Toplevel directory cleanup
[senf.git] / doclib / Mainpage.dox
1 // $Id$
2 //
3 // Copyright (C) 2007
4 // Fraunhofer Institute for Open Communication Systems (FOKUS)
5 // Competence Center NETwork research (NET), St. Augustin, GERMANY
6 //     Stefan Bund <g0dil@berlios.de>
7 //
8 // This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9 // it under the terms of the GNU General Public License as published by
10 // the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
11 // (at your option) any later version.
12 //
13 // This program is distributed in the hope that it will be useful,
14 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16 // GNU General Public License for more details.
17 //
18 // You should have received a copy of the GNU General Public License
19 // along with this program; if not, write to the
20 // Free Software Foundation, Inc.,
21 // 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
22
23 /** \mainpage SENF: The Simple and Extensible Network Framework
24
25     The SENF Simple and Extensible Network Framework aims to be a complete set of libraries to
26     facilitate the development of network applications focusing on network protocols on the layers
27     below the application layer. However, the framework includes many general purpose utilities and
28     will be expedient to use well beyond its primary objective.
29
30     \section Goals
31
32     The main goals of this library are (in no particular order):
33
34     \li modular framework design
35     \li utilizing the power of modern C++
36     \li very low overhead for frequently called members
37     \li extensible design
38     \li concise interface
39
40     \section start Getting started
41
42     To get started using this library, begin by checking out the code from the <a
43     href="http://developer.berlios.de/svn/?group_id=7489">BerliOS SVN repository</a>. You may find
44     help on using the library at '\ref senf_usage'. If you are interested in SENF, feel free to subscribe
45     to the <a href="http://developer.berlios.de/mail/?group_id=7489">SENF mailing lists</a>. If you
46     want to contribute, read the docs and \e please adhere to the \ref senf_conventions.
47
48     \see \ref senf_usage\n
49          <a href="../../Examples/doc/html/index.html">Examples</a>
50
51     \section senfutil_overview Building Projects using SENF
52
53     When building projects using senf, SENFSCons has a very simple helper module \ref senfutil to
54     make the building of libraries utilizing senf simpler.
55
56     \see \ref senf_senfutil
57 */
58
59 /** \page senf_senfutil SENF SCons build utility (senfutil.py)
60
61     \autotoc
62
63     The \c senfutil utility for SCons helps setting up a project to compile against SENF:
64
65     \li \c senfutil adds all necessary libraries to link against
66     \li \c senfutil will set necessary compile options.
67     \li \c senfutil supports normal, debug and final project build options
68     \li \c senfutil allows specifying variables on the scons command line
69     \li \c senfutil supports more readable compile-time SENF loglevel configuration
70
71     Using the utility is quite simple
72
73     \code
74     import sys
75     sys.path.extend(('senf/site_scons','/usr/lib/senf/site_scons'))
76     import glob, senfutil
77
78     env = Environment()
79     senfutil.SetupForSENF(env)
80     # senfutil.DefaultOptions(env)
81
82     # Set or change SCons environment variables with env.Append, env.Replace or env.SetDefault
83     env.Append(
84         CXXFLAGS         = [ '-Wall', '-Woverloaded-virtual' ],
85         CXXFLAGS_final   = [ '-O2' ],
86         CXXFLAGS_normal  = [ '-O0', '-g' ],
87         CXXFLAGS_debug   = [ '$CXXFLAGS_normal' ],
88     
89         LINKFLAGS_normal = [ '-Wl,-S' ],
90
91         LOGLEVELS_debug  = [ 'senf::log::Debug||VERBOSE' ],
92     )
93
94     env.Default(
95         env.Program( target='udpforward', source=glob.glob('*.cc') )
96     )
97     \endcode
98
99     This example builds a simple binary from a number of source files (all '.cc' files). It links
100     against the SENF library and automatically sets all the correct compiler options using
101     <tt>senfutil.SetupForSENF( env )</tt>.
102
103     This script automatically uses a SENF installation either symlinked or imported into the current
104     project in directory 'senf' or, if this directory does not exist, a globally installed SENF.
105
106     \section senf_senfutil_options Build options
107
108     \c senfutil supports the <tt>debug=1</tt> or <tt>final=1</tt> build options. These parameters
109     select one of the build configurations 'debug', 'normal' or 'final'. The following variables are
110     supported each with separate values for all three configurations:
111
112     \li \c CXXFLAGS    
113     \li \c CPPDEFINES
114     \li \c LINKFLAGS
115     \li \c LOGLEVELS
116
117     \c senfutil will detect the type of SENF library used (final or not) and set the correct compile
118     options.
