]> git.netwichtig.de Git - user/henk/code/inspircd.git/blob - include/socketengine.h
6503ea2936b4bf5a4467b86969f19683040e35f5
[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 /** Types of event an EventHandler may receive.
33  * EVENT_READ is a readable file descriptor,
34  * and EVENT_WRITE is a writeable file descriptor.
35  * EVENT_ERROR can always occur, and indicates
36  * a write error or read error on the socket,
37  * e.g. EOF condition or broken pipe.
38  */
39 enum EventType
40 {
41         /** Read event */
42         EVENT_READ      =       0,
43         /** Write event */
44         EVENT_WRITE     =       1,
45         /** Error event */
46         EVENT_ERROR     =       2
47 };
48
49 /**
50  * Event mask for SocketEngine events
51  */
52 enum EventMask
53 {
54         /** Do not test this socket for readability
55          */
56         FD_WANT_NO_READ = 0x1,
57         /** Give a read event at all times when reads will not block.
58          */
59         FD_WANT_POLL_READ = 0x2,
60         /** Give a read event when there is new data to read.
61          *
62          * An event MUST be sent if there is new data to be read, and the most
63          * recent read/recv() on this FD returned EAGAIN. An event MAY be sent
64          * at any time there is data to be read on the socket.
65          */
66         FD_WANT_FAST_READ = 0x4,
67         /** Give an optional read event when reads begin to unblock
68          *
69          * This state is useful if you want to leave data in the OS receive
70          * queue but not get continuous event notifications about it, because
71          * it may not require a system call to transition from FD_WANT_FAST_READ
72          */
73         FD_WANT_EDGE_READ = 0x8,
74
75         /** Mask for all read events */
76         FD_WANT_READ_MASK = 0x0F,
77
78         /** Do not test this socket for writeability
79          */
80         FD_WANT_NO_WRITE = 0x10,
81         /** Give a write event at all times when writes will not block.
82          *
83          * You probably shouldn't use this state; if it's likely that the write
84          * will not block, try it first, then use FD_WANT_FAST_WRITE if it
85          * fails. If it's likely to block (or you are using polling-style reads)
86          * then use FD_WANT_SINGLE_WRITE.
87          */
88         FD_WANT_POLL_WRITE = 0x20,
89         /** Give a write event when writes don't block any more
90          *
91          * An event MUST be sent if writes will not block, and the most recent
92          * write/send() on this FD returned EAGAIN, or connect() returned
93          * EINPROGRESS. An event MAY be sent at any time that writes will not
94          * block.
95          *
96          * Before calling HandleEvent, a socket engine MAY change the state of
97          * the FD back to FD_WANT_EDGE_WRITE if it is simpler (for example, if a
98          * one-shot notification was registered). If further writes are needed,
99          * it is the responsibility of the event handler to change the state to
100          * one that will generate the required notifications
101          */
102         FD_WANT_FAST_WRITE = 0x40,
103         /** Give an optional write event on edge-triggered write unblock.
104          *
105          * This state is useful to avoid system calls when moving to/from
106          * FD_WANT_FAST_WRITE when writing data to a mostly-unblocked socket.
107          */
108         FD_WANT_EDGE_WRITE = 0x80,
109         /** Request a one-shot poll-style write notification. The socket will
110          * return to the FD_WANT_NO_WRITE state before HandleEvent is called.
111          */
112         FD_WANT_SINGLE_WRITE = 0x100,
113
114         /** Mask for all write events */
115         FD_WANT_WRITE_MASK = 0x1F0,
116
117         /** Add a trial read. During the next DispatchEvents invocation, this
118          * will call HandleEvent with EVENT_READ unless reads are known to be
119          * blocking.
120          */
121         FD_ADD_TRIAL_READ  = 0x1000,
122         /** Assert that reads are known to block. This cancels FD_ADD_TRIAL_READ.
