Scheduler: Implement new file descriptor event API
[senf.git] / Scheduler / Scheduler.hh
index 94918af..7f66821 100644 (file)
@@ -1,9 +1,9 @@
 // $Id$
 //
 // Copyright (C) 2006
-// Fraunhofer Institut fuer offene Kommunikationssysteme (FOKUS)
-// Kompetenzzentrum fuer Satelitenkommunikation (SatCom)
-//     Stefan Bund <stefan.bund@fokus.fraunhofer.de>
+// Fraunhofer Institute for Open Communication Systems (FOKUS)
+// Competence Center NETwork research (NET), St. Augustin, GERMANY
+//     Stefan Bund <g0dil@berlios.de>
 //
 // This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 // it under the terms of the GNU General Public License as published by
 #define HH_Scheduler_ 1
 
 // Custom includes
-#include <signal.h>
-#include <setjmp.h>
-#include <map>
-#include <queue>
-#include <boost/function.hpp>
-#include <boost/utility.hpp>
-#include <boost/call_traits.hpp>
-#include <boost/integer.hpp>
-#include "ClockService.hh"
-#include "../Utils/Logger.hh"
+#include "../Utils/Logger/SenfLog.hh"
+#include "FdEvent.hh"
+#include "TimerEvent.hh"
+#include "SignalEvent.hh"
+#include "../Utils/Logger/SenfLog.hh"
 
 //#include "scheduler.mpp"
 ///////////////////////////////hh.p////////////////////////////////////////
 /** \brief SENF Project namespace */
 namespace senf {
 
-    /** \brief Singleton class to manage the event loop
+    /** \brief Visible scheduler interface
 
-        The Scheduler singleton manages the central event loop. It manages and dispatches all types
-        of events managed by the scheduler library:
+        The %scheduler singleton manages access to the %scheduler library. It provides access to
+        several event dispatchers:
         \li File descriptor notifications
         \li Timeouts
         \li UNIX Signals
 
-        The scheduler is entered by calling it's process() member. This call will continue to run as
+        The %scheduler is entered by calling it's process() member. This call will continue to run as
         long as there is something to do, or until one of the handlers calls terminate(). The
-        Scheduler has 'something to do' as long as there is any file descriptor or timeout active.
+        %scheduler has 'something to do' as long as there is any file descriptor or timeout active.
 
-        The Scheduler only provides low level primitive scheduling capability. Additional helpers
+        The %scheduler only provides low level primitive scheduling capability. Additional helpers
         are defined on top of this functionality (e.g. ReadHelper or WriteHelper or the interval
         timers of the PPI).
 
@@ -67,13 +62,17 @@ namespace senf {
         All handlers are passed as generic <a
         href="http://www.boost.org/doc/html/function.html">Boost.Function</a> objects. This allows
         to pass any callable as a handler. Depending on the type of handler, some additional
-        arguments may be passed to the handler by the scheduler. 
+        arguments may be passed to the handler by the %scheduler. 
 
         If you need to pass additional information to your handler, use <a
         href="http://www.boost.org/libs/bind/bind.html">Boost.Bind</a>:
         \code
+        // Handle callback function
+        void callback(UDPv4ClientSocketHandle handle, senf::Scheduler::EventId event) {..}
         // Pass 'handle' as additional first argument to callback()
-        Scheduler::instance().add(handle, boost::bind(&callback, handle, _1))
+        Scheduler::instance().add(handle, boost::bind(&callback, handle, _1), EV_READ)
+         // Timeout function
+        void timeout( int n) {..}
         // Call timeout() handler with argument 'n'
         Scheduler::instance().timeout(boost::bind(&timeout, n))
         \endcode
@@ -82,15 +81,18 @@ namespace senf {
         href="http://www.boost.org/libs/bind/bind.html">Boost.Bind</a> or senf::membind()
         \code
         // e.g. in Foo::Foo() constructor:
-        Scheduler::instance().add(handle_, senf::membind(&Foo::callback, this))
+        Scheduler::instance().add(handle_, senf::membind(&Foo::callback, this)), EV_READ)
         \endcode
-        
+
+        The handler can also be identified by an arbitrary, user specified name. This name is used
+        in error messages to identify the failing handler.
+
 
         \section sched_fd Registering file descriptors
         
         File descriptors are managed using add() or remove()
         \code
-        Scheduler::instance().add(handle, &callback);
+        Scheduler::instance().add(handle, &callback, EV_ALL);
         Scheduler::instance().remove(handle);
         \endcode 
 
@@ -101,7 +103,7 @@ namespace senf {
         Only a single handler may be registered for any combination of file descriptor and event
         (registering multiple callbacks for a single fd and event does not make sense).
 