119
120     \section senf_senfutil_loglevels Specifying compile-time loglevels
121
122     To simplify specifying the compile-time loglevel configuration, the build variable \c LOGLEVELS
123     (and it's build configuration specific variants) may be set. This variable will be parsed and
124     converted into the correct \c SENF_LOG_CONF definition. The \c LOGLEVELS Syntax is
125
126     \par "" \e optional_stream \c | \e optional_area | \e level
127
128     where \e optional_stream and \e optional_area are optional fully scoped C++ names (e.g. \c
129     senf::log::Debug) and \e level is the loglevel. There must be \e no whitespace in a single
130     specification, multiple specifications are either specified using an array or separated with
131     whitespace. 
132
133     \section senf_senfutil_default Default options
134
135     In the example above, all compile options are set manually. To specify the default customary
136     compile options for SENF programs, \c senfutil.DefaultOptions(env) is provided. This function is
137     identical to:
138
139     \code
140     senfutil.DefaultOptions(env) =>
141         env.Append(
142             CXXFLAGS         = [ '-Wall', '-Woverloaded-virtual' ],
143             CXXFLAGS_final   = [ '-O2' ],
144             CXXFLAGS_normal  = [ '-O0', '-g' ],
145             CXXFLAGS_debug   = [ '$CXXFLAGS_normal' ],
146
147             LINKFLAGS_normal = [ '-Wl,-S' ],
148         )
149     \endcode
150
151     Thus above example can be simplified to
152     \code
153     import sys
154     sys.path.extend(('senf/site_scons','/usr/lib/senf/site_scons'))
155     import glob, senfutil
156
157     env = Environment()
158     senfutil.SetupForSENF(env)
159     senfutil.DefaultOptions(env)
160
161     env.Append( LOGLEVELS_debug  = [ 'senf::log::Debug||VERBOSE' ] )
162
163     env.Default(
164         env.Program( target = 'udpforward', source = glob.glob('*.cc') )
165     )
166     \endcode
167
168     \section senf_senfutil_arguments 'scons' Command line arguments
169
170     \c senfutil automatically parses SCons command line arguments into the SCons build
171     environment. This allows specifying any parameter on the command line:
172     <pre>
173     $ scons CXX=myg++ CXXFLAGS+=-mtune=geode
174     </pre>
175     You may either set variables unconditionally using '=' or append values to the end of a list
176     using '+='.
177  */
178
179 /** \page senf_usage Using the SENF framework
180
181     The SENF Framework is a collection of loosely coupled modules. The libraries are heavily object
182     oriented and template based. For compatibility reasons, the libraries are therefore built
183     together with every project making use of the framework.
184
185     When starting a new project based on the SENF framework, it is advisable, to make use of the
186     SENFSCons build environment and use SVN to manage the code repository. This is the
187     configuration, described in this documentation.
188
189     \see \ref senf_build \n
190          \ref senf_setup \n
191          \ref senf_components \n
192          \ref senf_overview
193
194     \section senf_preliminaries Preliminaries
195
196     Before starting the development, make sure to fulfill the following requirements:
197
198     \li GNU g++, version at least 3.4
199     \li The Boost libraries (http://www.boost.org)
200     \li The SCons build tool (http://www.scons.org)
201
202     If you want to build the documentation, you additionally need
203
204     \li Doxygen (http://www.doxygen.org)
205     \li The \c dia diagram editor (http://www.gnome.org/projects/dia/)
206     \li HTML \c tidy (http://tidy.sourceforge.net/)
207     \li The \c xsltproc XSLT processor (http://xmlsoft.org/XSLT/xsltproc2.html)
208     \li The \c graphviz library (http://www.graphviz.org)
209
210
211     The library is only tested with gcc-3.4 and 4.0 on Linux. On other POSIX platforms with a BSD
212     Socket API, the library should be usable, possibly with some tweaking (except for the Scheduler,
213     which relies on \c epoll)
214
215     \section senf_compiler_options Compiler and Linker Options
216
217     If SENF is compiled in debug mode (SENF_DEBUG is defined), exception messages will automatically
218     include a stack backtrace. For this to work, you need to add the -rdynamic option to all link
219     commands. This feature depends on gcc and the GNU-libc.
