src/vpp-api/python/vpp_papi/vpp_papi.py

   1 #!/usr/bin/env python
   2 #
   3 # Copyright (c) 2016 Cisco and/or its affiliates.
   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 from __future__ import print_function
  18 from __future__ import absolute_import
  19 import sys
  20 import os
  21 import logging
  22 import collections
  23 import struct
  24 import functools
  25 import json
  26 import threading
  27 import fnmatch
  28 import weakref
  29 import atexit
  30 from . vpp_serializer import VPPType, VPPEnumType, VPPUnionType, BaseTypes
  31 from . vpp_serializer import VPPMessage, vpp_get_type, VPPTypeAlias
  32 from . macaddress import MACAddress, mac_pton, mac_ntop
  33
  34 logger = logging.getLogger(__name__)
  35
  36 if sys.version[0] == '2':
  37     import Queue as queue
  38 else:
  39     import queue as queue
  40
  41
  42 def metaclass(metaclass):
  43     @functools.wraps(metaclass)
  44     def wrapper(cls):
  45         return metaclass(cls.__name__, cls.__bases__, cls.__dict__.copy())
  46
  47     return wrapper
  48
  49
  50 class VppEnumType(type):
  51     def __getattr__(cls, name):
  52         t = vpp_get_type(name)
  53         return t.enum
  54
  55
  56 @metaclass(VppEnumType)
  57 class VppEnum(object):
  58     pass
  59
  60
  61 def vpp_atexit(vpp_weakref):
  62     """Clean up VPP connection on shutdown."""
  63     vpp_instance = vpp_weakref()
  64     if vpp_instance and vpp_instance.transport.connected:
  65         vpp_instance.logger.debug('Cleaning up VPP on exit')
  66         vpp_instance.disconnect()
  67
  68
  69 if sys.version[0] == '2':
  70     def vpp_iterator(d):
  71         return d.iteritems()
  72 else:
  73     def vpp_iterator(d):
  74         return d.items()
  75
  76
  77 def call_logger(msgdef, kwargs):
  78     s = 'Calling {}('.format(msgdef.name)
  79     for k, v in kwargs.items():
  80         s += '{}:{} '.format(k, v)
  81     s += ')'
  82     return s
  83
  84
  85 def return_logger(r):
  86     s = 'Return from {}'.format(r)
  87     return s
  88
  89
  90 class VppApiDynamicMethodHolder(object):
  91     pass
  92
  93
  94 class FuncWrapper(object):
  95     def __init__(self, func):
  96         self._func = func
  97         self.__name__ = func.__name__
  98
  99     def __call__(self, **kwargs):
 100         return self._func(**kwargs)
 101
 102
 103 class VPPApiError(Exception):
 104     pass
 105
 106
 107 class VPPNotImplementedError(NotImplementedError):
 108     pass
 109
 110
 111 class VPPIOError(IOError):
 112     pass
 113
 114
 115 class VPPRuntimeError(RuntimeError):
 116     pass
 117
 118
 119 class VPPValueError(ValueError):
 120     pass
 121
 122
 123 class VPP(object):
 124     """VPP interface.
 125
 126     This class provides the APIs to VPP.  The APIs are loaded
 127     from provided .api.json files and makes functions accordingly.
 128     These functions are documented in the VPP .api files, as they
 129     are dynamically created.
 130
 131     Additionally, VPP can send callback messages; this class
 132     provides a means to register a callback function to receive
 133     these messages in a background thread.