-        The scheduler will accept any object as \a handle argument as long as retrieve_filehandle()
+        The %scheduler will accept any object as \a handle argument as long as retrieve_filehandle()
         may be called on that object
         \code
         int fd = retrieve_filehandle(handle);
@@ -113,7 +115,7 @@ namespace senf {
 
         \section sched_timers Registering timers
 
-        The Scheduler has very simple timer support. There is only one type of timer: A single-shot
+        The %scheduler has very simple timer support. There is only one type of timer: A single-shot
         deadline timer. More complex timers are built based on this. Timers are managed using
         timeout() and cancelTimeout()
         \code
@@ -122,38 +124,27 @@ namespace senf {
         Scheduler::instance().cancelTimeout(id);
         \endcode 
         Timing is based on the ClockService, which provides a high resolution and strictly
-        monotonous time source. Registering a timeout will fire the callback when the target time is
-        reached. The timer may be canceled by passing the returned \a id to cancelTimeout().
-
-        There are two parameters which adjust the exact: \a timeoutEarly and \a timeoutAdjust. \a
-        timeoutEarly is the time, a callback may be called before the deadline time is
-        reached. Setting this value below the scheduling granularity of the kernel will have the
-        scheduler go into a <em>busy wait</em> (that is, an endless loop consuming 100% of CPU
-        recources) until the deadline time is reached! This is seldom desired. The default setting
-        of 11ms is adequate in most cases (it's slightly above the lowest linux scheduling
-        granularity). 
-
-        The other timeout scheduling parameter is \a timeoutAdjust. This value will be added to the
-        timeout value before calculating the next delay value thereby compensating for \a
-        timeoutEarly. By default, this value is set to 0 but may be changed if needed.
+        monotonous time source which again is based on POSIX timers. Registering a timeout will fire
+        the callback when the target time is reached. The timer may be canceled by passing the
+        returned \a id to cancelTimeout().
 
 
         \section sched_signals Registering POSIX/UNIX signals
 
-        The Scheduler also incorporates standard POSIX/UNIX signals. Signals registered with the
-        scheduler will be handled \e synchronously within the event loop.
+        The %scheduler also incorporates standard POSIX/UNIX signals. Signals registered with the
+        %scheduler will be handled \e synchronously within the event loop.
         \code
         Scheduler::instance().registerSignal(SIGUSR1, &callback);
         Scheduler::instance().unregisterSignal(SIGUSR1);
         \endcode
-        When registering a signal with the scheduler, that signal will automatically be blocked so
-        it can be handled within the scheduler. 
+        When registering a signal with the %scheduler, that signal will automatically be blocked so
+        it can be handled within the %scheduler. 
 
         A registered signal does \e not count as 'something to do'. It is therefore not possible to
         wait for signals \e only.
 
-        \todo Fix EventId parameter (probably to int) to allow |-ing without casting ...
-        
+        \todo Change the Scheduler API to use RAII. Additionally, this will remove all dynamic
+            memory allocations from the scheduler.
         \todo Fix the file support to use threads (?) fork (?) and a pipe so it works reliably even
             over e.g. NFS.
       */
@@ -167,30 +158,36 @@ namespace senf {
         ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
         // Types
 
-        /** \brief Types of file descriptor events */
-        enum EventId { EV_NONE=0,
-                       EV_READ=1, EV_PRIO=2, EV_WRITE=4, 
-                       EV_ALL=7,
-                       EV_HUP=8, EV_ERR=16 };
+        /** \brief Types of file descriptor events 
 