220
221     It is <B>very important</B> that both the SENF library and the application using it are compiled
222     \e both either with or without this compiler switch (-DSENF_DEBUG). Otherwise, the compiler will
223     emit error messages which might be hard to debug.
224  */
225
226 /** \page senf_build Building the SENF framework
227
228     This procedure will test building the complete framework including the unit tests and the
229     Sniffer test application. This build is \e not needed to use the framework since every project
230     will include the full SENF source code itself (via Subversion).
231
232     After you have successfully built the library tests, you can continue to setup your own project
233     using SENF.
234
235     \see \ref senf_setup \n
236          \ref senf_components \n
237          \ref senf_overview
238
239     \section senf_checkout Getting the code
240
241     To access the code, check out the code from the BerliOS repository. Change to your development
242     directory and use the following subversion command
243
244     <pre>
245     $ svn checkout http://svn.berlios.de/svnroot/repos/senf/trunk senf
246     </pre>
247
248     This will create a new directory \c senf within the current directory. For further documentation
249     on the use of Subversion, see the \c svn man-page or the subversion homepage at
250     http://subversion.tigris.org. A very good introduction and reference to subversion is available
251     at http://svnbook.red-bean.com.
252
253     \section senf_compile Building
254
255     To build the library, execute all unit tests and build the Sniffer test application, use
256
257     <pre>
258     $ scons
259     $ scons all_tests
260     </pre>
261
262     in the \c senf directory. This assumes, that you want to build the library with your default gcc
263     and requires the boost libraries to be available in the system include paths. If this is not the
264     case, you can take a look at <tt>SConfig.template</tt> file. Copy this file to <tt>SConfig</tt>
265     and comment out all the variables you don't want to change (The \e values in the template file
266     are just arbitrary examples).
267  */
268
269 /** \page senf_setup Setting up a new project using SENF
270
271     The most simple way to use SENF for now is to checkout the svn repository and build SENF
272     yourselves. After you have built SENF, reference your SENF build directory from your build
273     environment. The most flexible way to do this, is to use a symbolic link to your SENF build.
274
275     Here an example \c SConstruct file for a project using SENF. This script expects SENF to be
276     found in the <tt>%senf</tt> sub-directory of the directory, where the \c SConstruct file is
277     found. This may either be a SENF checkout (if managing your project via subversion, you can use
278     <tt>svn:externals</tt> for this) or a symbolic link to your SENF checkout.
279
280     \code
281     import glob
282
283     env = Environment(
284
285         LIBS     = [ 'senf', 'boost_regex', 'boost_iostreams' ],
286         CXXFLAGS = [ '-Wall', '-Woverloaded-virtual', '-Wno-long-long' ],
287
288     )
289
290     env.Program(
291         target = 'mytarget',
292         source = glob.glob('*.cc'),
293     );
294     \endcode
295
296     When building against a self-built SENF which will probably be in debug mode, the '-DSENF_DEBUG'
297     option must be added to the compile command.
298
299     The most simple way to build using SENF is to use a very simple SCons helper which automatically
300     supports debug and final builds, uses SENF either centrally installed or locally built and has
301     some other nice features. See <a
302     href="../../senfscons/doc/html/index.html#senfutil_overview">Building Projects using SENF</a>
303     for more info and an example for this utility.
304
305     \see \ref senf_components \n
306          \ref senf_overview
307  */
308
309 /** \page senf_components The SENF modules
310
311     The framework is made up of several modular components. When using the library, it is possible
312     to selectively choose to use only a subset of the implemented modules.
313
314     \see \ref senf_overview
315
316     \section libPPI libPPI: Packet Processing Infrastructure
317
318     The Packet Processing Infrastructure implements a modular framework for implementing packet
319     oriented network applications. The library provides a large set of pre-defined modules as well
320     as the necessary helpers to implement application specific processing modules.
321
322     \see <a href="../../PPI/doc/html/index.html">libPPI API reference</a>
323
324     \section libSocket libSocket: C++ abstraction of the BSD socket API
325
326     This library provides a high performance and object oriented abstraction of the standard socket
327     API. It utilizes a flexible and extensible policy based design. The library provides predefined
328     types for the important socket types (UDP and TCP sockets etc) including raw and packet sockets.
