]> rtime.felk.cvut.cz Git - frescor/frsh-include.git/blob - frsh_distributed.h
Adding a new "simplified" make system based on rules.mk and config.mk as it
[frescor/frsh-include.git] / frsh_distributed.h
1 // -----------------------------------------------------------------------
2 //  Copyright (C) 2006 - 2007 FRESCOR consortium partners:
3 //
4 //    Universidad de Cantabria,              SPAIN
5 //    University of York,                    UK
6 //    Scuola Superiore Sant'Anna,            ITALY
7 //    Kaiserslautern University,             GERMANY
8 //    Univ. Politécnica  Valencia,           SPAIN
9 //    Czech Technical University in Prague,  CZECH REPUBLIC
10 //    ENEA                                   SWEDEN
11 //    Thales Communication S.A.              FRANCE
12 //    Visual Tools S.A.                      SPAIN
13 //    Rapita Systems Ltd                     UK
14 //    Evidence                               ITALY
15 //
16 //    See http://www.frescor.org for a link to partners' websites
17 //
18 //           FRESCOR project (FP6/2005/IST/5-034026) is funded
19 //        in part by the European Union Sixth Framework Programme
20 //        The European Union is not liable of any use that may be
21 //        made of this code.
22 //
23 //
24 //  based on previous work (FSF) done in the FIRST project
25 //
26 //   Copyright (C) 2005  Mälardalen University, SWEDEN
27 //                       Scuola Superiore S.Anna, ITALY
28 //                       Universidad de Cantabria, SPAIN
29 //                       University of York, UK
30 //
31 //   FSF API web pages: http://marte.unican.es/fsf/docs
32 //                      http://shark.sssup.it/contrib/first/docs/
33 //
34 //  This file is part of FRSH API
35 //
36 //  FRSH API is free software; you can  redistribute it and/or  modify
37 //  it under the terms of  the GNU General Public License as published by
38 //  the Free Software Foundation;  either  version 2, or (at  your option)
39 //  any later version.
40 //
41 //  FRSH API  is distributed  in  the hope  that  it  will  be useful,  but
42 //  WITHOUT  ANY  WARRANTY;     without  even the   implied   warranty  of
43 //  MERCHANTABILITY  or  FITNESS FOR  A  PARTICULAR PURPOSE. See  the  GNU
44 //  General Public License for more details.
45 //
46 //  You should have  received a  copy of  the  GNU  General Public License
47 //  distributed  with  FRSH API;  see file COPYING.   If not,  write to the
48 //  Free Software  Foundation,  59 Temple Place  -  Suite 330,  Boston, MA
49 //  02111-1307, USA.
50 //
51 //  As a special exception, if you include this header file into source
52 //  files to be compiled, this header file does not by itself cause
53 //  the resulting executable to be covered by the GNU General Public
54 //  License.  This exception does not however invalidate any other
55 //  reasons why the executable file might be covered by the GNU General
56 //  Public License.
57 // -----------------------------------------------------------------------
58 //frsh_distributed.h
59 //==============================================
60 //  ******** *******    ********  **      **
61 //  **///// /**////**  **//////  /**     /**
62 //  **      /**   /** /**        /**     /**
63 //  ******* /*******  /********* /**********
64 //  **////  /**///**  ////////** /**//////**
65 //  **      /**  //**        /** /**     /**
66 //  **      /**   //** ********  /**     /**
67 //  //       //     // ////////   //      //
68 //
69 // FRSH(FRescor ScHeduler), pronounced "fresh"
70 //==============================================
71 #ifndef _FRSH_DISTRIBUTED_H_
72 #define _FRSH_DISTRIBUTED_H_
73
74 /**
75  * @file frsh_distributed.h
76  **/
77
78
79 #include "frsh_distributed_types.h"
80 #include "frsh_core_types.h"
81
82 /**
83  * @defgroup distributed Distributed module
84  *
85  * This module defines the functions and typedefs for use in
86  * distributed applications.
87  *
88  * Each network is identified by its resource_id and FRSH hides its
89  * characteristics completely.  The type of network is implied with
90  * its ID via a configuration table defined at compile time.
91  *
92  * FRSH uses the "message" as the atomic unit for every exchange.
93  * Queue sizes are measured in number of pending messages.