-        /** \brief Template typedef for Callback type
-
-            This is a template typedef (which does not exist in C++) that is, a template class whose
-            sole member is a typedef symbol defining the callback type given the handle type.
-
-            The Callback is any callable object taking a \c Handle and an \c EventId as argument.
-        template <class Handle>
-        struct GenericCallback {
-            typedef boost::function<void (typename boost::call_traits<Handle>::param_type,
-                                          EventId) > Callback;
-        };
+            These events are grouped into to classes:
+            \li Ordinary file descriptor events for which handlers may be registered. These are
+                EV_READ, EV_PRIO and EV_WRITE. EV_ALL is a combination of these three.
+            \li Error flags. These additional flags may be passed to a handler to pass an error
+                condition to the handler. 
          */
+        enum EventId {
+            EV_NONE  = 0                              /**< No event */
+          , EV_READ  = scheduler::FdManager::EV_READ  /**< File descriptor is readable */
+          , EV_PRIO  = scheduler::FdManager::EV_PRIO  /**< File descriptor has OOB data */
+          , EV_WRITE = scheduler::FdManager::EV_WRITE /**< File descriptor is writable */
+          , EV_ALL   = scheduler::FdManager::EV_READ
+                     | scheduler::FdManager::EV_PRIO
+                     | scheduler::FdManager::EV_WRITE /**< Used to register all events at once
+                                                           (read/prio/write) */
+          , EV_HUP   = scheduler::FdManager::EV_HUP   /**< Hangup condition on file handle */
+          , EV_ERR   = scheduler::FdManager::EV_ERR   /**< Error condition on file handle */
+        };
 
-        typedef boost::function<void (EventId)> FdCallback;
+        /** \brief Callback type for file descriptor events */
+        typedef boost::function<void (int)> FdCallback;
 
         /** \brief Callback type for timer events */
         typedef boost::function<void ()> SimpleCallback;
 
+        /** \brief Callback type for signal events */
+        typedef boost::function<void (siginfo_t const &)> SignalCallback;
+
         ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
         ///\name Structors and default members
         ///@{
@@ -201,93 +198,17 @@ namespace senf {
         // default destructor
         // no conversion constructors
 
-        /** \brief Return Scheduler instance
+        /** \brief Return %scheduler instance
 
             This static member is used to access the singleton instance. This member is save to
-            return a correctly initialized Scheduler instance even if called at global construction
+            return a correctly initialized %scheduler instance even if called at global construction
             time
-
-            \implementation This static member just defines the Scheduler as a static method
-                variable. The C++ standard then provides above guarantee. The instance will be
-                initialized the first time, the code flow passes the variable declaration found in
-                the instance() body.
          */
         static Scheduler & instance();
 
         ///@}
         ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
-        ///\name File Descriptors
-        ///\{
-
-        template <class Handle>
-        void add(Handle const & handle, FdCallback const & cb,
-                 int eventMask = EV_ALL); ///< Add file handle event callback
-                                        /**< add() will add a callback to the Scheduler. The
-                                             callback will be called for the given type of event on
-                                             the given  arbitrary file-descriptor or
-                                             handle-like object. If there already is a Callback
-                                             registered for one of the events requested, the new
-                                             handler will replace the old one.
-                                             \param[in] handle file descriptor or handle providing
-                                                 the Handle interface defined above.
-                                             \param[in] cb callback
-                                             \param[in] eventMask arbitrary combination via '|'
-                                                 operator of EventId designators. */
-        template <class Handle>
-        void remove(Handle const & handle, int eventMask = EV_ALL); ///< Remove event callback
-                                        /**< remove() will remove any callback registered for any of
-                                             the given events on the given file descriptor or handle
-                                             like object.
-                                             \param[in] handle file descriptor or handle providing
-                                                 the Handle interface defined above.
-                                             \param[in] eventMask arbitrary combination via '|'
-                                                 operator of EventId designators. */
-
-        ///\}
-
-        ///\name Timeouts
-        ///\{
-
-        unsigned timeout(ClockService::clock_type timeout, SimpleCallback const & cb); 
-                                        ///< Add timeout event
-                                        /**< \param[in] timeout timeout in nanoseconds
-                                             \param[in] cb callback to call after \a timeout
-                                                 milliseconds */
-
-        void cancelTimeout(unsigned id); ///< Cancel timeout \a id
-
-        ClockService::clock_type timeoutEarly() const;
-                                        ///< Fetch the \a timeoutEarly parameter
-        void timeoutEarly(ClockService::clock_type v);
-                                        ///< Set the \a timeoutEarly parameter
-
-        ClockService::clock_type timeoutAdjust() const;\
-                                        ///< Fetch the \a timeoutAdjust parameter
-        void timeoutAdjust(ClockService::clock_type v);
-                                        ///< Set the \a timeoutAdjust parameter
-
-        ///\}
-
-        ///\name Signal handlers
-        ///\{
-        
-        void registerSignal(unsigned signal, SimpleCallback const & cb);
-                                        ///< Add signal handler
-                                        /**< \param[in] signal signal number to register handler for
-                                             \param[in] cb callback to call whenever \a signal is
-                                                 delivered. */
-
-        void unregisterSignal(unsigned signal);
-                                        ///< Remove signal handler for \a signal
-
-        struct InvalidSignalNumberException : public std::exception
-        { virtual char const * what() const throw() 
-                { return "senf::Scheduler::InvalidSignalNumberException"; } };
-
-
-        ///\}
-
         void process();                 ///< Event handler main loop
                                         /**< This member must be called at some time to enter the
                                              event handler main loop. Only while this function is
@@ -301,105 +222,26 @@ namespace senf {
                                              returns. */
         