329
330     \see <a href="../../Socket/doc/html/index.html">libSocket API reference</a>
331
332     \section libPackets libPackets: Network packet manipulation
333
334     This library provides a very flexible infrastructure to parse, create and otherwise manipulate
335     packetized network data. Included is a library of several protocol parsers covering the basic
336     IPv4 and IPv6 network protocols down to the Ethernet layer.
337
338     \see <a href="../../Packets/doc/html/index.html">libPackets API reference</a>
339
340     \section libScheduler libScheduler: Asynchronous event handling
341
342     The scheduler library provides an object oriented interface to the standard UNIX \c select type
343     event dispatcher. It is based on the high performance \c epoll system call. It provides support
344     for read/write events as well as simple timer based events.
345
346     \see <a href="../../Scheduler/doc/html/index.html">libScheduler API reference</a>
347
348     \section libUtils libUtils: Collection of arbitrary utilities
349
350     This library is used be most all of the other modules for miscellaneous tools and utilities. We
351     have
352
353     \li Simple functions to manage daemon processes
354     \li Standard exception classes
355     \li senf::intrusive_refcount to simplify the implementation of classes usable with
356         boost::intrusive_ptr
357     \li boost::bind extensions
358     \li An interface to the \c g++ de-mangler integrated with type_info
359     \li Typedefs and rudimentary methods to simplify handling high-resolution time values
360
361     \see <a href="../../Utils/doc/html/index.html">libUtils API reference</a>
362
363     \section senfscons SENFSCons, the SENF build environment
364
365     SENF relies on SCons (http://www.scons.org) to build. To further simplify the common tasks, SENF
366     includes a library of custom routines and builders comprising a very concise build
367     environment. Included are a number of templates to help bootstrapping a new project or
368     component.
369
370     \see <a href="../../senfscons/doc/html/index.html">SENFSCons reference</a>
371  */
372
373 /** \page senf_overview Introduction to the framework
374
375     The SENF framework is relatively complex and makes use of advanced features of the C++
376     language. To make the most efficient use of the framework, you should have at least a basic
377     understanding of C++ templates and the standard library concepts.
378
379     The library implementation at places makes heavy use of advanced template techniques and relies
380     on some very advanced template libraries from Boost. The aim was however for the \e external
381     interface of the library to be as simple as possible without sacrificing important functionality
382     or adversely impacting the runtime performance.
383
384     As already mentioned several times, the library relies on Boost (http://www.boost.org) as a
385     generic library of high quality reusable C++ components. It also makes frequent use of the
386     standard library. It is designed, to integrate well into both libraries and to use the same
387     concepts and ideas.
388
389     \section senf_startup Getting starting developing with SENF
390
391     To introduce the framework and it's general structure, a simple example application is provided
392     in the SENF repository in the \c Sniffer module. Peruse this example to get a first look at how
393     to make use of SENF.
394
395     When building a network Application with SENF, you will use several modules:
396
397     \li Use the <a href="../../Socket/doc/html/index.html">Socket library</a> for network
398         communication needs. This library includes support for raw and packet sockets to allow low
399         level network access.
400     \li Use the <a href="../../Scheduler/doc/html/index.html">Scheduler library</a> to coordinate
401         the asynchronous event processing. This drastically reduces the number of threads needed in
402         your application and will greatly enhance the overall responsiveness.
403     \li To interpret low level network packets, use the <a
404         href="../../Packets/doc/html/index.html">Packets library</a>. This library will provide
405         efficient and convenient access to all protocol fields. It supports parsing as well as
406         modifying and creating packets. It has default support for the most important Internet
407         protocols and is highly extensible with new protocols.
408     \li Go over the <a href="../../Utils/doc/html/index.html">Utils library</a>. It contains small
409         helpers to simplify tasks like daemonization, exception handling, debugging and so on.
410
411     The simplest way to get started is: copy the Sniffer application and start to modify it.
412
413     \see <a href="../../Examples/doc/html/index.html">Examples</a> \n
414          \ref senf_components \n
415          \ref senf_setup
416
417     \section senf_conventions Coding Conventions
418     
419     Here we have laid down the coding conventions used throughout the SENF framework. Please ad here
420     to these conventions when changing or adding code. If you use emacs, you can use the C++ IDE for
421     emacs from http://g0dil.de which greatly simplifies following these conventions.
422
423     \subsection senf_conventions_file_naming File Naming
424
425     Files should be named according to the main class they define. A single header file should
426     define only one main class. Exceptions to this rule are OK.
427
428     \par Rationale:
429         This simplifies finding the implementation/header for a given class and also reduces the
430         size of each single file.