123          * Reset by SE before running EVENT_READ
124          */
125         FD_READ_WILL_BLOCK = 0x2000,
126
127         /** Add a trial write. During the next DispatchEvents invocation, this
128          * will call HandleEvent with EVENT_WRITE unless writes are known to be
129          * blocking.
130          *
131          * This could be used to group several writes together into a single
132          * send() syscall, or to ensure that writes are blocking when attempting
133          * to use FD_WANT_FAST_WRITE.
134          */
135         FD_ADD_TRIAL_WRITE = 0x4000,
136         /** Assert that writes are known to block. This cancels FD_ADD_TRIAL_WRITE.
137          * Reset by SE before running EVENT_WRITE
138          */
139         FD_WRITE_WILL_BLOCK = 0x8000,
140
141         /** Mask for trial read/trial write */
142         FD_TRIAL_NOTE_MASK = 0x5000
143 };
144
145 /** This class is a basic I/O handler class.
146  * Any object which wishes to receive basic I/O events
147  * from the socketengine must derive from this class and
148  * implement the HandleEvent() method. The derived class
149  * must then be added to SocketEngine using the method
150  * SocketEngine::AddFd(), after which point the derived
151  * class will receive events to its HandleEvent() method.
152  * The derived class should also implement one of Readable()
153  * and Writeable(). In the current implementation, only
154  * Readable() is used. If this returns true, the socketengine
155  * inserts a readable socket. If it is false, the socketengine
156  * inserts a writeable socket. The derived class should never
157  * change the value this function returns without first
158  * deleting the socket from the socket engine. The only
159  * requirement beyond this for an event handler is that it
160  * must have a file descriptor. What this file descriptor
161  * is actually attached to is completely up to you.
162  */
163 class CoreExport EventHandler : public classbase
164 {
165  private:
166         /** Private state maintained by socket engine */
167         int event_mask;
168  protected:
169         /** File descriptor.
170          * All events which can be handled must have a file descriptor.  This
171          * allows you to add events for sockets, fifo's, pipes, and various
172          * other forms of IPC.  Do not change this while the object is
173          * registered with the SocketEngine
174          */
175         int fd;
176  public:
177         /** Get the current file descriptor
178          * @return The file descriptor of this handler
179          */
180         inline int GetFd() const { return fd; }
181
182         inline int GetEventMask() const { return event_mask; }
183
184         /** Set a new file desciptor
185          * @param FD The new file descriptor. Do not call this method without
186          * first deleting the object from the SocketEngine if you have
187          * added it to a SocketEngine instance.
188          */
189         void SetFd(int FD);
190
191         /** Constructor
192          */
193         EventHandler();
194
195         /** Destructor
196          */
197         virtual ~EventHandler() {}
198
199         /** Process an I/O event.
200          * You MUST implement this function in your derived
201          * class, and it will be called whenever read or write
202          * events are received.
203          * @param et either one of EVENT_READ for read events,
204          * EVENT_WRITE for write events and EVENT_ERROR for
205          * error events.
206          * @param errornum The error code which goes with an EVENT_ERROR.
207          */
208         virtual void HandleEvent(EventType et, int errornum = 0) = 0;
209
210         friend class SocketEngine;
211 };
212
213 /** Provides basic file-descriptor-based I/O support.
214  * The actual socketengine class presents the
215  * same interface on all operating systems, but
216  * its private members and internal behaviour
217  * should be treated as blackboxed, and vary
218  * from system to system and upon the config
219  * settings chosen by the server admin. The current
220  * version supports select, epoll and kqueue.
221  * The configure script will enable a socket engine
222  * based upon what OS is detected, and will derive
223  * a class from SocketEngine based upon what it finds.
224  * The derived classes file will also implement a
225  * classfactory, SocketEngineFactory, which will
226  * create a derived instance of SocketEngine using
227  * polymorphism so that the core and modules do not
228  * have to be aware of which SocketEngine derived
229  * class they are using.