         ClockService::clock_type eventTime() const; ///< Return date/time of last event
+                                        /**< This is the timestamp, the last event has been
+                                             signaled. This is the real time at which the event is
+                                             delivered \e not the time it should have been delivered
+                                             (in the case of timers). */
+
+        void taskTimeout(unsigned ms);
+        unsigned taskTimeout() const;
+        unsigned hangCount() const;
+
+        void restart();
 
     protected:
 
     private:
         Scheduler();
 
-        void do_add(int fd, FdCallback const & cb, int eventMask = EV_ALL);
-        void do_remove(int fd, int eventMask = EV_ALL);
-
-        void registerSigHandlers();
-        static void sigHandler(int signal, ::siginfo_t * siginfo, void *);
-
-#       ifndef DOXYGEN
-
-        /** \brief Descriptor event specification
-            \internal */
-        struct EventSpec
-        {
-            FdCallback cb_read;
-            FdCallback cb_prio;
-            FdCallback cb_write;
-
-            EventSpec() : file(false) {}
-
-            int epollMask() const;
-
-            bool file;
-        };
-
-        /** \brief Timer event specification
-            \internal */
-        struct TimerSpec
-        {
-            TimerSpec() : timeout(), cb() {}
-            TimerSpec(ClockService::clock_type timeout_, SimpleCallback cb_, unsigned id_)
-                : timeout(timeout_), cb(cb_), id(id_), canceled(false) {}
-
-            bool operator< (TimerSpec const & other) const
-                { return timeout > other.timeout; }
-
-            ClockService::clock_type timeout;
-            SimpleCallback cb;
-            unsigned id;
-            bool canceled;
-        };
-
-#       endif 
-
-        typedef std::map<int,EventSpec> FdTable;
-        typedef std::map<unsigned,TimerSpec> TimerMap; // sorted by id
-        typedef std::vector<unsigned> FdEraseList;
-
-#       ifndef DOXYGEN
-
-        struct TimerSpecCompare
-        {
-            typedef TimerMap::iterator first_argument_type;
-            typedef TimerMap::iterator second_argument_type;
-            typedef bool result_type;
-            
-            result_type operator()(first_argument_type a, second_argument_type b);
-        };
-
-#       endif
-
-        typedef std::priority_queue<TimerMap::iterator, std::vector<TimerMap::iterator>, 
-                                    TimerSpecCompare> TimerQueue; // sorted by time
-
-        typedef std::vector<SimpleCallback> SigHandlers;
-
-        FdTable fdTable_;
-        FdEraseList fdErase_;
-        unsigned files_;
-
-        unsigned timerIdCounter_;
-        TimerQueue timerQueue_;
-        TimerMap timerMap_;
-
-        SigHandlers sigHandlers_;
-        ::sigset_t sigset_;
-        int sigpipe_[2];
-
-        int epollFd_;
         bool terminate_;
-        ClockService::clock_type eventTime_;
-        ClockService::clock_type eventEarly_;
-        ClockService::clock_type eventAdjust_;
     };
 
-    /** \brief Default file descriptor accessor
-
-        retrieve_filehandle() provides the Scheduler with support for explicit file descriptors as
-        file handle argument.
-
-        \relates Scheduler
-     */
-    int retrieve_filehandle(int fd);
-
-    /** \brief Scheduler specific time source for Utils/Logger framework
+    /** \brief %scheduler specific time source for Utils/Logger framework
 
         This time source may be used to provide timing information for log messages within the
         Utils/Logger framework. This time source will use Scheduler::eventTime() to provide timing
@@ -407,7 +249,7 @@ namespace senf {
      */
     struct SchedulerLogTimeSource : public senf::log::TimeSource
     {
-        boost::posix_time::ptime operator()() const;
+        senf::log::time_type operator()() const;
     };
 
 }
@@ -415,7 +257,7 @@ namespace senf {
 ///////////////////////////////hh.e////////////////////////////////////////
 #include "Scheduler.cci"
 //#include "Scheduler.ct"
-#include "Scheduler.cti"
+//#include "Scheduler.cti"
 #endif
 
 \f