]> git.rkrishnan.org Git - functorrent.git/blobdiff - src/FuncTorrent/Peer.hs
refactor: remove peerid from Peer datatype
[functorrent.git] / src / FuncTorrent / Peer.hs
index 62090175fc193dae18ffb39933834fd107e83c1e..63aaa5afe9ede340862383318370616a8c9813e8 100644 (file)
+{-
+ - Copyright (C) 2015-2016 Ramakrishnan Muthukrishnan <ram@rkrishnan.org>
+ -
+ - This file is part of FuncTorrent.
+ -
+ - FuncTorrent is free software; you can redistribute it and/or modify
+ - it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ - the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
+ - (at your option) any later version.
+ -
+ - FuncTorrent is distributed in the hope that it will be useful,
+ - but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ - MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ - GNU General Public License for more details.
+ -
+ - You should have received a copy of the GNU General Public License
+ - along with FuncTorrent; if not,  see <http://www.gnu.org/licenses/>
+ -}
+
 {-# LANGUAGE OverloadedStrings #-}
+
 module FuncTorrent.Peer
-    (Peer(..),
+    (PieceMap,
      handlePeerMsgs
     ) where
 
-import Prelude hiding (lookup, concat, replicate, splitAt, writeFile, take)
+import Prelude hiding (lookup, concat, replicate, splitAt, take, drop)
 
-import System.IO (Handle, BufferMode(..), IOMode(..), SeekMode(..), withFile, hSeek, hSetBuffering)
-import Data.ByteString (ByteString, pack, unpack, concat, hGet, hPut, singleton, writeFile, take, empty)
-import Data.ByteString.Lazy (fromStrict, fromChunks, toStrict)
-import qualified Data.ByteString.Char8 as BC (replicate, pack, length)
-import Network (connectTo, PortID(..))
-import Data.Binary (Binary(..), decode, encode)
-import Data.Binary.Put (putWord32be, putWord16be, putWord8)
-import Data.Binary.Get (getWord32be, getWord16be, getWord8, runGet)
-import Control.Monad (replicateM, liftM, forM)
-import Control.Applicative ((<$>), liftA3)
+import Control.Monad.State
+import Data.ByteString (ByteString, unpack, concat, hGet, hPut, take, drop, empty)
 import Data.Bits
 import Data.Word (Word8)
-import Data.Map (Map, fromList, toList, (!), mapWithKey, adjust)
-import qualified Crypto.Hash.SHA1 as SHA1 (hash)
-
-import FuncTorrent.Metainfo (Info(..), Metainfo(..))
-import FuncTorrent.Utils (splitN, splitNum)
-
-type ID = String
-type IP = String
-type Port = Integer
-
--- PeerState is a misnomer
-data PeerState = PeerState { handle :: Handle
-                           , peer :: Peer
-                           , meChoking :: Bool
-                           , meInterested :: Bool
-                           , heChoking :: Bool
-                           , heInterested :: Bool}
-
-data PieceDlState = Pending
-                  | InProgress
-                  | Have
-                  deriving (Show, Eq)
-
--- todo - map with index to a new data structure (peers who have that piece amd state)
-data PieceData = PieceData { peers :: [Peer]        -- ^ list of peers who have this piece
-                           , state :: PieceDlState  -- ^ state of the piece from download perspective.
-                           , hash  :: ByteString    -- ^ piece hash
-                           , len :: Integer }       -- ^ piece length
-
--- which piece is with which peers
-type PieceMap = Map Integer PieceData
-
--- | Peer is a PeerID, IP address, port tuple
-data Peer = Peer ID IP Port
-          deriving (Show, Eq)
+import Data.Map ((!), adjust)
+import Network (connectTo, PortID(..))
+import System.IO (Handle, BufferMode(..), hSetBuffering, hClose)
 
-data PeerMsg = KeepAliveMsg
-             | ChokeMsg
-             | UnChokeMsg
-             | InterestedMsg
-             | NotInterestedMsg
-             | HaveMsg Integer
-             | BitFieldMsg ByteString
-             | RequestMsg Integer Integer Integer
-             | PieceMsg Integer Integer ByteString
-             | CancelMsg Integer Integer Integer
-             | PortMsg Port
-             deriving (Show)
+import FuncTorrent.Metainfo (Metainfo(..))
+import FuncTorrent.PeerMsgs (Peer(..), PeerMsg(..), sendMsg, getMsg, genHandshakeMsg)
+import FuncTorrent.Utils (splitNum, verifyHash)
+import FuncTorrent.PieceManager (PieceDlState(..), PieceData(..), PieceMap, pickPiece, updatePieceAvailability)
+import qualified FuncTorrent.FileSystem as FS (MsgChannel, writePieceToDisk)
 
--- Make the initial Piece map, with the assumption that no peer has the
--- piece and that every piece is pending download.
-mkPieceMap :: Integer -> ByteString -> [Integer] -> PieceMap
-mkPieceMap numPieces pieceHash pLengths = fromList kvs
-  where kvs = [(i, PieceData { peers = []
-                             , state = Pending
-                             , hash = h
-                             , len = pLen })
-              | (i, h, pLen) <- zip3 [0..numPieces] hashes pLengths]
-        hashes = splitN (fromIntegral numPieces) pieceHash
+data PState = PState { handle :: Handle
+                     , peer :: Peer
+                     , meChoking :: Bool
+                     , meInterested :: Bool
+                     , heChoking :: Bool
+                     , heInterested :: Bool}
 
 havePiece :: PieceMap -> Integer -> Bool
 havePiece pm index =
-  state (pm ! index) == Have
+  dlstate (pm ! index) == Have
 
-genHandShakeMsg :: ByteString -> String -> ByteString
-genHandShakeMsg infoHash peer_id = concat [pstrlen, pstr, reserved, infoHash, peerID]
-  where pstrlen = singleton 19
-        pstr = BC.pack "BitTorrent protocol"
-        reserved = BC.replicate 8 '\0'
-        peerID = BC.pack peer_id
-
-handShake :: Peer -> ByteString -> String -> IO Handle
-handShake peer@(Peer _ ip port) infoHash peerid = do
-  let hs = genHandShakeMsg infoHash peerid
+connectToPeer :: Peer -> IO Handle
+connectToPeer (Peer ip port) = do
   h <- connectTo ip (PortNumber (fromIntegral port))
   hSetBuffering h LineBuffering
-  hPut h hs
-  putStrLn $ "--> handhake to peer: " ++ show peer
-  _ <- hGet h (length (unpack hs))
-  putStrLn $ "<-- handshake from peer: " ++ show peer
   return h
 
-instance Binary PeerMsg where
-  put msg = case msg of
-             KeepAliveMsg -> putWord32be 0
-             ChokeMsg -> do putWord32be 1
-                            putWord8 0
-             UnChokeMsg -> do putWord32be 1
-                              putWord8 1
-             InterestedMsg -> do putWord32be 1
-                                 putWord8 2
-             NotInterestedMsg -> do putWord32be 1
-                                    putWord8 3
-             HaveMsg i -> do putWord32be 5
-                             putWord8 4
-                             putWord32be (fromIntegral i)
-             BitFieldMsg bf -> do putWord32be $ fromIntegral (1 + bfListLen)
-                                  putWord8 5
-                                  mapM_ putWord8 bfList
-                                    where bfList = unpack bf
-                                          bfListLen = length bfList
-             RequestMsg i o l -> do putWord32be 13
-                                    putWord8 6
-                                    putWord32be (fromIntegral i)
-                                    putWord32be (fromIntegral o)
-                                    putWord32be (fromIntegral l)
-             PieceMsg i o b -> do putWord32be $ fromIntegral (9 + blocklen)
-                                  putWord8 7
-                                  putWord32be (fromIntegral i)
-                                  putWord32be (fromIntegral o)
-                                  mapM_ putWord8 blockList
-                                    where blockList = unpack b
-                                          blocklen = length blockList
-             CancelMsg i o l -> do putWord32be 13
-                                   putWord8 8
-                                   putWord32be (fromIntegral i)
-                                   putWord32be (fromIntegral o)
-                                   putWord32be (fromIntegral l)
-             PortMsg p -> do putWord32be 3
-                             putWord8 9
-                             putWord16be (fromIntegral p)
-  get = do
-    l <- getWord32be
-    msgid <- getWord8
-    case msgid of
-     0 -> return ChokeMsg
-     1 -> return UnChokeMsg
-     2 -> return InterestedMsg
-     3 -> return NotInterestedMsg
-     4 -> liftM (HaveMsg . fromIntegral) getWord32be
-     5 -> liftM (BitFieldMsg . pack) (replicateM (fromIntegral l - 1) getWord8)
-     6 -> liftA3 RequestMsg getInteger getInteger getInteger
-       where getInteger = fromIntegral <$> getWord32be
-     7 -> liftA3 PieceMsg getInteger getInteger (pack  <$> replicateM (fromIntegral l - 9) getWord8)
-       where getInteger = fromIntegral <$> getWord32be
-     8 -> liftA3 CancelMsg getInteger getInteger getInteger
-       where getInteger = fromIntegral <$> getWord32be
-     9 -> liftM (PortMsg . fromIntegral) getWord16be
-     _ -> error ("unknown message ID: " ++ show msgid)
-
-getMsg :: Handle -> IO PeerMsg
-getMsg h = do
-  lBS <- hGet h 4
-  let l = bsToInt lBS
-  if l == 0
-    then return KeepAliveMsg
+doHandshake :: Bool -> Handle -> Peer -> ByteString -> String -> IO ()
+doHandshake True h p infohash peerid = do
+  let hs = genHandshakeMsg infohash peerid
+  hPut h hs
+  putStrLn $ "--> handhake to peer: " ++ show p
+  _ <- hGet h (length (unpack hs))
+  putStrLn $ "<-- handshake from peer: " ++ show p
+  return ()
+doHandshake False h p infohash peerid = do
+  let hs = genHandshakeMsg infohash peerid
+  putStrLn "waiting for a handshake"
+  hsMsg <- hGet h (length (unpack hs))
+  putStrLn $ "<-- handshake from peer: " ++ show p
+  let rxInfoHash = take 20 $ drop 28 hsMsg
+  if rxInfoHash /= infohash
+    then do
+    putStrLn "infoHashes does not match"
+    hClose h
+    return ()
     else do
-    msg <- hGet h l
-    return $ decode $ fromStrict $ concat [lBS, msg]
-
-sendMsg :: Handle -> PeerMsg -> IO ()
-sendMsg h msg =
-  let bsMsg = toStrict $ encode msg
-  in
-   hPut h bsMsg
-
-bsToInt :: ByteString -> Int
-bsToInt x = fromIntegral (runGet getWord32be (fromChunks (return x)))
+    _ <- hPut h hs
+    putStrLn $ "--> handhake to peer: " ++ show p
+    return ()
 
 bitfieldToList :: [Word8] -> [Integer]
 bitfieldToList bs = go bs 0
@@ -185,117 +89,114 @@ bitfieldToList bs = go bs 0
           in
            setBits ++ go bs' (pos + 1)
 
-createDummyFile :: FilePath -> Int -> IO ()
-createDummyFile path size =
-  writeFile path (BC.replicate size '\0')
-
--- write into a file at a specific offet
-writeFileAtOffset :: FilePath -> Integer -> ByteString -> IO ()
-writeFileAtOffset path offset block =
-  withFile path ReadWriteMode $ (\h -> do
-                                 _ <- hSeek h AbsoluteSeek offset
-                                 hPut h block)
-
--- recvMsg :: Peer -> Handle -> Msg
-msgLoop :: PeerState -> PieceMap -> IO ()
-msgLoop pState pieceStatus | meInterested pState == False &&
-                            heChoking pState == True = do
-                              -- if me NOT Interested and she is Choking, tell her that
-                              -- I am interested.
-                              let h = handle pState
-                              sendMsg h InterestedMsg
-                              putStrLn $ "--> InterestedMsg to peer: " ++ show (peer pState)
-                              msgLoop (pState { meInterested = True }) pieceStatus
-                          | meInterested pState == True &&
-                            heChoking pState == False =
-                              -- if me Interested and she not Choking, send her a request
-                              -- for a piece.
-                              case pickPiece pieceStatus of
-                               Nothing -> putStrLn "Nothing to download"
-                               Just workPiece -> do
-                                 let pLen = len (pieceStatus ! workPiece)
-                                 pBS <- downloadPiece (handle pState) workPiece pLen
-                                 -- if not $ verifyHash pBS (hash (pieceStatus ! workPiece))
-                                 --  then
-                                 --  putStrLn $ "Hash mismatch: " ++ show (hash (pieceStatus ! workPiece)) ++ " vs " ++ show (take 20 (SHA1.hash pBS))
-                                 --  else do
-                                 writeFileAtOffset "/tmp/download.file" (workPiece * pLen) pBS
-                                 msgLoop pState (adjust (\pieceData -> pieceData { state = Have }) workPiece pieceStatus)
-                          | otherwise = do
-                              msg <- getMsg (handle pState)
-                              putStrLn $ "<-- " ++ show msg ++ "from peer: " ++ show (peer pState)
-                              case msg of
-                               KeepAliveMsg -> do
-                                 sendMsg (handle pState) KeepAliveMsg
-                                 putStrLn $ "--> " ++ "KeepAliveMsg to peer: " ++ show (peer pState)
-                                 msgLoop pState pieceStatus
-                               BitFieldMsg bss -> do
-                                 let pieceList = bitfieldToList (unpack bss)
-                                     pieceStatus' = updatePieceAvailability pieceStatus (peer pState) pieceList
-                                 putStrLn $ show (length pieceList) ++ " Pieces"
-                                 -- for each pieceIndex in pieceList, make an entry in the pieceStatus
-                                 -- map with pieceIndex as the key and modify the value to add the peer.
-                                 -- download each of the piece in order
-                                 msgLoop pState pieceStatus'
-                               UnChokeMsg -> do
-                                 msgLoop (pState { heChoking = False }) pieceStatus
-                               _ -> do
-                                 msgLoop pState pieceStatus
-
--- simple algorithm to pick piece.
--- pick the first piece from 0 that is not downloaded yet.
-pickPiece :: PieceMap -> Maybe Integer
-pickPiece m =
-  let pieceList = toList m
-      allPending = filter (\(_, v) -> state v == Pending) pieceList
-  in
-   case allPending of
-    [] -> Nothing
-    ((i, _):_) -> Just i
+-- helper functions to manipulate PeerState
+toPeerState :: Handle
+            -> Peer
+            -> Bool  -- ^ meChoking
+            -> Bool  -- ^ meInterested
+            -> Bool  -- ^ heChoking
+            -> Bool  -- ^ heInterested
+            -> PState
+toPeerState h p meCh meIn heCh heIn =
+  PState { handle = h
+         , peer = p
+         , heChoking = heCh
+         , heInterested = heIn
+         , meChoking = meCh
+         , meInterested = meIn }
+
+handlePeerMsgs :: Peer -> String -> Metainfo -> PieceMap -> Bool -> FS.MsgChannel -> IO ()
+handlePeerMsgs p peerId m pieceMap isClient c = do
+  h <- connectToPeer p
+  doHandshake isClient h p (infoHash m) peerId
+  let pstate = toPeerState h p False False True True
+  _ <- runStateT (msgLoop pieceMap c) pstate
+  return ()
+
+msgLoop :: PieceMap -> FS.MsgChannel -> StateT PState IO ()
+msgLoop pieceStatus msgchannel = do
+  h <- gets handle
+  st <- get
+  case st of
+    PState { meInterested = False, heChoking = True } -> do
+      liftIO $ sendMsg h InterestedMsg
+      gets peer >>= (\p -> liftIO $ putStrLn $ "--> InterestedMsg to peer: " ++ show p)
+      modify (\st' -> st' { meInterested = True })
+      msgLoop pieceStatus msgchannel
+    PState { meInterested = True, heChoking = False } ->
+      case pickPiece pieceStatus of
+        Nothing -> liftIO $ putStrLn "Nothing to download"
+        Just workPiece -> do
+          let pLen = len (pieceStatus ! workPiece)
+          liftIO $ putStrLn $ "piece length = " ++ show pLen
+          pBS <- liftIO $ downloadPiece h workPiece pLen
+          if not $ verifyHash pBS (hash (pieceStatus ! workPiece))
+            then
+            liftIO $ putStrLn "Hash mismatch"
+            else do
+            liftIO $ putStrLn $ "Write piece: " ++ show workPiece
+            liftIO $ FS.writePieceToDisk msgchannel workPiece pBS
+            msgLoop (adjust (\pieceData -> pieceData { dlstate = Have }) workPiece pieceStatus) msgchannel
+    _ -> do
+      msg <- liftIO $ getMsg h
+      gets peer >>= (\p -> liftIO $ putStrLn $ "<-- " ++ show msg ++ " from peer: " ++ show p)
+      case msg of
+        KeepAliveMsg -> do
+          liftIO $ sendMsg h KeepAliveMsg
+          gets peer >>= (\p -> liftIO $ putStrLn $ "--> " ++ "KeepAliveMsg to peer: " ++ show p)
+          msgLoop pieceStatus msgchannel
+        BitFieldMsg bss -> do
+          p <- gets peer
+          let pieceList = bitfieldToList (unpack bss)
+              pieceStatus' = updatePieceAvailability pieceStatus p pieceList
+          liftIO $ putStrLn $ show (length pieceList) ++ " Pieces"
+          -- for each pieceIndex in pieceList, make an entry in the pieceStatus
+          -- map with pieceIndex as the key and modify the value to add the peer.
+          -- download each of the piece in order
+          msgLoop pieceStatus' msgchannel
+        UnChokeMsg -> do
+          modify (\st' -> st' {heChoking = False })
+          msgLoop pieceStatus msgchannel
+        ChokeMsg -> do
+          modify (\st' -> st' {heChoking = True })
+          msgLoop pieceStatus msgchannel
+        InterestedMsg -> do
+          modify (\st' -> st' {heInterested = True})
+          msgLoop pieceStatus msgchannel
+        NotInterestedMsg -> do
+          modify (\st' -> st' {heInterested = False})
+          msgLoop pieceStatus msgchannel
+        CancelMsg _ _ _ -> -- check if valid index, begin, length
+          msgLoop pieceStatus msgchannel
+        PortMsg _ ->
+          msgLoop pieceStatus msgchannel
+        HaveMsg idx -> do
+          p <- gets peer
+          let pieceStatus' = updatePieceAvailability pieceStatus p [idx]
+          msgLoop pieceStatus' msgchannel
+        _ -> do
+          liftIO $ putStrLn $ ".. not doing anything with the msg"
+          msgLoop pieceStatus msgchannel
+        -- No need to handle PieceMsg and RequestMsg here.
 
-updatePieceAvailability :: PieceMap -> Peer -> [Integer] -> PieceMap
-updatePieceAvailability pieceStatus p pieceList =
-  mapWithKey (\k pd -> if k `elem` pieceList
-                       then (pd { peers = p : (peers pd) })
-                       else pd) pieceStatus
 
-handlePeerMsgs :: Peer -> Metainfo -> String -> IO ()
-handlePeerMsgs p m peerId = do
-  h <- handShake p (infoHash m) peerId
-  let state = PeerState { handle = h
-                        , peer = p
-                        , heInterested = False
-                        , heChoking = True
-                        , meInterested = False
-                        , meChoking = True }
-      pieceHash = pieces (info m)
-      numPieces = (toInteger . (`quot` 20) . BC.length) pieceHash
-      pLen = pieceLength (info m)
-      fileLen = lengthInBytes (info m)
-      pieceStatus = mkPieceMap numPieces pieceHash (splitNum fileLen pLen)
-  createDummyFile "/tmp/download.file" (fromIntegral fileLen)
-  msgLoop state pieceStatus
-  
 downloadPiece :: Handle -> Integer -> Integer -> IO ByteString
 downloadPiece h index pieceLength = do
   let chunks = splitNum pieceLength 16384
-  liftM concat $ forM (zip [0..] chunks) (\(i, pLen) -> do
-                                             sendMsg h (RequestMsg index (i*pLen) pLen)
-                                             putStrLn $ "--> " ++ "RequestMsg for Piece "
-                                               ++ (show index) ++ ", part: " ++ show i ++ " of length: "
-                                               ++ show pLen
-                                             msg <- getMsg h
-                                             case msg of
-                                              PieceMsg index begin block -> do
-                                                putStrLn $ " <-- PieceMsg for Piece: "
-                                                  ++ show index
-                                                  ++ ", offset: "
-                                                  ++ show begin
-                                                return block
-                                              _ -> do
-                                                putStrLn "ignoring irrelevant msg"
-                                                return empty)
+  concat `liftM` forM (zip [0..] chunks) (\(i, pLen) -> do
+                                              sendMsg h (RequestMsg index (i*pLen) pLen)
+                                              putStrLn $ "--> " ++ "RequestMsg for Piece "
+                                                ++ show index ++ ", part: " ++ show i ++ " of length: "
+                                                ++ show pLen
+                                              msg <- getMsg h
+                                              case msg of
+                                                PieceMsg index begin block -> do
+                                                  putStrLn $ " <-- PieceMsg for Piece: "
+                                                    ++ show index
+                                                    ++ ", offset: "
+                                                    ++ show begin
+                                                  return block
+                                                _ -> do
+                                                  putStrLn $ "ignoring irrelevant msg: " ++ show msg
+                                                  return empty)
 
-verifyHash :: ByteString -> ByteString -> Bool
-verifyHash bs pieceHash =
-  take 20 (SHA1.hash bs) == pieceHash