230  */
231 class CoreExport SocketEngine
232 {
233  public:
234         /** Socket engine statistics: count of various events, bandwidth usage
235          */
236         class Statistics
237         {
238                 mutable size_t indata;
239                 mutable size_t outdata;
240                 mutable time_t lastempty;
241
242                 /** Reset the byte counters and lastempty if there wasn't a reset in this second.
243                  */
244                 void CheckFlush() const;
245
246          public:
247                 /** Constructor, initializes member vars except indata and outdata because those are set to 0
248                  * in CheckFlush() the first time Update() or GetBandwidth() is called.
249                  */
250                 Statistics() : lastempty(0), TotalEvents(0), ReadEvents(0), WriteEvents(0), ErrorEvents(0) { }
251
252                 /** Increase the counters for bytes sent/received in this second.
253                  * @param len_in Bytes received, 0 if updating number of bytes written.
254                  * @param len_out Bytes sent, 0 if updating number of bytes read.
255                  */
256                 void Update(size_t len_in, size_t len_out);
257
258                 /** Get data transfer statistics.
259                  * @param kbitspersec_in Filled with incoming traffic in this second in kbit/s.
260                  * @param kbitspersec_out Filled with outgoing traffic in this second in kbit/s.
261                  * @param kbitspersec_total Filled with total traffic in this second in kbit/s.
262                  */
263                 void CoreExport GetBandwidth(float& kbitpersec_in, float& kbitpersec_out, float& kbitpersec_total) const;
264
265                 unsigned long TotalEvents;
266                 unsigned long ReadEvents;
267                 unsigned long WriteEvents;
268                 unsigned long ErrorEvents;
269         };
270
271  private:
272         /** Reference table, contains all current handlers
273          **/
274         std::vector<EventHandler*> ref;
275
276  protected:
277         /** Current number of descriptors in the engine
278          */
279         size_t CurrentSetSize;
280         /** List of handlers that want a trial read/write
281          */
282         std::set<int> trials;
283
284         int MAX_DESCRIPTORS;
285
286         /** Socket engine statistics: count of various events, bandwidth usage
287          */
288         Statistics stats;
289
290         virtual void OnSetEvent(EventHandler* eh, int old_mask, int new_mask) = 0;
291         void SetEventMask(EventHandler* eh, int value);
292
293         /** Add an event handler to the base socket engine. AddFd(EventHandler*, int) should call this.
294          */
295         bool AddFdRef(EventHandler* eh);
296
297         void DelFdRef(EventHandler* eh);
298
299         template <typename T>
300         void ResizeDouble(std::vector<T>& vect)
301         {
302                 if (CurrentSetSize > vect.size())
303                         vect.resize(vect.size() * 2);
304         }
305
306 public:
307         /** Constructor.
308          * The constructor transparently initializes
309          * the socket engine which the ircd is using.
310          * Please note that if there is a catastrophic
311          * failure (for example, you try and enable
312          * epoll on a 2.4 linux kernel) then this
313          * function may bail back to the shell.
314          */
315         SocketEngine();
316
317         /** Destructor.
318          * The destructor transparently tidies up
319          * any resources used by the socket engine.
320          */
321         virtual ~SocketEngine();
322
323         /** Add an EventHandler object to the engine.  Use AddFd to add a file
324          * descriptor to the engine and have the socket engine monitor it. You
325          * must provide an object derived from EventHandler which implements
326          * HandleEvent().
327          * @param eh An event handling object to add
328          * @param event_mask The initial event mask for the object
329          */
330         virtual bool AddFd(EventHandler* eh, int event_mask) = 0;
331
332         /** If you call this function and pass it an
333          * event handler, that event handler will
334          * receive the next available write event,
335          * even if the socket is a readable socket only.
336          * Developers should avoid constantly keeping
337          * an eventhandler in the writeable state,
338          * as this will consume large amounts of
339          * CPU time.
340          * @param eh The event handler to change
341          * @param event_mask The changes to make to the wait state
342          */
343         void ChangeEventMask(EventHandler* eh, int event_mask);
344
345         /** Returns the highest file descriptor you may store in the socket engine
346          * @return The maximum fd value
347          */
348         inline int GetMaxFds() const { return MAX_DESCRIPTORS; }
349
350         /** Returns the number of file descriptors being queried
351          * @return The set size
352          */
353         inline size_t GetUsedFds() const { return CurrentSetSize; }
354
355         /** Delete an event handler from the engine.
356          * This function call deletes an EventHandler
357          * from the engine, returning true if it succeeded
358          * and false if it failed. This does not free the
359          * EventHandler pointer using delete, if this is
360          * required you must do this yourself.
361          * @param eh The event handler object to remove
362          */
363         virtual void DelFd(EventHandler* eh) = 0;
364
365         /** Returns true if a file descriptor exists in
366          * the socket engine's list.
367          * @param fd The event handler to look for
368          * @return True if this fd has an event handler
369          */
370         virtual bool HasFd(int fd);
371
372         /** Returns the EventHandler attached to a specific fd.
373          * If the fd isnt in the socketengine, returns NULL.
374          * @param fd The event handler to look for
375          * @return A pointer to the event handler, or NULL
376          */
377         virtual EventHandler* GetRef(int fd);
378
379         /** Waits for events and dispatches them to handlers.  Please note that
380          * this doesn't wait long, only a couple of milliseconds. It returns the
381          * number of events which occurred during this call.  This method will
382          * dispatch events to their handlers by calling their
383          * EventHandler::HandleEvent() methods with the necessary EventType
384          * value.
385          * @return The number of events which have occured.
386          */
387         virtual int DispatchEvents() = 0;
388
389         /** Dispatch trial reads and writes. This causes the actual socket I/O
390          * to happen when writes have been pre-buffered.
391          */
392         virtual void DispatchTrialWrites();
393
394         /** Returns true if the file descriptors in the given event handler are
395          * within sensible ranges which can be handled by the socket engine.
396          */
397         virtual bool BoundsCheckFd(EventHandler* eh);
398
399         /** Abstraction for BSD sockets accept(2).
400          * This function should emulate its namesake system call exactly.
401          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
402          * @param addr The client IP address and port
403          * @param addrlen The size of the sockaddr parameter.
404          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
405          */
406         static int Accept(EventHandler* fd, sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
407
408         /** Abstraction for BSD sockets close(2).
409          * This function should emulate its namesake system call exactly.
410          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
411          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
412          */
413         static int Close(EventHandler* fd);
414
415         /** Abstraction for BSD sockets close(2).
416          * This function should emulate its namesake system call exactly.
417          * This function should emulate its namesake system call exactly.
418          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
419          */
420         static int Close(int fd);
421
422         /** Abstraction for BSD sockets send(2).
423          * This function should emulate its namesake system call exactly.
424          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
425          * @param buf The buffer in which the data that is sent is stored.
426          * @param len The size of the buffer.
427          * @param flags A flag value that controls the sending of the data.
428          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
429          */
430         int Send(EventHandler* fd, const void *buf, size_t len, int flags);
431
432         /** Abstraction for BSD sockets recv(2).
433          * This function should emulate its namesake system call exactly.
434          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
435          * @param buf The buffer in which the data that is read is stored.
436          * @param len The size of the buffer.
437          * @param flags A flag value that controls the reception of the data.
438          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
439          */
440         int Recv(EventHandler* fd, void *buf, size_t len, int flags);
441
442         /** Abstraction for BSD sockets recvfrom(2).
443          * This function should emulate its namesake system call exactly.
444          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
445          * @param buf The buffer in which the data that is read is stored.
446          * @param len The size of the buffer.
447          * @param flags A flag value that controls the reception of the data.
448          * @param from The remote IP address and port.
449          * @param fromlen The size of the from parameter.
450          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
451          */
452         int RecvFrom(EventHandler* fd, void *buf, size_t len, int flags, sockaddr *from, socklen_t *fromlen);
453
454         /** Abstraction for BSD sockets sendto(2).
455          * This function should emulate its namesake system call exactly.
456          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
457          * @param buf The buffer in which the data that is sent is stored.
458          * @param len The size of the buffer.
459          * @param flags A flag value that controls the sending of the data.
460          * @param to The remote IP address and port.
461          * @param tolen The size of the to parameter.
462          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
463          */
464         int SendTo(EventHandler* fd, const void *buf, size_t len, int flags, const sockaddr *to, socklen_t tolen);
465
466         /** Abstraction for BSD sockets connect(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 serv_addr The server IP address and port.
470          * @param addrlen The size of the sockaddr parameter.
471          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
472          */
473         static int Connect(EventHandler* fd, const sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);
474
475         /** Make a file descriptor blocking.
476          * @param fd a file descriptor to set to blocking mode
477          * @return 0 on success, -1 on failure, errno is set appropriately.
478          */
479         static int Blocking(int fd);
480
481         /** Make a file descriptor nonblocking.
482          * @param fd A file descriptor to set to nonblocking mode
483          * @return 0 on success, -1 on failure, errno is set appropriately.
484          */
485         static int NonBlocking(int fd);
486
487         /** Abstraction for BSD sockets shutdown(2).
488          * This function should emulate its namesake system call exactly.
489          * @param fd This version of the call takes an EventHandler instead of a bare file descriptor.
490          * @param how What part of the socket to shut down
491          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
492          */
493         static int Shutdown(EventHandler* fd, int how);
494
495         /** Abstraction for BSD sockets shutdown(2).
496          * This function should emulate its namesake system call exactly.
497          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
498          */
499         static int Shutdown(int fd, int how);
500
501         /** Abstraction for BSD sockets bind(2).
502          * This function should emulate its namesake system call exactly.
503          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
504          */
505         static int Bind(int fd, const irc::sockets::sockaddrs& addr);
506
507         /** Abstraction for BSD sockets listen(2).
508          * This function should emulate its namesake system call exactly.
509          * @return This method should return exactly the same values as the system call it emulates.
510          */
511         static int Listen(int sockfd, int backlog);
512
513         /** Set SO_REUSEADDR and SO_LINGER on this file descriptor
514          */
515         static void SetReuse(int sockfd);
516
517         /** This function is called immediately after fork().
518          * Some socket engines (notably kqueue) cannot have their
519          * handles inherited by forked processes. This method
520          * allows for the socket engine to re-create its handle
521          * after the daemon forks as the socket engine is created
522          * long BEFORE the daemon forks.
523          * @return void, but it is acceptable for this function to bail back to
524          * the shell or operating system on fatal error.
525          */
526         virtual void RecoverFromFork();
527
528         /** Get data transfer and event statistics
529          */
530         const Statistics& GetStats() const { return stats; }
531
532         /** Should we ignore the error in errno?
533          * Checks EAGAIN and WSAEWOULDBLOCK
534          */
535         static bool IgnoreError();
536
537         /** Return the last socket related error. strrerror(errno) on *nix
538          */
539         static std::string LastError();
540
541         /** Returns the error for the given error num, strerror(errnum) on *nix
542          */
543         static std::string GetError(int errnum);
544 };
545
546 inline bool SocketEngine::IgnoreError()
547 {
548         if ((errno == EAGAIN) || (errno == EWOULDBLOCK))
549                 return true;
550
551 #ifdef _WIN32
552         if (WSAGetLastError() == WSAEWOULDBLOCK)
553                 return true;
554 #endif
555
556         return false;
557 }
558
559 SocketEngine* CreateSocketEngine();