94  *
95  * FRSH provides a function to calculate the transmision time needed
96  * for a certain message size in a network as well as the maximum
97  * message size that can admit.
98  *
99  * Note also that package delivery guarantee is protocol dependent.
100  * For protocols in which the order is no guaranteed, the application
101  * needs to add extra info to detect possible package disorder.
102  *
103  * Summary of typical steps.
104  *
105  * 1.  Map (internally in FRSH implementation)
106  *     -   node--> network_addresses
107  *     -   network --> resource_id's
108  *     -   unidirectional communication channel --> stream_id
109  *     -   other config --> protocol_info.
110  *
111  * 2.  In a sending node:
112  *     2.1. Negotiates a "network contract" per communication channel
113  *          that is used in the application.  In the contract it is
114  *          specified:
115  *          -  frsh_resource_type = FRSH_RT_NETWORK.
116  *          -  frsh_resource_id = <network id #>
117  *          -  budget:  Time needed to send the required data per period.
118  *                 (you can use frsh_netinfo_*() functions for this).
119  *          -  period:  Period of sendings.
120  *          -  Queueing info:  How will sends be queued at sendEndpoint.
121  *          -  Other protocol dependent function in protocol_contract_info.
122  *     2.2. Create a send_endpoint per any unidirectional stream that will
123  *          be used in sending
124  *          resource_id --> the network through which the stream will
125  *                       flow (this is extra info needed for coherency
126  *                       with the bind).
127  *          destinator --> network_address of the destination.
128  *          stream_id --> the unidirectional communication channel.
129  *     2.3. Bind the send_endpoint to the network contract negotiated
130  *          above.
131  *     2.4. The (processor) sending vres invokes frsh_send_(a)sync() to
132  *          send the data through the corresponding stream.
133  *
134  * 3.  In a receiving node:
135  *     3.1. Create a receive_endpoint per any unidirectional stream
136  *          that will be used in receiving.
137  *     3.2. The processor expecting a reception of message invokes
138  *          frsh_receive_(a)sync() to read the incoming data.
139  *
140  * 4.  When all comunication is finished and the channel is no longer
141  *     needed the nodes will destroy the send and receive endpoints
142  *     and the network contract will be canceled.
143  **/
144
145 /**
146  * frsh_distributed_init(void)
147  *
148  * This operation initializes all the installed networks and the structures
149  * that are necessary for the distributed module. Currently it is called by
150  * frsh_init so it is not necessary that the user calls it again.
151  *
152  *   0: No error \n
153  *   FRSH_ERR_INTERNAL_ERROR: protocol dependent internal errors \n
154  *
155  **/
156 int frsh_distributed_init(void);
157
158 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
159 //           CONTRACT ASPECTS
160 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
161
162 /**
163  * @defgroup distcontract Contract Info for Distributed Systems
164  * @ingroup distributed
165  *
166  * These functions help you calculate the needed budget for network
167  * contracts and also to include protocol dependent info in contract
168  * parameters.
169  *
170  * @{
171  **/
172
173 /**
174  * frsh_network_get_max_message_size()
175  *
176  * This operation gives the maximum number of bytes that can be sent
177  * at a time through the send function when using the network designated by
178  * 'resource_id' and sending it to 'destination'.
179  *
180  * If the application needs to send bigger messages it will have to
181  * split them.
182  *
183  * Some protocols, like IP, are capable of sending large messages
184  * (and use fragmentation internally) but other protocols don't.
185  *
186  * @param[in] resource_id The network we want the tx time from.
187  * @param[in] destination The destination address
188  * @param[out] max_size The maximum number of bytes for each message
189  *
190  * @return
191  *   FRSH_NO_ERROR \n
192  *   FRSH_ERR_INTERNAL_ERROR: protocol dependent internal errors \n
193  *   FRSH_ERR_NOT_INITIALIZED: if the protocol is not initialized \n
194  *   FRSH_ERR_RESOURCE_ID_INVALID: if resource id does not represent
195  *   a network accessible from the current processing node \n
196  *   FRSH_ERR_BAD_ARGUMENT: if pointers are NULL or destination is
197  *   invalid \n
198  *
199  **/
200 int frsh_network_get_max_message_size
201    (const frsh_resource_id_t resource_id,
202     const frsh_network_address_t destination,
203     size_t *max_size);
204
205 /**
206  * frsh_network_bytes_to_budget()
207  *
208  * This operation converts a number of bytes into a temporal budget for
209  * a specific network. Network overheads are not included here but are
210  * considered internally when negotiating a specific contract.
211  *
212  * @param[in] resource_id The network
213  * @param[in] nbytes Number of bytes
214  * @param[out] budget The network budget for nbytes
215  *
216  * @return
217  *   FRSH_NO_ERROR \n
218  *   FRSH_ERR_INTERNAL_ERROR: protocol dependent internal errors \n
219  *   FRSH_ERR_NOT_INITIALIZED: if the protocol is not initialized \n
220  *   FRSH_ERR_RESOURCE_ID_INVALID: if resource id does not represent
221  *   a network accessible from the current processing node \n
222  *   FRSH_ERR_BAD_ARGUMENT: if pointers are NULL or nbytes is less
223  *   than zero \n
224  *
225  **/
226 int frsh_network_bytes_to_budget
227    (const frsh_resource_id_t resource_id,
228     const size_t nbytes,
229     struct timespec *budget);
230
231 /**
232  * frsh_network_budget_to_bytes()
233  *
234  * This operation converts a temporal budget into a number of bytes for
235  * a specific network. Network overheads are not included.
236  *
237  * @param[in] resource_id The network
238  * @param[in] budget The network budget for nbytes
239  * @param[out] nbytes Number of bytes
240  *
241  * @return
242  *   FRSH_NO_ERROR \n
243  *   FRSH_ERR_INTERNAL_ERROR: protocol dependent internal errors \n
244  *   FRSH_ERR_NOT_INITIALIZED: if the protocol is not initialized \n
245  *   FRSH_ERR_RESOURCE_ID_INVALID: if resource id does not represent
246  *   a network accessible from the current processing node \n
247  *   FRSH_ERR_BAD_ARGUMENT: if pointers are NULL or budget refers to
248  *   an invalid time value \n
249  *
250  **/
251 int frsh_network_budget_to_bytes
252    (const frsh_resource_id_t resource_id,
253     const struct timespec *budget,
254     size_t *nbytes);
255
256 /**
257  * frsh_network_get_min_effective_budget()
258  *
259  * This operation gets the minimum effective budget for a network. Each message
260  * consumes a contracted budget in "chunks" (i.e: packets) that we call
261  * minimum effective budget.
262  *
263  * A negotiated contract, for N bytes in a period T, means that there is a
264  * virtual resource that reserves for the user:
265  *
266  *   Ceiling ((N bytes) / budget_to_bytes (min_effective_budget)) "CHUNKS"
267  *
268  * Note that if the user decides not to send these N bytes at once but, say,
269  * one byte at a time, it will consume one "CHUNK" at a time and the reserved
270  * budget will become exhausted before sending all the bytes.
271  *
272  * @param[in] resource_id The network
273  * @param[out] budget The network budget
274  *
275  * @return
276  *   FRSH_NO_ERROR \n
277  *   FRSH_ERR_INTERNAL_ERROR: protocol dependent internal errors \n
278  *   FRSH_ERR_NOT_INITIALIZED: if the protocol is not initialized \n
279  *   FRSH_ERR_RESOURCE_ID_INVALID: if resource id does not represent
280  *   a network accessible from the current processing node \n
281  *   FRSH_ERR_BAD_ARGUMENT: if pointers are NULL \n
282  *
283  **/
284 int frsh_network_get_min_effective_budget
285    (const frsh_resource_id_t resource_id,
286     struct timespec *budget);
287
288 /**
289  * frsh_contract_set_queueing_info()
290  *
291  * This function adds queueing parameters that will be used in the
292  * sendEndpoint when the sendEndpoint is bound to the vres.
293  **/
294 int frsh_contract_set_queueing_info(frsh_endpoint_queueing_info_t queueing_info,
295                                     frsh_contract_t *contract);
296
297 /**
298  * frsh_contract_get_queueing_info()
299  *
300  * This function gets the queueing parameters that were specified in
301  * the network contract.
302  **/
303 int frsh_contract_get_queueing_info(const frsh_contract_t *contract,
304                                     frsh_endpoint_queueing_info_t *queueing_info);
305
306 /**
307  * frsh_contract_set_protocol_info
308  *
309  * We add protocol info to the contract
310  **/
311 int frsh_contract_set_protocol_info(frsh_protocol_info_t protocol_info,
312                                     frsh_contract_t *contract);
313
314 /**
315  * frsh_contract_get_protocol_info
316  *
317  * We get protocol info from the contract
318  **/
319 int frsh_contract_get_protocol_info(frsh_contract_t *contract,
320                                     frsh_protocol_info_t *protocol_info);
321
322 /**
323  * frsh_contract_marshal
324  *
325  * Convert a contract to a sequence of bytes of minimum size so it can
326  * be sent through the network with the minimum amount of bytes.
327  *
328  **/
329
330 int frsh_contract_marshal(const frsh_contract_t *contract,
331                           unsigned char         *buffer,
332                           const size_t          buffer_size,
333                           size_t                *size);
334
335 /**
336  * frsh_contract_unmarshal
337  *
338  * Convert a sequence of bytes generated by frsh_contract_marshal to a contract
339  *
340  **/
341
342 int frsh_contract_unmarshal(frsh_contract_t      *contract,
343                             const unsigned char  *marshal_bytes,
344                             const size_t         size);
345
346 /*@}*/
347
348 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
349 //           TRANSMISSION SERVICES
350 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
351
352 /**
353  * @defgroup txservices Transmission services
354  * @ingroup distributed
355  *
356  * These functions allow to create and manage endpoints for sending
357  * and receiving and to perform send and receive operations both
358  * synchronously (blocking) and asynchronously (non-blocking).
359  *
360  * @{
361  **/
362
363
364 /**
365  * frsh_send_endpoint_create()
366  *
367  * This operation creates a unidirectional stream input endpoint
368  * through which, after the corresponding binding, it is possible to
369  * send data to a unicast or multicast destination.
370  *
371  * @param[in] resource_id  Identifier of the network referred in the
372  *                        network contract as a resource_id.
373  * @param[in] destination    FRSH abstraction of the protocol address for the
374  *                        destinator node.
375  * @param[in] stream_id   Identifier of the communication channel between
376  *                        the nodes.  Multiplexing is achieved by using
377  *                        different streams between the same nodes and the
378  *                        same network.
379  * @param[in] queueing_info Queueing params of the endpoint (size and
380  *                           policy).
381  * @param[in] protocol_info Optional protocol-dependent info.
382  * @param[out] endpoint   Placeholder for the endpoint object.
383  **/
384 int frsh_send_endpoint_create
385         (frsh_resource_id_t     resource_id,
386          frsh_network_address_t    destination,
387          frsh_stream_id_t       stream_id,
388          frsh_send_endpoint_protocol_info_t protocol_info,
389          frsh_send_endpoint_t  *endpoint);
390
391 /**
392  * frsh_send_endpoint_get_params()
393  *
394  * This operation returns in the variables associated to the
395  * endpoint at creation time.
396  **/
397 int frsh_send_endpoint_get_params
398     (const frsh_send_endpoint_t  endpoint,
399      frsh_resource_id_t        *resource_id,
400      frsh_network_address_t       *destination,
401      frsh_stream_id_t          *stream,
402      frsh_send_endpoint_protocol_info_t  *protocol_info);
403
404 /**
405  * frsh_send_endpoint_destroy()
406  *
407  * This operation eliminates any resources reserved for the referenced
408  * endpoint.  Pending messages will be discarded and processor-vres
409  * waiting in a synchronous operation will be awoken with an error
410  * code.
411  **/
412 int frsh_send_endpoint_destroy
413      (frsh_send_endpoint_t  endpoint);
414
415
416 /**
417  * frsh_send_endpoint_bind()
418  *
419  * This operation associates a send endpoint with a network vres,
420  * which means that messages sent through this endpoint will consume
421  * the vres's reserved bandwidth and its packets will be sent
422  * according to the contract established for that vres.
423  *
424  * If the endpoint is already bound to another vres, it is effectively
425  * unbound from it and bound to the specified one.  However if a vres
426  * is already bound to another endpoint an error is returned.
427  *
428  * A consistency check is done in which the resource_id specified at
429  * endpoint creation must correspond to the resource_id of the vres
430  * contract.
431  *
432  * @return  0 if successful \n
433  *      FRSH_ERR_BAD_ARGUMENT if the endpoint or the vres are not
434  *                            valid \n
435  *      FRSH_ERR_ALREADY_BOUND if the vres is already bound to some
436  *                               other send endpoint \n
437  *      FRSH_ERR_WRONG_NETWORK if the vres network id is not the same
438  *                               as the one in the endpoint \n
439  **/
440 int frsh_send_endpoint_bind
441   (frsh_vres_id_t      vres,
442    frsh_send_endpoint_t  endpoint);
443
444 /**
445  * frsh_send_endpoint_unbind()
446  *
447  * This operation unbinds a send endpoint from a vres. Endpoints with
448  * no vres associated cannot be used to send data, and they stay in
449  * that state  until they are either eliminated or bound again.
450  *
451  * @return 0 if successful \n
452  *         FRSH_ERR_NOT_BOUND if the endpoint was not bound \n
453  **/
454 int frsh_send_endpoint_unbind
455   (frsh_send_endpoint_t  endpoint);
456
457 /**
458  * frsh_send_endpoint_get_vres_id()
459  *
460  * This operation copies the id of the vres that is bound to the
461  * specified send endpoint into the variable pointed to by vres.
462  *
463  * @return 0 if successful \n
464  *         FRSH_ERR_NOT_BOUND if the endpoint was not bound \n
465  *         FRSH_ERR_BAD_ARGUMENT if the endpoint is not valid or vres
466  *                               is NULL \n
467  **/
468 int frsh_send_endpoint_get_vres_id
469   (const frsh_send_endpoint_t  endpoint,
470    frsh_vres_id_t            *vres);
471
472 /**
473  * frsh_send_async()
474  *
475  * This operation sends a message stored in msg and of length size
476  * through the given endpoint. The operation is non-blocking and
477  * returns immediately.
478  *
479  * An internal frsh service will schedule the sending of messages and
480  * implement the communications sporadic vres  corresponding to the
481  * network vres bound to the given endpoint.
482  *
483  * @returns 0 if successful \n
484  *       FRSH_ERR_BAD_ARGUMENT if endpoint is not valid \n
485  *       FRSH_ERR_NOT_BOUND if endpoint is not bound to a valid vres \n
486  *       FRSH_ERR_TOO_LARGE if the message is too large for the
487  *                             network protocol \n
488  *       FRSH_ERR_BUFFER_FULL if the message has been discarded
489  *                            because the queue is full (and does not
490  *                            have the policy FRSH_QP_OLDEST \n
491  **/
492 int frsh_send_async
493   (const frsh_send_endpoint_t  endpoint,
494    const void                  *msg,
495    const size_t                size);
496
497 /**
498  * frsh_send_sync()
499  *
500  * Similar to previous function but now the sending vres gets blocked
501  * until the message is processed.
502  **/
503 int frsh_send_sync
504   (const frsh_send_endpoint_t endpoint,
505    void                       *msg,
506    size_t                      size);
507
508 /**
509  * frsh_send_endpoint_get_status()
510  *
511  * This function tells the number of messages still pending in the
512  * endpoint queue, whether the network is up or down with some
513  * optional information which is protocol_dependent.
514  **/
515 int frsh_send_endpoint_get_status
516         (const frsh_send_endpoint_t endpoint,
517          int *number_pending_msg,
518          frsh_endpoint_network_status_t *network_status,
519          frsh_protocol_status_t *protocol_status);
520
521 /**
522  * frsh_receive_endpoint_create()
523  *
524  * This operation creates a receive endpoint associated with a
525  * undirectional stream within a network interface of the node.
526  *
527  * Receiving endpoints are not bound to any network vres, this is
528  * because don't originate any traffic.
529  *
530  * Note that the protocol address is not needed for reception because
531  * it can be determined internally by FRSH based on the resource_id.
532  *
533  * Note also that messages may come from diferent originators.
534  *
535  * @param[in] resource_id  Id of the network from which we listen.
536  * @param[in] stream_id  Id of the stream within the network.
537  * @param[in] queueing_info Buffering information(queue size and
538  *                          policy).
539  * @param[in] protocol_info Extra protocol info opaque for the
540  *                          application.
541  * @param[in] endpoin  Placeholder for the endpoint object.
542  *
543  * @return 0 if successful \n
544  *   FRSH_ERR_BAD_ARGUMENT if the stream or the network id are not
545  *      valid \n
546  **/
547 int frsh_receive_endpoint_create
548   (frsh_resource_id_t        resource_id,
549    frsh_stream_id_t          stream_id,
550    frsh_endpoint_queueing_info_t queueing_info,
551    frsh_receive_endpoint_protocol_info_t protocol_info,
552    frsh_receive_endpoint_t  *endpoint);
553
554 /**
555  * frsh_receive_endpoint_get_params()
556  *
557  * This operation returns in the variables associated to the
558  * endpoint at creation time.
559  **/
560 int frsh_receive_endpoint_get_params
561      (const frsh_receive_endpoint_t  endpoint,
562      frsh_resource_id_t        *resource_id,
563      frsh_stream_id_t          *stream,
564      frsh_endpoint_queueing_info_t   *queueing_info,
565      frsh_receive_endpoint_protocol_info_t   *protocol_info);
566
567 /**
568  * frsh_receive_endpoint_destroy()
569  *
570  * This operation eliminates any resources reserved for the referenced
571  * endpoint.  Pending messages will be discarded and processor-vres
572  * waiting in a synchronous operation will be awoken with an error
573  * code.
574  **/
575 int frsh_receive_endpoint_destroy
576      (frsh_receive_endpoint_t  endpoint);
577
578
579 /**
580  * frsh_receive_sync()
581  *
582  * If there are no messages available in the specified receive endpoint
583  * this operation blocks the calling thread waiting for a message to be
584  * received.
585  *
586  * When a message is available, if its size is less than or
587  * equal to the buffer_size, the function stores it in the variable
588  * pointed to by buffer and puts the number of bytes received in the
589  * variable pointed to by message size.
590  *
591  * The function fails with FRSH_ERR_NO_SPACE if the buffersize is
592  * too small for the message received.  In this case the message is
593  * lost.
594  *
595  * Messages arriving at a destination buffer that is full will be
596  * silently discarded (details in the queueing policy of the
597  * endpoint). The application is responsible of reading the receive
598  * endpoints with appropriate regularity, or of using a sequence
599  * number or some other mechanism to detect any lost messages.
600  *
601  * @return 0 if successful \n
602  *     FRSH_ERR_BAD_ARGUMENT if the endpoint is not valid, or if
603  *       buffer or message_size are NULL.\n
604  *     FRSH_ERR_NO_SPACE if the message size is bigger than the
605  *       provided buffer \n
606  **/
607 int frsh_receive_sync
608   (const frsh_receive_endpoint_t  endpoint,
609    void                           *buffer,
610    size_t                         buffer_size,
611    size_t                         *message_size,
612    frsh_network_address_t         *from);
613
614 /**
615  * frsh_receive_async()
616  *
617  * This operation is similar to the previous one but it works in a non
618  * blocking (asynchronous) fashion.  If no message is available it
619  * returns with error FRSH_NO_MESSAGE.
620  *
621  * @return 0 if successful \n
622  *     FRSH_ERR_BAD_ARGUMENT if the endpoint is not valid, or if
623  *       buffer or message_size are NULL \n
624  *     FRSH_NO_MESSAGE if no messages are available in the queue \n
625  *     FRSH_ERR_NO_SPACE if the message size is bigger than the
626  *       provided buffer \n
627  **/
628 int frsh_receive_async
629   (const frsh_receive_endpoint_t  endpoint,
630    void                           *buffer,
631    size_t                         buffer_size,
632    size_t                         *message_size,
633    frsh_network_address_t         *from);
634
635
636 /**
637  * frsh_receive_endpoint_get_status
638  *
639  * This function tells the number of messages still pending in the
640  * endpoint queue, whether the network is up or down and some optional
641  * information which is protocol dependent.
642  **/
643 int frsh_receive_endpoint_get_status
644         (const frsh_receive_endpoint_t endpoint,
645          int *number_pending_messages,
646          frsh_endpoint_network_status_t *network_status,
647          frsh_protocol_status_t *protocol_status);
648
649 /*@}*/
650
651 #endif // _FRSH_DISTRIBUTED_H_