface on all operating systems, but
211  * its private members and internal behaviour
212  * should be treated as blackboxed, and vary
213  * from system to system and upon the config
214  * settings chosen by the server admin.
215  */
216 class CoreExport SocketEngine
217 {
218  public:
219         /** Socket engine statistics: count of various events, bandwidth usage
220          */
221         class Statistics
222         {
223                 mutable size_t indata;
224                 mutable size_t outdata;
225                 mutable time_t lastempty;
226
227                 /** Reset the byte counters and lastempty if there wasn't a reset in this second.
228                  */
229                 void CheckFlush() const;
230
231          public:
232                 /** Constructor, initializes member vars except indata and outdata because those are set to 0
233                  * in CheckFlush() the first time Update() or GetBandwidth() is called.
234                  */
235                 Statistics() : lastempty(0), TotalEvents(0), ReadEvents(0), WriteEvents(0), ErrorEvents(0) { }
236
237                 /** Update counters for network data received.
238                  * This should be called after every read-type syscall.
239                  * @param len_in Number of bytes received, or -1 for error, as typically
240                  * returned by a read-style syscall.
241                  */
242                 void UpdateReadCounters(int len_in);
243
244                 /** Update counters for network data sent.
245                  * This should be called after every write-type syscall.
246                  * @param len_out Number of bytes sent, or -1 for error, as typically
247                  * returned by a read-style syscall.
248                  */
249                 void UpdateWriteCounters(int len_out);
250
251                 /** Get data transfer statistics.
252                  * @param kbitpersec_in Filled with incoming traffic in this second in kbit/s.
253                  * @param kbitpersec_out Filled with outgoing traffic in this second in kbit/s.
254                  * @param kbitpersec_total Filled with total traffic in this second in kbit/s.
255                  */
256                 void CoreExport GetBandwidth(float& kbitpersec_in, float& kbitpersec_out, float& kbitpersec_total) const;
257
258                 unsigned long TotalEvents;
259                 unsigned long ReadEvents;
260                 unsigned long WriteEvents;
261                 unsigned long ErrorEvents;
262         };
263
264  private:
265         /** Reference table, contains all current handlers
266          **/
267         static std::vector<EventHandler*> ref;
268
269         /** Current number of descriptors in the engine. */
270         static size_t CurrentSetSize;
271
272         /** The maximum number of descriptors in the engine. */
273         static size_t MaxSetSize;
274
275         /** List of handlers that want a trial read/write
276          */
277         static std::set<int> trials;
278
279         /** Socket engine statistics: count of various events, bandwidth usage
280          */
281         static Statistics stats;
282
283         /** Look up the fd limit using rlimit. */
284         static void LookupMaxFds();
285
286         static void OnSetEvent(EventHandler* eh, int old_mask, int new_mask);
287
288         /** Add an event handler to the base socket engine. AddFd(EventHandler*, int) should call this.
289          */
290         static bool AddFdRef(EventHandler* eh);
291
292         static void DelFdRef(EventHandler* eh);
293
294         template <typename T>
295         static void ResizeDouble(std::vector<T>& vect)
296         {
297                 if (SocketEngine::CurrentSetSize > vect.size())
298                         vect.resize(vect.size() * 2);
299         }
300
301 public:
302 #ifndef _WIN32
303         typedef iovec IOVector;
304 #else
305         typedef WindowsIOVec IOVector;
306 #endif
307
308         /** Constructor.
309          * The constructor transparently initializes
310          * the socket engine which the ircd is using.
311          * Please note that if there is a catastrophic
312          * failure (for example, you try and enable
313          * epoll on a 2.4 linux kernel) then this
314          * function may bail back to the shell.
315          * @return void, but it is acceptable for this function to bail back to
316          * the shell or operating system on fatal error.
317          */
318         static void Init();
319
320         /** Destructor.
321          * The destructor transparently tidies up
322          * any resources used by the socket engine.
323          */
324         static void Deinit();
325
326         /** Add an EventHandler object to the engine.  Use AddFd to add a file
327          * descriptor to the engine and have the socket engine monitor it. You
328          * must provide an object derived from EventHandler which implements
329          * the required OnEventHandler*() methods.
330          * @param eh An event handling object to add
331          * @param event_mask The initial event mask for the object
332          */
333         static bool AddFd(EventHandler* eh, int event_mask);
334
335         /** If you call this function and pass it an
336          * event handler, that event handler will
337          * receive the next available write event,
338          * even if the socket is a readable socket only.
339          * Developers should avoid constantly keeping
340          * an eventhandler in the writeable state,
341          * as this will consume large amounts of
342          * CPU time.
343          * @param eh The event handler to change
344          * @param event_mask The changes to make to the wait state
345          */
346         static void ChangeEventMask(EventHandler* eh, int event_mask);
347
348         /** Returns the number of file descriptors reported by the system this program may use
349          * when it was started.
350          * @return If non-zero the number of file descriptors that the system reported that we
351          * may use.
352          */
353         static size_t GetMaxFds() { return MaxSetSize; }
354
355         /** Returns the number of file descriptors being queried
356          * @return The set size
357          */
358         static size_t GetUsedFds() { return CurrentSetSize; }
359
360         /** Delete an event handler from the engine.
361          * This function call deletes an EventHandler
362          * from the engine, returning true if it succeeded
363          * and false if it failed. This does not free the
364          * EventHandler pointer using delete, if this is
365          * required you must do this yourself.
366          * @param eh The event handler object to remove
367          */
368         static void DelFd(EventHandler* eh);
369
370         /** Returns true if a file descriptor exists in
371          * the socket engine's list.
372          * @param fd The event handler to look for
373          * @return True if this fd has an event handler
374          */
375         static bool HasFd(int fd);
376
377         /** Returns the EventHandler attached to a specific fd.
378          * If the fd isnt in the socketengine, returns NULL.
379          * @param fd The event handler to look for
380          * @return A pointer to the event handler, or NULL
381          */
382         static EventHandler* GetRef(int fd);
383
384         /** Waits for events and dispatches them to handlers.  Please note that
385          * this doesn't wait long, only a couple of milliseconds. It returns the
386          * number of events which occurred during this call.  This method will
387          * dispatch events to their handlers by calling their
388          * EventHandler::OnEventHandler*() methods.
389          * @return The number of events which have occured.
390          */
391         static int DispatchEvents();
392
393         /** Dispatch trial reads and writes. This causes the actual socket I/O
394          * to happen when writes have been pre-buffered.
395          */
396         static void DispatchTrialWrites();
397
398         /** Returns true if the file descriptors in the given event handler are
399          * within sensible ranges which can be handled by the socket engine.
400          */
401         static bool BoundsCheckFd(EventHandler* eh);
402
403         /** Abstraction for BSD sockets accept(2).
404          * This function should emulate its namesake system call exactly.
405          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
406          * @param addr The client IP address and port
407          * @param addrlen The size of the sockaddr parameter.
408          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
409          */
410         static int Accept(EventHandler* fd, sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
411
412         /** Close the underlying fd of an event handler, remove it from the socket engine and set the fd to -1.
413          * @param eh The EventHandler to close.
414          * @return 0 on success, a negative value on error
415          */
416         static int Close(EventHandler* eh);
417
418         /** Abstraction for BSD sockets close(2).
419          * This function should emulate its namesake system call exactly.
420          * This function should emulate its namesake system call exactly.
421          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
422          */
423         static int Close(int fd);
424
425         /** Abstraction for BSD sockets send(2).
426          * This function should emulate its namesake system call exactly.
427          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
428          * @param buf The buffer in which the data that is sent is stored.
429          * @param len The size of the buffer.
430          * @param flags A flag value that controls the sending of the data.
431          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
432          */
433         static int Send(EventHandler* fd, const void *buf, size_t len, int flags);
434
435         /** Abstraction for vector write function writev().
436          * This function should emulate its namesake system call exactly.
437          * @param fd EventHandler to send data with
438          * @param iov Array of IOVectors containing the buffers to send and their lengths in the platform's
439          * native format.
440          * @param count Number of elements in iov.
441          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
442          */
443         static int WriteV(EventHandler* fd, const IOVector* iov, int count);
444
445 #ifdef _WIN32
446         /** Abstraction for vector write function writev() that accepts a POSIX format iovec.
447          * This function should emulate its namesake system call exactly.
448          * @param fd EventHandler to send data with
449          * @param iov Array of iovecs containing the buffers to send and their lengths in POSIX format.
450          * @param count Number of elements in iov.
451          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
452          */
453         static int WriteV(EventHandler* fd, const iovec* iov, int count);
454 #endif
455
456         /** Abstraction for BSD sockets recv(2).
457          * This function should emulate its namesake system call exactly.
458          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
459          * @param buf The buffer in which the data that is read is stored.
460          * @param len The size of the buffer.
461          * @param flags A flag value that controls the reception of the data.
462          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
463          */
464         static int Recv(EventHandler* fd, void *buf, size_t len, int flags);
465
466         /** Abstraction for BSD sockets recvfrom(2).
467          * This function should emulate its namesake system call exactly.
468          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
469          * @param buf The buffer in which the data that is read is stored.
470          * @param len The size of the buffer.
471          * @param flags A flag value that controls the reception of the data.
472          * @param from The remote IP address and port.
473          * @param fromlen The size of the from parameter.
474          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
475          */
476         static int RecvFrom(EventHandler* fd, void *buf, size_t len, int flags, sockaddr *from, socklen_t *fromlen);
477
478         /** Abstraction for BSD sockets sendto(2).
479          * This function should emulate its namesake system call exactly.
480          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
481          * @param buf The buffer in which the data that is sent is stored.
482          * @param len The size of the buffer.
483          * @param flags A flag value that controls the sending of the data.
484          * @param to The remote IP address and port.
485          * @param tolen The size of the to parameter.
486          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
487          */
488         static int SendTo(EventHandler* fd, const void *buf, size_t len, int flags, const sockaddr *to, socklen_t tolen);
489
490         /** Abstraction for BSD sockets connect(2).
491          * This function should emulate its namesake system call exactly.
492          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
493          * @param serv_addr The server IP address and port.
494          * @param addrlen The size of the sockaddr parameter.
495          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
496          */
497         static int Connect(EventHandler* fd, const sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);
498
499         /** Make a file descriptor blocking.
500          * @param fd a file descriptor to set to blocking mode
501          * @return 0 on success, -1 on failure, errno is set appropriately.
502          */
503         static int Blocking(int fd);
504
505         /** Make a file descriptor nonblocking.
506          * @param fd A file descriptor to set to nonblocking mode
507          * @return 0 on success, -1 on failure, errno is set appropriately.
508          */
509         static int NonBlocking(int fd);
510
511         /** Abstraction for BSD sockets shutdown(2).
512          * This function should emulate its namesake system call exactly.
513          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
514          * @param how What part of the socket to shut down
515          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
516          */
517         static int Shutdown(EventHandler* fd, int how);
518
519         /** Abstraction for BSD sockets shutdown(2).
520          * This function should emulate its namesake system call exactly.
521          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
522          */
523         static int Shutdown(int fd, int how);
524
525         /** Abstraction for BSD sockets bind(2).
526          * This function should emulate its namesake system call exactly.
527          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
528          */
529         static int Bind(int fd, const irc::sockets::sockaddrs& addr);
530
531         /** Abstraction for BSD sockets listen(2).
532          * This function should emulate its namesake system call exactly.
533          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
534          */
535         static int Listen(int sockfd, int backlog);
536
537         /** Set SO_REUSEADDR and SO_LINGER on this file descriptor
538          */
539         static void SetReuse(int sockfd);
540
541         /** This function is called immediately after fork().
542          * Some socket engines (notably kqueue) cannot have their
543          * handles inherited by forked processes. This method
544          * allows for the socket engine to re-create its handle
545          * after the daemon forks as the socket engine is created
546          * long BEFORE the daemon forks.
547          * @return void, but it is acceptable for this function to bail back to
548          * the shell or operating system on fatal error.
549          */
550         static void RecoverFromFork();
551
552         /** Get data transfer and event statistics
553          */
554         static const Statistics& GetStats() { return stats; }
555
556         /** Should we ignore the error in errno?
557          * Checks EAGAIN and WSAEWOULDBLOCK
558          */
559         static bool IgnoreError();
560
561         /** Return the last socket related error. strrerror(errno) on *nix
562          */
563         static std::string LastError();
564
565         /** Returns the error for the given error num, strerror(errnum) on *nix
566          */
567         static std::string GetError(int errnum);
568 };
569
570 inline bool SocketEngine::IgnoreError()
571 {
572         if ((errno == EAGAIN) || (errno == EWOULDBLOCK))
573                 return true;
574
575 #ifdef _WIN32
576         if (WSAGetLastError() == WSAEWOULDBLOCK)
577                 return true;
578 #endif
579
580         return false;
581 }