UNetUDP/UNetReceiver.h

#ifndef UNetReceiver_H_
#define UNetReceiver_H_
// -----------------------------------------------------------------------------
#include <ostream>
#include <string>
#include <queue>
#include <cc++/socket.h>
#include <sigc++/sigc++.h>
#include "UniSetObject_LT.h"
#include "Trigger.h"
#include "Mutex.h"
#include "SMInterface.h"
#include "SharedMemory.h"
#include "ThreadCreator.h"
#include "UDPPacket.h"
// -----------------------------------------------------------------------------
/*  Основная идея: сделать проверку очерёдности пакетов, но при этом использовать UDP.
 * ===============
 * Собственно реализация сделана так:
 * В данных передаётся номер пакета. На случай если несколько пакетов придут не в той последовательности
 * что были посланы, сделана очередь с приоритетом. В качестве приориета используется номер пакета
 * (чем меньше тем старше). При этом обработка ведётся только тех пакетов, которые идут "подряд",
 * как только встречается "дырка" происходит ожидание её "заполения". Если в течение времени (lostTimeout)
 * "дырка" не исчезает, увеличивается счётчик потерянных пакетов и обработка продолжается дальше..
 * Всё это реализовано в функции UNetReceiver::real_update()
 *
 * КЭШ
 * ===
 * Для оптимизации работы с SM, т.к. в пакетах приходят только пары [id,value] сделан кэш итераторов.
 * Кэш расчитан на то, что принимаемые пакеты всегда имеют одну и ту же длину и последовательность.
 * Идея проста: сделан вектор размером с количество принимаемых данных. В векторе хранятся итераторы (и всё что необходимо).
 * Порядковый номер данных в пакете является индексом в кэше.
 * Для защиты от изменения поседовательности внутри пакета, в кэше хранится ID сохраняемого датчика, и если он не совпадёт с тем,
 * ID который пришёл в пакете - элемент кэша обновляется.
 * Если количество пришедших данных не совпадают с размером кэша.. кэш обновляется.
 *
 * Обработка сбоя или переполнения счётчика пакетов(перехода через максимум)
 * =========================================================================
 * Для защиты от сбоя счётика сделана следующая логика:
 * Если номер очередного пришедшего пакета отличается от последнего обработанного на maxDifferens, то считается,
 * что произошёл сбой счётчика и происходит ожидание пока функция update, не обработает основную очередь полностью.
 * При этом принимаемые пакеты складываются во временную очередь qtmp. Как только основная очередь пустеет,
 * в неё копируется всё накопленное во временной очереди..и опять идёт штатная обработка.
 * Если во время "ожидания" опять происходит "разрыв" в номерах пакетов, то временная очередь чиститься
 * и данные которые в ней были теряются! Аналог ограниченного буфера (у любых карт), когда новые данные
 * затирают старые, если их не успели вынуть и обработать.
 * \todo Сделать защиту от бесконечного ожидания "очистки" основной очереди.
*/
// -----------------------------------------------------------------------------
class UNetReceiver
{
    public:
        UNetReceiver( const std::string& host, const ost::tpport_t port, SMInterface* smi );
        ~UNetReceiver();

         void start();
         void stop();

         void receive();
         void update();

         inline std::string getName(){ return myname; }

         // блокировать сохранение данный в SM
         void setLockUpdate( bool st );

         void resetTimeout();

         inline bool isRecvOK(){ return !ptRecvTimeout.checkTime(); }
         inline unsigned long getLostPacketsNum(){ return lostPackets; }

         void setReceiveTimeout( timeout_t msec );
         void setReceivePause( timeout_t msec );
         void setUpdatePause( timeout_t msec );
         void setLostTimeout( timeout_t msec );
         void setPrepareTime( timeout_t msec );
         void setMaxDifferens( unsigned long set );

         void setRespondID( UniSetTypes::ObjectId id, bool invert=false );
         void setLostPacketsID( UniSetTypes::ObjectId id );

         void setMaxProcessingCount( int set );

         inline ost::IPV4Address getAddress(){ return addr; }
         inline ost::tpport_t getPort(){ return port; }

         enum Event
         {
             evOK,      
             evTimeout  
         };

         typedef sigc::slot<void,UNetReceiver*,Event> EventSlot;
         void connectEvent( EventSlot sl );

    protected:

        SMInterface* shm;

        bool recv();
        void step();
        void real_update();

        void initIterators();

    private:
        UNetReceiver();

        int recvpause;      
        int updatepause;    
        ost::UDPReceive* udp;
        ost::IPV4Address addr;
        ost::tpport_t port;
        std::string myname;

        UniSetTypes::uniset_mutex pollMutex;
        PassiveTimer ptRecvTimeout;
        PassiveTimer ptPrepare;
        timeout_t recvTimeout;
        timeout_t prepareTime;
        timeout_t lostTimeout;
        PassiveTimer ptLostTimeout;
        unsigned long lostPackets; 
        UniSetTypes::ObjectId sidRespond;
        IOController::DIOStateList::iterator ditRespond;
        bool respondInvert;
        UniSetTypes::ObjectId sidLostPackets;
        IOController::AIOStateList::iterator aitLostPackets;

        bool activated;
        
        ThreadCreator<UNetReceiver>* r_thr;     // receive thread
        ThreadCreator<UNetReceiver>* u_thr;     // update thread

        // функция определения приоритетного сообщения для обработки
        struct PacketCompare:
        public std::binary_function<UniSetUDP::UDPMessage, UniSetUDP::UDPMessage, bool>
        {
            inline bool operator()(const UniSetUDP::UDPMessage& lhs,
                            const UniSetUDP::UDPMessage& rhs) const
                    { return lhs.num > rhs.num; }
        };
        typedef std::priority_queue<UniSetUDP::UDPMessage,std::vector<UniSetUDP::UDPMessage>,PacketCompare> PacketQueue;
        PacketQueue qpack;  
        UniSetUDP::UDPMessage pack;     
        UniSetUDP::UDPPacket r_buf;
        UniSetTypes::uniset_mutex packMutex; 
        unsigned long pnum; 
        unsigned long maxDifferens;

        PacketQueue qtmp;   
        bool waitClean;     
        unsigned long rnum; 
        int maxProcessingCount; 
        bool lockUpdate; 
        UniSetTypes::uniset_mutex lockMutex;
        
        EventSlot slEvent;
        Trigger trTimeout;
        UniSetTypes::uniset_mutex tmMutex;

        struct ItemInfo
        {
            long id;
            IOController::AIOStateList::iterator ait;
            IOController::DIOStateList::iterator dit;
            UniversalIO::IOTypes iotype;

            ItemInfo():
                id(UniSetTypes::DefaultObjectId),
                iotype(UniversalIO::UnknownIOType){}
        };

        typedef std::vector<ItemInfo> ItemVec;
        ItemVec d_icache;   
        ItemVec a_icache;   
        bool d_cache_init_ok;
        bool a_cache_init_ok;

        void initDCache( UniSetUDP::UDPMessage& pack, bool force=false );
        void initACache( UniSetUDP::UDPMessage& pack, bool force=false );
};
// -----------------------------------------------------------------------------
#endif // UNetReceiver_H_
// -----------------------------------------------------------------------------