431     
432     The implementation is divided into a number of different files:
433
434     <table class="glossary"> <tr><td>\c .h</td><td>C public header</td></tr>
435
436     <tr><td>\c .hh</td><td>C++ public header</td></tr>
437
438     <tr><td>\c .ih</td><td>C++ internal header used only by the implementation. This header will
439     probably be included indirectly by the public header but is not meant to be perused by the
440     library user</td></tr>
441
442     <tr><td>\c .c</td><td>C implementation</td></tr>
443
444     <tr><td>\c .cc</td><td>C++ implementation of non-inline non-template functions and
445     members</td></tr>
446
447     <tr><td>\c .ct</td><td>C++ implementation of non-inline template functions and members</td></tr>
448
449     <tr><td>\c .cci</td><td>C++ implementation of inline non-template functions and
450     members</td></tr>
451     
452     <tr><td>\c .cti</td><td>C++ implementation of inline template functions and members</td></tr>
453
454     <tr><td>\c .mpp</td><td>Special include file used for external iteration by the
455     Boost.Preprocessor library</td></tr> </table>
456
457     \par Rationale:
458         There are two part's to this: First, separating the implementation of inlines and templates
459         out of the header file makes the header file much easier to read. This is important, since
460         the header file will be used as a reference by the developers.
461     \par
462         Separating inline from non-inline members is used together with the \c prefix_ convention
463         below to ensure the correct placement of inline vs non-inline members in the source
464         code. The C++ language requires, that inline members must be included into \e every
465         compilation unit, non-inline members however must be included \e only in one compilation
466         unit. Placing the inline members into a separate file allows to automate this: Simply moving
467         an implementation from one of the inline files into one of the non-inline files will change
468         the type of implementation accordingly.
469
470     \subsection senf_conventions_type_naming Type Naming
471
472     SENF prefers the use of the CapitalziedLettersToSeparateWords convention for class names. In
473     this case, class names must start with a capital letter. There are some exceptions to this rule:
474     Types which define new basic data types to be used like other built-in types may be named using
475     lowercase letters plus underscores. Also, if a type or class is directly related to some other
476     library (STL or Boost) which uses the underscore convention, it might be more sensible to follow
477     this convention. This is open to debate.
478
479     \par Rationale:
480         Naming types with capital letters nicely gives a visual clue, that a symbol is a type
481         name. This can also be used by the editor to highlight type names correctly. Additionally,
482         this convention is compact and does not add additional or repeated overhead.
483
484     \subsection senf_conventions_impl Implementation
485
486     Only in very few places, SENF allows the use of inline implementations (not to be confused with
487     inline functions). An \e implementation is inline, if it is written directly into the class
488     definition in the header file. Again there are exceptions to this rule but they are very few:
489     \li When defining simple exception classes, the 'what()' member may be defined inline if it
490         returns a string constant.
491     \li It may be OK to use inline implementations for one-line implementations in internal
492         headers. 
493     \li The Packet library allows inline implementations for the definition of parsers since doing
494         so outside the declaration just gets to verbose and parsers definitions are quite length but
495         very simple and straight forward.
496
497     \par Rationale:
498         Implementing members inline inside the class declaration makes the declaration much harder
499         to read. Since the declaration in the header file will be used as a reference by the
500         developer, the header files should be as readable as possible.
501
502     Every function or method implementation in one of the implementation files must \e always be
503     prefixed with \c prefix_. This symbol is defined at the beginning of the file and undefined at
504     the end. The symbol must be defined to be \c inline in the \c .cti and \c .cci files and must be
505     defined empty in the \c .cc and \c .ct files.
506
507     \par Rationale:
508         Together with splitting inlines and non-inlines into separate files, this allows to
509         automatically include the inline definitions at the right places. See above.
510
511     Private data members are named with a trailing underscore character.
512
513     \par Rationale:
514         This helps distinguishing local variables from parameter names. The trailing underscore
515         does not interfere with other naming conventions and is allowed by the standard (underscore
516         at the beginning of the name are problematic since some classes of names beginning with an
517         underscore are reserved for the standard library implementation)
518  */
519
520 \f
521 // :vim:textwidth=100
522 // Local Variables:
523 // mode: c++
524 // fill-column: 100
525 // c-file-style: "senf"
526 // indent-tabs-mode: nil
527 // ispell-local-dictionary: "american"
528 // compile-command: "scons doc"
529 // mode: flyspell
530 // mode: auto-fill
531 // End: