a4c637bbb7e8220431311782e2749ac2f35ce365
[folly.git] / folly / io / async / AsyncSocket.h
1 /*
2  * Copyright 2017 Facebook, Inc.
3  *
4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
5  * you may not use this file except in compliance with the License.
6  * You may obtain a copy of the License at
7  *
8  *   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
9  *
10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
13  * See the License for the specific language governing permissions and
14  * limitations under the License.
15  */
16
17 #pragma once
18
19 #include <folly/Optional.h>
20 #include <folly/SocketAddress.h>
21 #include <folly/detail/SocketFastOpen.h>
22 #include <folly/io/IOBuf.h>
23 #include <folly/io/ShutdownSocketSet.h>
24 #include <folly/io/async/AsyncSocketException.h>
25 #include <folly/io/async/AsyncTimeout.h>
26 #include <folly/io/async/AsyncTransport.h>
27 #include <folly/io/async/DelayedDestruction.h>
28 #include <folly/io/async/EventHandler.h>
29 #include <folly/portability/Sockets.h>
30
31 #include <sys/types.h>
32
33 #include <chrono>
34 #include <map>
35 #include <memory>
36
37 namespace folly {
38
39 /**
40  * A class for performing asynchronous I/O on a socket.
41  *
42  * AsyncSocket allows users to asynchronously wait for data on a socket, and
43  * to asynchronously send data.
44  *
45  * The APIs for reading and writing are intentionally asymmetric.  Waiting for
46  * data to read is a persistent API: a callback is installed, and is notified
47  * whenever new data is available.  It continues to be notified of new events
48  * until it is uninstalled.
49  *
50  * AsyncSocket does not provide read timeout functionality, because it
51  * typically cannot determine when the timeout should be active.  Generally, a
52  * timeout should only be enabled when processing is blocked waiting on data
53  * from the remote endpoint.  For server sockets, the timeout should not be
54  * active if the server is currently processing one or more outstanding
55  * requests for this socket.  For client sockets, the timeout should not be
56  * active if there are no requests pending on the socket.  Additionally, if a
57  * client has multiple pending requests, it will ususally want a separate
58  * timeout for each request, rather than a single read timeout.
59  *
60  * The write API is fairly intuitive: a user can request to send a block of
61  * data, and a callback will be informed once the entire block has been
62  * transferred to the kernel, or on error.  AsyncSocket does provide a send
63  * timeout, since most callers want to give up if the remote end stops
64  * responding and no further progress can be made sending the data.
65  */
66
67 #if defined __linux__ && !defined SO_NO_TRANSPARENT_TLS
68 #define SO_NO_TRANSPARENT_TLS 200
69 #endif
70
71 #if defined __linux__ && !defined SO_NO_TSOCKS
72 #define SO_NO_TSOCKS 201
73 #endif
74
75 #ifdef _MSC_VER
76 // We do a dynamic_cast on this, in
77 // AsyncTransportWrapper::getUnderlyingTransport so be safe and
78 // force displacements for it. See:
79 // https://msdn.microsoft.com/en-us/library/7sf3txa8.aspx
80 #pragma vtordisp(push, 2)
81 #endif
82 class AsyncSocket : virtual public AsyncTransportWrapper {
83  public:
84   typedef std::unique_ptr<AsyncSocket, Destructor> UniquePtr;
85
86   class ConnectCallback {
87    public:
88     virtual ~ConnectCallback() = default;
89
90     /**
91      * connectSuccess() will be invoked when the connection has been
92      * successfully established.
93      */
94     virtual void connectSuccess() noexcept = 0;
95
96     /**
97      * connectErr() will be invoked if the connection attempt fails.
98      *
99      * @param ex        An exception describing the error that occurred.
100      */
101     virtual void connectErr(const AsyncSocketException& ex)
102       noexcept = 0;
103   };
104
105   class EvbChangeCallback {
106    public:
107     virtual ~EvbChangeCallback() = default;
108
109     // Called when the socket has been attached to a new EVB
110     // and is called from within that EVB thread
111     virtual void evbAttached(AsyncSocket* socket) = 0;
112
113     // Called when the socket is detached from an EVB and
114     // is called from the EVB thread being detached
115     virtual void evbDetached(AsyncSocket* socket) = 0;
116   };
117
118   /**
119    * This interface is implemented only for platforms supporting
120    * per-socket error queues.
121    */
122   class ErrMessageCallback {
123    public:
124     virtual ~ErrMessageCallback() = default;
125
126     /**
127      * errMessage() will be invoked when kernel puts a message to
128      * the error queue associated with the socket.
129      *
130      * @param cmsg      Reference to cmsghdr structure describing
131      *                  a message read from error queue associated
132      *                  with the socket.
133      */
134     virtual void
135     errMessage(const cmsghdr& cmsg) noexcept = 0;
136
137     /**
138      * errMessageError() will be invoked if an error occurs reading a message
139      * from the socket error stream.
140      *
141      * @param ex        An exception describing the error that occurred.
142      */
143     virtual void errMessageError(const AsyncSocketException& ex) noexcept = 0;
144   };
145
146   class SendMsgParamsCallback {
147    public:
148     virtual ~SendMsgParamsCallback() = default;
149
150     /**
151      * getFlags() will be invoked to retrieve the desired flags to be passed
152      * to ::sendmsg() system call. This method was intentionally declared
153      * non-virtual, so there is no way to override it. Instead feel free to
154      * override getFlagsImpl(flags, defaultFlags) method instead, and enjoy
155      * the convenience of defaultFlags passed there.
156      *
157      * @param flags     Write flags requested for the given write operation
158      */
159     int getFlags(folly::WriteFlags flags, bool zeroCopyEnabled) noexcept {
160       return getFlagsImpl(flags, getDefaultFlags(flags, zeroCopyEnabled));
161     }
162
163     /**
164      * getAncillaryData() will be invoked to initialize ancillary data
165      * buffer referred by "msg_control" field of msghdr structure passed to
166      * ::sendmsg() system call. The function assumes that the size of buffer
167      * is not smaller than the value returned by getAncillaryDataSize() method
168      * for the same combination of flags.
169      *
170      * @param flags     Write flags requested for the given write operation
171      * @param data      Pointer to ancillary data buffer to initialize.
172      */
173     virtual void getAncillaryData(
174       folly::WriteFlags /*flags*/,
175       void* /*data*/) noexcept {}
176
177     /**
178      * getAncillaryDataSize() will be invoked to retrieve the size of
179      * ancillary data buffer which should be passed to ::sendmsg() system call
180      *
181      * @param flags     Write flags requested for the given write operation
182      */
183     virtual uint32_t getAncillaryDataSize(folly::WriteFlags /*flags*/)
184         noexcept {
185       return 0;
186     }
187
188     static const size_t maxAncillaryDataSize{0x5000};
189
190    private:
191     /**
192      * getFlagsImpl() will be invoked by getFlags(folly::WriteFlags flags)
193      * method to retrieve the flags to be passed to ::sendmsg() system call.
194      * SendMsgParamsCallback::getFlags() is calling this method, and returns
195      * its results directly to the caller in AsyncSocket.
196      * Classes inheriting from SendMsgParamsCallback are welcome to override
197      * this method to force SendMsgParamsCallback to return its own set
198      * of flags.
199      *
200      * @param flags        Write flags requested for the given write operation
201      * @param defaultflags A set of message flags returned by getDefaultFlags()
202      *                     method for the given "flags" mask.
203      */
204     virtual int getFlagsImpl(folly::WriteFlags /*flags*/, int defaultFlags) {
205       return defaultFlags;
206     }
207
208     /**
209      * getDefaultFlags() will be invoked by  getFlags(folly::WriteFlags flags)
210      * to retrieve the default set of flags, and pass them to getFlagsImpl(...)
211      *
212      * @param flags     Write flags requested for the given write operation
213      */
214     int getDefaultFlags(folly::WriteFlags flags, bool zeroCopyEnabled) noexcept;
215   };
216
217   explicit AsyncSocket();
218   /**
219    * Create a new unconnected AsyncSocket.
220    *
221    * connect() must later be called on this socket to establish a connection.
222    */
223   explicit AsyncSocket(EventBase* evb);
224
225   void setShutdownSocketSet(const std::weak_ptr<ShutdownSocketSet>& wSS);
226
227   /**
228    * Create a new AsyncSocket and begin the connection process.
229    *
230    * @param evb             EventBase that will manage this socket.
231    * @param address         The address to connect to.
232    * @param connectTimeout  Optional timeout in milliseconds for the connection
233    *                        attempt.
234    */
235   AsyncSocket(EventBase* evb,
236                const folly::SocketAddress& address,
237                uint32_t connectTimeout = 0);
238
239   /**
240    * Create a new AsyncSocket and begin the connection process.
241    *
242    * @param evb             EventBase that will manage this socket.
243    * @param ip              IP address to connect to (dotted-quad).
244    * @param port            Destination port in host byte order.
245    * @param connectTimeout  Optional timeout in milliseconds for the connection
246    *                        attempt.
247    */
248   AsyncSocket(EventBase* evb,
249                const std::string& ip,
250                uint16_t port,
251                uint32_t connectTimeout = 0);
252
253   /**
254    * Create a AsyncSocket from an already connected socket file descriptor.
255    *
256    * Note that while AsyncSocket enables TCP_NODELAY for sockets it creates
257    * when connecting, it does not change the socket options when given an
258    * existing file descriptor.  If callers want TCP_NODELAY enabled when using
259    * this version of the constructor, they need to explicitly call
260    * setNoDelay(true) after the constructor returns.
261    *
262    * @param evb EventBase that will manage this socket.
263    * @param fd  File descriptor to take over (should be a connected socket).
264    */
265   AsyncSocket(EventBase* evb, int fd);
266
267   /**
268    * Create an AsyncSocket from a different, already connected AsyncSocket.
269    *
270    * Similar to AsyncSocket(evb, fd) when fd was previously owned by an
271    * AsyncSocket.
272    */
273   explicit AsyncSocket(AsyncSocket::UniquePtr);
274
275   /**
276    * Helper function to create a shared_ptr<AsyncSocket>.
277    *
278    * This passes in the correct destructor object, since AsyncSocket's
279    * destructor is protected and cannot be invoked directly.
280    */
281   static std::shared_ptr<AsyncSocket> newSocket(EventBase* evb) {
282     return std::shared_ptr<AsyncSocket>(new AsyncSocket(evb),
283                                            Destructor());
284   }
285
286   /**
287    * Helper function to create a shared_ptr<AsyncSocket>.
288    */
289   static std::shared_ptr<AsyncSocket> newSocket(
290       EventBase* evb,
291       const folly::SocketAddress& address,
292       uint32_t connectTimeout = 0) {
293     return std::shared_ptr<AsyncSocket>(
294         new AsyncSocket(evb, address, connectTimeout),
295         Destructor());
296   }
297
298   /**
299    * Helper function to create a shared_ptr<AsyncSocket>.
300    */
301   static std::shared_ptr<AsyncSocket> newSocket(
302       EventBase* evb,
303       const std::string& ip,
304       uint16_t port,
305       uint32_t connectTimeout = 0) {
306     return std::shared_ptr<AsyncSocket>(
307         new AsyncSocket(evb, ip, port, connectTimeout),
308         Destructor());
309   }
310
311   /**
312    * Helper function to create a shared_ptr<AsyncSocket>.
313    */
314   static std::shared_ptr<AsyncSocket> newSocket(EventBase* evb, int fd) {
315     return std::shared_ptr<AsyncSocket>(new AsyncSocket(evb, fd),
316                                            Destructor());
317   }
318
319   /**
320    * Destroy the socket.
321    *
322    * AsyncSocket::destroy() must be called to destroy the socket.
323    * The normal destructor is private, and should not be invoked directly.
324    * This prevents callers from deleting a AsyncSocket while it is invoking a
325    * callback.
326    */
327   void destroy() override;
328
329   /**
330    * Get the EventBase used by this socket.
331    */
332   EventBase* getEventBase() const override {
333     return eventBase_;
334   }
335
336   /**
337    * Get the file descriptor used by the AsyncSocket.
338    */
339   virtual int getFd() const {
340     return fd_;
341   }
342
343   /**
344    * Extract the file descriptor from the AsyncSocket.
345    *
346    * This will immediately cause any installed callbacks to be invoked with an
347    * error.  The AsyncSocket may no longer be used after the file descriptor
348    * has been extracted.
349    *
350    * This method should be used with care as the resulting fd is not guaranteed
351    * to perfectly reflect the state of the AsyncSocket (security state,
352    * pre-received data, etc.).
353    *
354    * Returns the file descriptor.  The caller assumes ownership of the
355    * descriptor, and it will not be closed when the AsyncSocket is destroyed.
356    */
357   virtual int detachFd();
358
359   /**
360    * Uniquely identifies a handle to a socket option value. Each
361    * combination of level and option name corresponds to one socket
362    * option value.
363    */
364   class OptionKey {
365    public:
366     bool operator<(const OptionKey& other) const {
367       if (level == other.level) {
368         return optname < other.optname;
369       }
370       return level < other.level;
371     }
372     int apply(int fd, int val) const {
373       return setsockopt(fd, level, optname, &val, sizeof(val));
374     }
375     int level;
376     int optname;
377   };
378
379   // Maps from a socket option key to its value
380   typedef std::map<OptionKey, int> OptionMap;
381
382   static const OptionMap emptyOptionMap;
383   static const folly::SocketAddress& anyAddress();
384
385   /**
386    * Initiate a connection.
387    *
388    * @param callback  The callback to inform when the connection attempt
389    *                  completes.
390    * @param address   The address to connect to.
391    * @param timeout   A timeout value, in milliseconds.  If the connection
392    *                  does not succeed within this period,
393    *                  callback->connectError() will be invoked.
394    */
395   virtual void connect(
396       ConnectCallback* callback,
397       const folly::SocketAddress& address,
398       int timeout = 0,
399       const OptionMap& options = emptyOptionMap,
400       const folly::SocketAddress& bindAddr = anyAddress()) noexcept;
401
402   void connect(
403       ConnectCallback* callback,
404       const std::string& ip,
405       uint16_t port,
406       int timeout = 0,
407       const OptionMap& options = emptyOptionMap) noexcept;
408
409   /**
410    * If a connect request is in-flight, cancels it and closes the socket
411    * immediately. Otherwise, this is a no-op.
412    *
413    * This does not invoke any connection related callbacks. Call this to
414    * prevent any connect callback while cleaning up, etc.
415    */
416   void cancelConnect();
417
418   /**
419    * Set the send timeout.
420    *
421    * If write requests do not make any progress for more than the specified
422    * number of milliseconds, fail all pending writes and close the socket.
423    *
424    * If write requests are currently pending when setSendTimeout() is called,
425    * the timeout interval is immediately restarted using the new value.
426    *
427    * (See the comments for AsyncSocket for an explanation of why AsyncSocket
428    * provides setSendTimeout() but not setRecvTimeout().)
429    *
430    * @param milliseconds  The timeout duration, in milliseconds.  If 0, no
431    *                      timeout will be used.
432    */
433   void setSendTimeout(uint32_t milliseconds) override;
434
435   /**
436    * Get the send timeout.
437    *
438    * @return Returns the current send timeout, in milliseconds.  A return value
439    *         of 0 indicates that no timeout is set.
440    */
441   uint32_t getSendTimeout() const override {
442     return sendTimeout_;
443   }
444
445   /**
446    * Set the maximum number of reads to execute from the underlying
447    * socket each time the EventBase detects that new ingress data is
448    * available. The default is unlimited, but callers can use this method
449    * to limit the amount of data read from the socket per event loop
450    * iteration.
451    *
452    * @param maxReads  Maximum number of reads per data-available event;
453    *                  a value of zero means unlimited.
454    */
455   void setMaxReadsPerEvent(uint16_t maxReads) {
456     maxReadsPerEvent_ = maxReads;
457   }
458
459   /**
460    * Get the maximum number of reads this object will execute from
461    * the underlying socket each time the EventBase detects that new
462    * ingress data is available.
463    *
464    * @returns Maximum number of reads per data-available event; a value
465    *          of zero means unlimited.
466    */
467   uint16_t getMaxReadsPerEvent() const {
468     return maxReadsPerEvent_;
469   }
470
471   /**
472    * Set a pointer to ErrMessageCallback implementation which will be
473    * receiving notifications for messages posted to the error queue
474    * associated with the socket.
475    * ErrMessageCallback is implemented only for platforms with
476    * per-socket error message queus support (recvmsg() system call must
477    * )
478    *
479    */
480   virtual void setErrMessageCB(ErrMessageCallback* callback);
481
482   /**
483    * Get a pointer to ErrMessageCallback implementation currently
484    * registered with this socket.
485    *
486    */
487   virtual ErrMessageCallback* getErrMessageCallback() const;
488
489   /**
490    * Set a pointer to SendMsgParamsCallback implementation which
491    * will be used to form ::sendmsg() system call parameters
492    *
493    */
494   virtual void setSendMsgParamCB(SendMsgParamsCallback* callback);
495
496   /**
497    * Get a pointer to SendMsgParamsCallback implementation currently
498    * registered with this socket.
499    *
500    */
501   virtual SendMsgParamsCallback* getSendMsgParamsCB() const;
502
503   // Read and write methods
504   void setReadCB(ReadCallback* callback) override;
505   ReadCallback* getReadCallback() const override;
506
507   static const size_t kDefaultZeroCopyThreshold = 32768; // 32KB
508
509   bool setZeroCopy(bool enable);
510   bool getZeroCopy() const {
511     return zeroCopyEnabled_;
512   }
513
514   void setZeroCopyWriteChainThreshold(size_t threshold);
515   size_t getZeroCopyWriteChainThreshold() const {
516     return zeroCopyWriteChainThreshold_;
517   }
518
519   bool isZeroCopyMsg(const cmsghdr& cmsg) const;
520   void processZeroCopyMsg(const cmsghdr& cmsg);
521
522   void write(WriteCallback* callback, const void* buf, size_t bytes,
523              WriteFlags flags = WriteFlags::NONE) override;
524   void writev(WriteCallback* callback, const iovec* vec, size_t count,
525               WriteFlags flags = WriteFlags::NONE) override;
526   void writeChain(WriteCallback* callback,
527                   std::unique_ptr<folly::IOBuf>&& buf,
528                   WriteFlags flags = WriteFlags::NONE) override;
529
530   class WriteRequest;
531   virtual void writeRequest(WriteRequest* req);
532   void writeRequestReady() {
533     handleWrite();
534   }
535
536   // Methods inherited from AsyncTransport
537   void close() override;
538   void closeNow() override;
539   void closeWithReset() override;
540   void shutdownWrite() override;
541   void shutdownWriteNow() override;
542
543   bool readable() const override;
544   bool writable() const override;
545   bool isPending() const override;
546   virtual bool hangup() const;
547   bool good() const override;
548   bool error() const override;
549   void attachEventBase(EventBase* eventBase) override;
550   void detachEventBase() override;
551   bool isDetachable() const override;
552
553   void getLocalAddress(
554     folly::SocketAddress* address) const override;
555   void getPeerAddress(
556     folly::SocketAddress* address) const override;
557
558   bool isEorTrackingEnabled() const override {
559     return trackEor_;
560   }
561
562   void setEorTracking(bool track) override {
563     trackEor_ = track;
564   }
565
566   bool connecting() const override {
567     return (state_ == StateEnum::CONNECTING);
568   }
569
570   virtual bool isClosedByPeer() const {
571     return (state_ == StateEnum::CLOSED &&
572             (readErr_ == READ_EOF || readErr_ == READ_ERROR));
573   }
574
575   virtual bool isClosedBySelf() const {
576     return (state_ == StateEnum::CLOSED &&
577             (readErr_ != READ_EOF && readErr_ != READ_ERROR));
578   }
579
580   size_t getAppBytesWritten() const override {
581     return appBytesWritten_;
582   }
583
584   size_t getRawBytesWritten() const override {
585     return getAppBytesWritten();
586   }
587
588   size_t getAppBytesReceived() const override {
589     return appBytesReceived_;
590   }
591
592   size_t getRawBytesReceived() const override {
593     return getAppBytesReceived();
594   }
595
596   std::chrono::nanoseconds getConnectTime() const {
597     return connectEndTime_ - connectStartTime_;
598   }
599
600   std::chrono::milliseconds getConnectTimeout() const {
601     return connectTimeout_;
602   }
603
604   bool getTFOAttempted() const {
605     return tfoAttempted_;
606   }
607
608   /**
609    * Returns whether or not the attempt to use TFO
610    * finished successfully. This does not necessarily
611    * mean TFO worked, just that trying to use TFO
612    * succeeded.
613    */
614   bool getTFOFinished() const {
615     return tfoFinished_;
616   }
617
618   /**
619    * Returns whether or not TFO attempt succeded on this
620    * connection.
621    * For servers this is pretty straightforward API and can
622    * be invoked right after the connection is accepted. This API
623    * will perform one syscall.
624    * This API is a bit tricky to use for clients, since clients
625    * only know this for sure after the SYN-ACK is returned. So it's
626    * appropriate to call this only after the first application
627    * data is read from the socket when the caller knows that
628    * the SYN has been ACKed by the server.
629    */
630   bool getTFOSucceded() const;
631
632   // Methods controlling socket options
633
634   /**
635    * Force writes to be transmitted immediately.
636    *
637    * This controls the TCP_NODELAY socket option.  When enabled, TCP segments
638    * are sent as soon as possible, even if it is not a full frame of data.
639    * When disabled, the data may be buffered briefly to try and wait for a full
640    * frame of data.
641    *
642    * By default, TCP_NODELAY is enabled for AsyncSocket objects.
643    *
644    * This method will fail if the socket is not currently open.
645    *
646    * @return Returns 0 if the TCP_NODELAY flag was successfully updated,
647    *         or a non-zero errno value on error.
648    */
649   int setNoDelay(bool noDelay);
650
651
652   /**
653    * Set the FD_CLOEXEC flag so that the socket will be closed if the program
654    * later forks and execs.
655    */
656   void setCloseOnExec();
657
658   /*
659    * Set the Flavor of Congestion Control to be used for this Socket
660    * Please check '/lib/modules/<kernel>/kernel/net/ipv4' for tcp_*.ko
661    * first to make sure the module is available for plugging in
662    * Alternatively you can choose from net.ipv4.tcp_allowed_congestion_control
663    */
664   int setCongestionFlavor(const std::string &cname);
665
666   /*
667    * Forces ACKs to be sent immediately
668    *
669    * @return Returns 0 if the TCP_QUICKACK flag was successfully updated,
670    *         or a non-zero errno value on error.
671    */
672   int setQuickAck(bool quickack);
673
674   /**
675    * Set the send bufsize
676    */
677   int setSendBufSize(size_t bufsize);
678
679   /**
680    * Set the recv bufsize
681    */
682   int setRecvBufSize(size_t bufsize);
683
684   /**
685    * Sets a specific tcp personality
686    * Available only on kernels 3.2 and greater
687    */
688   #define SO_SET_NAMESPACE        41
689   int setTCPProfile(int profd);
690
691   /**
692    * Generic API for reading a socket option.
693    *
694    * @param level     same as the "level" parameter in getsockopt().
695    * @param optname   same as the "optname" parameter in getsockopt().
696    * @param optval    pointer to the variable in which the option value should
697    *                  be returned.
698    * @param optlen    value-result argument, initially containing the size of
699    *                  the buffer pointed to by optval, and modified on return
700    *                  to indicate the actual size of the value returned.
701    * @return          same as the return value of getsockopt().
702    */
703   template <typename T>
704   int getSockOpt(int level, int optname, T* optval, socklen_t* optlen) {
705     return getsockopt(fd_, level, optname, (void*) optval, optlen);
706   }
707
708   /**
709    * Generic API for setting a socket option.
710    *
711    * @param level     same as the "level" parameter in getsockopt().
712    * @param optname   same as the "optname" parameter in getsockopt().
713    * @param optval    the option value to set.
714    * @return          same as the return value of setsockopt().
715    */
716   template <typename T>
717   int setSockOpt(int  level,  int  optname,  const T *optval) {
718     return setsockopt(fd_, level, optname, optval, sizeof(T));
719   }
720
721   /**
722    * Virtual method for reading a socket option returning integer
723    * value, which is the most typical case. Convenient for overriding
724    * and mocking.
725    *
726    * @param level     same as the "level" parameter in getsockopt().
727    * @param optname   same as the "optname" parameter in getsockopt().
728    * @param optval    same as "optval" parameter in getsockopt().
729    * @param optlen    same as "optlen" parameter in getsockopt().
730    * @return          same as the return value of getsockopt().
731    */
732   virtual int
733   getSockOptVirtual(int level, int optname, void* optval, socklen_t* optlen) {
734     return getsockopt(fd_, level, optname, optval, optlen);
735   }
736
737   /**
738    * Virtual method for setting a socket option accepting integer
739    * value, which is the most typical case. Convenient for overriding
740    * and mocking.
741    *
742    * @param level     same as the "level" parameter in setsockopt().
743    * @param optname   same as the "optname" parameter in setsockopt().
744    * @param optval    same as "optval" parameter in setsockopt().
745    * @param optlen    same as "optlen" parameter in setsockopt().
746    * @return          same as the return value of setsockopt().
747    */
748   virtual int setSockOptVirtual(
749       int level,
750       int optname,
751       void const* optval,
752       socklen_t optlen) {
753     return setsockopt(fd_, level, optname, optval, optlen);
754   }
755
756   /**
757    * Set pre-received data, to be returned to read callback before any data
758    * from the socket.
759    */
760   virtual void setPreReceivedData(std::unique_ptr<IOBuf> data) {
761     if (preReceivedData_) {
762       preReceivedData_->prependChain(std::move(data));
763     } else {
764       preReceivedData_ = std::move(data);
765     }
766   }
767
768   /**
769    * Enables TFO behavior on the AsyncSocket if FOLLY_ALLOW_TFO
770    * is set.
771    */
772   void enableTFO() {
773     // No-op if folly does not allow tfo
774 #if FOLLY_ALLOW_TFO
775     tfoEnabled_ = true;
776 #endif
777   }
778
779   void disableTransparentTls() {
780     noTransparentTls_ = true;
781   }
782
783   void disableTSocks() {
784     noTSocks_ = true;
785   }
786
787   enum class StateEnum : uint8_t {
788     UNINIT,
789     CONNECTING,
790     ESTABLISHED,
791     CLOSED,
792     ERROR,
793     FAST_OPEN,
794   };
795
796   void setBufferCallback(BufferCallback* cb);
797
798   // Callers should set this prior to connecting the socket for the safest
799   // behavior.
800   void setEvbChangedCallback(std::unique_ptr<EvbChangeCallback> cb) {
801     evbChangeCb_ = std::move(cb);
802   }
803
804   /**
805    * Attempt to cache the current local and peer addresses (if not already
806    * cached) so that they are available from getPeerAddress() and
807    * getLocalAddress() even after the socket is closed.
808    */
809   void cacheAddresses();
810
811   /**
812    * writeReturn is the total number of bytes written, or WRITE_ERROR on error.
813    * If no data has been written, 0 is returned.
814    * exception is a more specific exception that cause a write error.
815    * Not all writes have exceptions associated with them thus writeReturn
816    * should be checked to determine whether the operation resulted in an error.
817    */
818   struct WriteResult {
819     explicit WriteResult(ssize_t ret) : writeReturn(ret) {}
820
821     WriteResult(ssize_t ret, std::unique_ptr<const AsyncSocketException> e)
822         : writeReturn(ret), exception(std::move(e)) {}
823
824     ssize_t writeReturn;
825     std::unique_ptr<const AsyncSocketException> exception;
826   };
827
828   /**
829    * readReturn is the number of bytes read, or READ_EOF on EOF, or
830    * READ_ERROR on error, or READ_BLOCKING if the operation will
831    * block.
832    * exception is a more specific exception that may have caused a read error.
833    * Not all read errors have exceptions associated with them thus readReturn
834    * should be checked to determine whether the operation resulted in an error.
835    */
836   struct ReadResult {
837     explicit ReadResult(ssize_t ret) : readReturn(ret) {}
838
839     ReadResult(ssize_t ret, std::unique_ptr<const AsyncSocketException> e)
840         : readReturn(ret), exception(std::move(e)) {}
841
842     ssize_t readReturn;
843     std::unique_ptr<const AsyncSocketException> exception;
844   };
845
846   /**
847    * A WriteRequest object tracks information about a pending write operation.
848    */
849   class WriteRequest {
850    public:
851     WriteRequest(AsyncSocket* socket, WriteCallback* callback) :
852       socket_(socket), callback_(callback) {}
853
854     virtual void start() {}
855
856     virtual void destroy() = 0;
857
858     virtual WriteResult performWrite() = 0;
859
860     virtual void consume() = 0;
861
862     virtual bool isComplete() = 0;
863
864     WriteRequest* getNext() const {
865       return next_;
866     }
867
868     WriteCallback* getCallback() const {
869       return callback_;
870     }
871
872     uint32_t getTotalBytesWritten() const {
873       return totalBytesWritten_;
874     }
875
876     void append(WriteRequest* next) {
877       assert(next_ == nullptr);
878       next_ = next;
879     }
880
881     void fail(const char* fn, const AsyncSocketException& ex) {
882       socket_->failWrite(fn, ex);
883     }
884
885     void bytesWritten(size_t count) {
886       totalBytesWritten_ += uint32_t(count);
887       socket_->appBytesWritten_ += count;
888     }
889
890    protected:
891     // protected destructor, to ensure callers use destroy()
892     virtual ~WriteRequest() {}
893
894     AsyncSocket* socket_;         ///< parent socket
895     WriteRequest* next_{nullptr};          ///< pointer to next WriteRequest
896     WriteCallback* callback_;     ///< completion callback
897     uint32_t totalBytesWritten_{0};  ///< total bytes written
898   };
899
900  protected:
901   enum ReadResultEnum {
902     READ_EOF = 0,
903     READ_ERROR = -1,
904     READ_BLOCKING = -2,
905     READ_NO_ERROR = -3,
906   };
907
908   enum WriteResultEnum {
909     WRITE_ERROR = -1,
910   };
911
912   /**
913    * Protected destructor.
914    *
915    * Users of AsyncSocket must never delete it directly.  Instead, invoke
916    * destroy() instead.  (See the documentation in DelayedDestruction.h for
917    * more details.)
918    */
919   ~AsyncSocket() override;
920
921   friend std::ostream& operator << (std::ostream& os, const StateEnum& state);
922
923   enum ShutdownFlags {
924     /// shutdownWrite() called, but we are still waiting on writes to drain
925     SHUT_WRITE_PENDING = 0x01,
926     /// writes have been completely shut down
927     SHUT_WRITE = 0x02,
928     /**
929      * Reads have been shutdown.
930      *
931      * At the moment we don't distinguish between remote read shutdown
932      * (received EOF from the remote end) and local read shutdown.  We can
933      * only receive EOF when a read callback is set, and we immediately inform
934      * it of the EOF.  Therefore there doesn't seem to be any reason to have a
935      * separate state of "received EOF but the local side may still want to
936      * read".
937      *
938      * We also don't currently provide any API for only shutting down the read
939      * side of a socket.  (This is a no-op as far as TCP is concerned, anyway.)
940      */
941     SHUT_READ = 0x04,
942   };
943
944   class BytesWriteRequest;
945
946   class WriteTimeout : public AsyncTimeout {
947    public:
948     WriteTimeout(AsyncSocket* socket, EventBase* eventBase)
949       : AsyncTimeout(eventBase)
950       , socket_(socket) {}
951
952     void timeoutExpired() noexcept override {
953       socket_->timeoutExpired();
954     }
955
956    private:
957     AsyncSocket* socket_;
958   };
959
960   class IoHandler : public EventHandler {
961    public:
962     IoHandler(AsyncSocket* socket, EventBase* eventBase)
963       : EventHandler(eventBase, -1)
964       , socket_(socket) {}
965     IoHandler(AsyncSocket* socket, EventBase* eventBase, int fd)
966       : EventHandler(eventBase, fd)
967       , socket_(socket) {}
968
969     void handlerReady(uint16_t events) noexcept override {
970       socket_->ioReady(events);
971     }
972
973    private:
974     AsyncSocket* socket_;
975   };
976
977   void init();
978
979   class ImmediateReadCB : public folly::EventBase::LoopCallback {
980    public:
981     explicit ImmediateReadCB(AsyncSocket* socket) : socket_(socket) {}
982     void runLoopCallback() noexcept override {
983       DestructorGuard dg(socket_);
984       socket_->checkForImmediateRead();
985     }
986    private:
987     AsyncSocket* socket_;
988   };
989
990   /**
991    * Schedule checkForImmediateRead to be executed in the next loop
992    * iteration.
993    */
994   void scheduleImmediateRead() noexcept {
995     if (good()) {
996       eventBase_->runInLoop(&immediateReadHandler_);
997     }
998   }
999
1000   /**
1001    * Schedule handleInitalReadWrite to run in the next iteration.
1002    */
1003   void scheduleInitialReadWrite() noexcept {
1004     if (good()) {
1005       DestructorGuard dg(this);
1006       eventBase_->runInLoop([this, dg] {
1007         if (good()) {
1008           handleInitialReadWrite();
1009         }
1010       });
1011     }
1012   }
1013
1014   // event notification methods
1015   void ioReady(uint16_t events) noexcept;
1016   virtual void checkForImmediateRead() noexcept;
1017   virtual void handleInitialReadWrite() noexcept;
1018   virtual void prepareReadBuffer(void** buf, size_t* buflen);
1019   virtual void handleErrMessages() noexcept;
1020   virtual void handleRead() noexcept;
1021   virtual void handleWrite() noexcept;
1022   virtual void handleConnect() noexcept;
1023   void timeoutExpired() noexcept;
1024
1025   /**
1026    * Attempt to read from the socket.
1027    *
1028    * @param buf      The buffer to read data into.
1029    * @param buflen   The length of the buffer.
1030    *
1031    * @return Returns a read result. See read result for details.
1032    */
1033   virtual ReadResult performRead(void** buf, size_t* buflen, size_t* offset);
1034
1035   /**
1036    * Populate an iovec array from an IOBuf and attempt to write it.
1037    *
1038    * @param callback Write completion/error callback.
1039    * @param vec      Target iovec array; caller retains ownership.
1040    * @param count    Number of IOBufs to write, beginning at start of buf.
1041    * @param buf      Chain of iovecs.
1042    * @param flags    set of flags for the underlying write calls, like cork
1043    */
1044   void writeChainImpl(WriteCallback* callback, iovec* vec,
1045                       size_t count, std::unique_ptr<folly::IOBuf>&& buf,
1046                       WriteFlags flags);
1047
1048   /**
1049    * Write as much data as possible to the socket without blocking,
1050    * and queue up any leftover data to send when the socket can
1051    * handle writes again.
1052    *
1053    * @param callback The callback to invoke when the write is completed.
1054    * @param vec      Array of buffers to write; this method will make a
1055    *                 copy of the vector (but not the buffers themselves)
1056    *                 if the write has to be completed asynchronously.
1057    * @param count    Number of elements in vec.
1058    * @param buf      The IOBuf that manages the buffers referenced by
1059    *                 vec, or a pointer to nullptr if the buffers are not
1060    *                 associated with an IOBuf.  Note that ownership of
1061    *                 the IOBuf is transferred here; upon completion of
1062    *                 the write, the AsyncSocket deletes the IOBuf.
1063    * @param flags    Set of write flags.
1064    */
1065   void writeImpl(WriteCallback* callback, const iovec* vec, size_t count,
1066                  std::unique_ptr<folly::IOBuf>&& buf,
1067                  WriteFlags flags = WriteFlags::NONE);
1068
1069   /**
1070    * Attempt to write to the socket.
1071    *
1072    * @param vec             The iovec array pointing to the buffers to write.
1073    * @param count           The length of the iovec array.
1074    * @param flags           Set of write flags.
1075    * @param countWritten    On return, the value pointed to by this parameter
1076    *                          will contain the number of iovec entries that were
1077    *                          fully written.
1078    * @param partialWritten  On return, the value pointed to by this parameter
1079    *                          will contain the number of bytes written in the
1080    *                          partially written iovec entry.
1081    *
1082    * @return Returns a WriteResult. See WriteResult for more details.
1083    */
1084   virtual WriteResult performWrite(
1085       const iovec* vec,
1086       uint32_t count,
1087       WriteFlags flags,
1088       uint32_t* countWritten,
1089       uint32_t* partialWritten);
1090
1091   /**
1092    * Sends the message over the socket using sendmsg
1093    *
1094    * @param msg       Message to send
1095    * @param msg_flags Flags to pass to sendmsg
1096    */
1097   AsyncSocket::WriteResult
1098   sendSocketMessage(int fd, struct msghdr* msg, int msg_flags);
1099
1100   virtual ssize_t tfoSendMsg(int fd, struct msghdr* msg, int msg_flags);
1101
1102   int socketConnect(const struct sockaddr* addr, socklen_t len);
1103
1104   virtual void scheduleConnectTimeout();
1105   void registerForConnectEvents();
1106
1107   bool updateEventRegistration();
1108
1109   /**
1110    * Update event registration.
1111    *
1112    * @param enable Flags of events to enable. Set it to 0 if no events
1113    * need to be enabled in this call.
1114    * @param disable Flags of events
1115    * to disable. Set it to 0 if no events need to be disabled in this
1116    * call.
1117    *
1118    * @return true iff the update is successful.
1119    */
1120   bool updateEventRegistration(uint16_t enable, uint16_t disable);
1121
1122   // Actually close the file descriptor and set it to -1 so we don't
1123   // accidentally close it again.
1124   void doClose();
1125
1126   // error handling methods
1127   void startFail();
1128   void finishFail();
1129   void finishFail(const AsyncSocketException& ex);
1130   void invokeAllErrors(const AsyncSocketException& ex);
1131   void fail(const char* fn, const AsyncSocketException& ex);
1132   void failConnect(const char* fn, const AsyncSocketException& ex);
1133   void failRead(const char* fn, const AsyncSocketException& ex);
1134   void failErrMessageRead(const char* fn, const AsyncSocketException& ex);
1135   void failWrite(const char* fn, WriteCallback* callback, size_t bytesWritten,
1136                  const AsyncSocketException& ex);
1137   void failWrite(const char* fn, const AsyncSocketException& ex);
1138   void failAllWrites(const AsyncSocketException& ex);
1139   virtual void invokeConnectErr(const AsyncSocketException& ex);
1140   virtual void invokeConnectSuccess();
1141   void invalidState(ConnectCallback* callback);
1142   void invalidState(ErrMessageCallback* callback);
1143   void invalidState(ReadCallback* callback);
1144   void invalidState(WriteCallback* callback);
1145
1146   std::string withAddr(const std::string& s);
1147
1148   void cacheLocalAddress() const;
1149   void cachePeerAddress() const;
1150
1151   bool isZeroCopyRequest(WriteFlags flags);
1152   uint32_t getNextZeroCopyBuffId() {
1153     return zeroCopyBuffId_++;
1154   }
1155   void adjustZeroCopyFlags(folly::IOBuf* buf, folly::WriteFlags& flags);
1156   void adjustZeroCopyFlags(
1157       const iovec* vec,
1158       uint32_t count,
1159       folly::WriteFlags& flags);
1160   void addZeroCopyBuff(std::unique_ptr<folly::IOBuf>&& buf);
1161   void addZeroCopyBuff(folly::IOBuf* ptr);
1162   void setZeroCopyBuff(std::unique_ptr<folly::IOBuf>&& buf);
1163   bool containsZeroCopyBuff(folly::IOBuf* ptr);
1164   void releaseZeroCopyBuff(uint32_t id);
1165
1166   // a folly::IOBuf can be used in multiple partial requests
1167   // so we keep a map that maps a buffer id to a raw folly::IOBuf ptr
1168   // and one more map that adds a ref count for a folly::IOBuf that is either
1169   // the original ptr or nullptr
1170   uint32_t zeroCopyBuffId_{0};
1171   std::unordered_map<uint32_t, folly::IOBuf*> idZeroCopyBufPtrMap_;
1172   std::unordered_map<
1173       folly::IOBuf*,
1174       std::pair<uint32_t, std::unique_ptr<folly::IOBuf>>>
1175       idZeroCopyBufPtrToBufMap_;
1176
1177   StateEnum state_;                      ///< StateEnum describing current state
1178   uint8_t shutdownFlags_;                ///< Shutdown state (ShutdownFlags)
1179   uint16_t eventFlags_;                  ///< EventBase::HandlerFlags settings
1180   int fd_;                               ///< The socket file descriptor
1181   mutable folly::SocketAddress addr_;    ///< The address we tried to connect to
1182   mutable folly::SocketAddress localAddr_;
1183                                          ///< The address we are connecting from
1184   uint32_t sendTimeout_;                 ///< The send timeout, in milliseconds
1185   uint16_t maxReadsPerEvent_;            ///< Max reads per event loop iteration
1186   EventBase* eventBase_;                 ///< The EventBase
1187   WriteTimeout writeTimeout_;            ///< A timeout for connect and write
1188   IoHandler ioHandler_;                  ///< A EventHandler to monitor the fd
1189   ImmediateReadCB immediateReadHandler_; ///< LoopCallback for checking read
1190
1191   ConnectCallback* connectCallback_;     ///< ConnectCallback
1192   ErrMessageCallback* errMessageCallback_; ///< TimestampCallback
1193   SendMsgParamsCallback* ///< Callback for retrieving
1194       sendMsgParamCallback_; ///< ::sendmsg() parameters
1195   ReadCallback* readCallback_;           ///< ReadCallback
1196   WriteRequest* writeReqHead_;           ///< Chain of WriteRequests
1197   WriteRequest* writeReqTail_;           ///< End of WriteRequest chain
1198   std::weak_ptr<ShutdownSocketSet> wShutdownSocketSet_;
1199   size_t appBytesReceived_;              ///< Num of bytes received from socket
1200   size_t appBytesWritten_;               ///< Num of bytes written to socket
1201   bool isBufferMovable_{false};
1202
1203   // Pre-received data, to be returned to read callback before any data from the
1204   // socket.
1205   std::unique_ptr<IOBuf> preReceivedData_;
1206
1207   int8_t readErr_{READ_NO_ERROR};        ///< The read error encountered, if any
1208
1209   std::chrono::steady_clock::time_point connectStartTime_;
1210   std::chrono::steady_clock::time_point connectEndTime_;
1211
1212   std::chrono::milliseconds connectTimeout_{0};
1213
1214   BufferCallback* bufferCallback_{nullptr};
1215   bool tfoEnabled_{false};
1216   bool tfoAttempted_{false};
1217   bool tfoFinished_{false};
1218   bool noTransparentTls_{false};
1219   bool noTSocks_{false};
1220   // Whether to track EOR or not.
1221   bool trackEor_{false};
1222   bool zeroCopyEnabled_{false};
1223   bool zeroCopyVal_{false};
1224   size_t zeroCopyWriteChainThreshold_{kDefaultZeroCopyThreshold};
1225
1226   std::unique_ptr<EvbChangeCallback> evbChangeCb_{nullptr};
1227 };
1228 #ifdef _MSC_VER
1229 #pragma vtordisp(pop)
1230 #endif
1231
1232 } // namespace folly