 134     """
 135     VPPApiError = VPPApiError
 136     VPPRuntimeError = VPPRuntimeError
 137     VPPValueError = VPPValueError
 138     VPPNotImplementedError = VPPNotImplementedError
 139     VPPIOError = VPPIOError
 140
 141     def process_json_file(self, apidef_file):
 142         api = json.load(apidef_file)
 143         types = {}
 144         for t in api['enums']:
 145             t[0] = 'vl_api_' + t[0] + '_t'
 146             types[t[0]] = {'type': 'enum', 'data': t}
 147         for t in api['unions']:
 148             t[0] = 'vl_api_' + t[0] + '_t'
 149             types[t[0]] = {'type': 'union', 'data': t}
 150         for t in api['types']:
 151             t[0] = 'vl_api_' + t[0] + '_t'
 152             types[t[0]] = {'type': 'type', 'data': t}
 153         for t, v in api['aliases'].items():
 154             types['vl_api_' + t + '_t'] = {'type': 'alias', 'data': v}
 155         self.services.update(api['services'])
 156
 157         i = 0
 158         while True:
 159             unresolved = {}
 160             for k, v in types.items():
 161                 t = v['data']
 162                 if not vpp_get_type(k):
 163                     if v['type'] == 'enum':
 164                         try:
 165                             VPPEnumType(t[0], t[1:])
 166                         except ValueError:
 167                             unresolved[k] = v
 168                     elif v['type'] == 'union':
 169                         try:
 170                             VPPUnionType(t[0], t[1:])
 171                         except ValueError:
 172                             unresolved[k] = v
 173                     elif v['type'] == 'type':
 174                         try:
 175                             VPPType(t[0], t[1:])
 176                         except ValueError:
 177                             unresolved[k] = v
 178                     elif v['type'] == 'alias':
 179                         try:
 180                             VPPTypeAlias(k, t)
 181                         except ValueError:
 182                             unresolved[k] = v
 183             if len(unresolved) == 0:
 184                 break
 185             if i > 3:
 186                 raise VPPValueError('Unresolved type definitions {}'
 187                                     .format(unresolved))
 188             types = unresolved
 189             i += 1
 190
 191         for m in api['messages']:
 192             try:
 193                 self.messages[m[0]] = VPPMessage(m[0], m[1:])
 194             except VPPNotImplementedError:
 195                 self.logger.error('Not implemented error for {}'.format(m[0]))
 196
 197     def __init__(self, apifiles=None, testmode=False, async_thread=True,
 198                  logger=None, loglevel=None,
 199                  read_timeout=5, use_socket=False,
 200                  server_address='/run/vpp-api.sock'):
 201         """Create a VPP API object.
 202
 203         apifiles is a list of files containing API
 204         descriptions that will be loaded - methods will be
 205         dynamically created reflecting these APIs.  If not
 206         provided this will load the API files from VPP's
 207         default install location.
 208
 209         logger, if supplied, is the logging logger object to log to.
 210         loglevel, if supplied, is the log level this logger is set
 211         to report at (from the loglevels in the logging module).
 212         """
 213         if logger is None:
 214             logger = logging.getLogger(__name__)
 215             if loglevel is not None:
 216                 logger.setLevel(loglevel)
 217         self.logger = logger
 218
 219         self.messages = {}
 220         self.services = {}
 221         self.id_names = []
 222         self.id_msgdef = []
 223         self.header = VPPType('header', [['u16', 'msgid'],
 224                                          ['u32', 'client_index']])
 225         self.apifiles = []
 226         self.event_callback = None
 227         self.message_queue = queue.Queue()
 228         self.read_timeout = read_timeout
 229         self.async_thread = async_thread
 230
 231         if use_socket:
 232             from . vpp_transport_socket import VppTransport
 233         else:
 234             from . vpp_transport_shmem import VppTransport
 235
 236         if not apifiles:
 237             # Pick up API definitions from default directory
 238             try:
 239                 apifiles = self.find_api_files()
 240             except RuntimeError:
 241                 # In test mode we don't care that we can't find the API files
 242                 if testmode:
 243                     apifiles = []
 244                 else:
 245                     raise VPPRuntimeError
 246
 247         for file in apifiles:
 248             with open(file) as apidef_file:
 249                 self.process_json_file(apidef_file)
 250
 251         self.apifiles = apifiles
 252
 253         # Basic sanity check
 254         if len(self.messages) == 0 and not testmode:
 255             raise VPPValueError(1, 'Missing JSON message definitions')
 256
 257         self.transport = VppTransport(self, read_timeout=read_timeout,
 258                                       server_address=server_address)
 259         # Make sure we allow VPP to clean up the message rings.
 260         atexit.register(vpp_atexit, weakref.ref(self))
 261
 262     class ContextId(object):
 263         """Thread-safe provider of unique context IDs."""
 264         def __init__(self):
 265             self.context = 0
 266             self.lock = threading.Lock()
 267
 268         def __call__(self):
 269             """Get a new unique (or, at least, not recently used) context."""
 270             with self.lock:
 271                 self.context += 1
 272                 return self.context
 273     get_context = ContextId()
 274
 275     def get_type(self, name):
 276         return vpp_get_type(name)
 277
 278     @classmethod
 279     def find_api_dir(cls):
 280         """Attempt to find the best directory in which API definition
 281         files may reside. If the value VPP_API_DIR exists in the environment
 282         then it is first on the search list. If we're inside a recognized
 283         location in a VPP source tree (src/scripts and src/vpp-api/python)
 284         then entries from there to the likely locations in build-root are
 285         added. Finally the location used by system packages is added.
 286
 287         :returns: A single directory name, or None if no such directory
 288             could be found.
 289         """
 290         dirs = []
 291
 292         if 'VPP_API_DIR' in os.environ:
 293             dirs.append(os.environ['VPP_API_DIR'])
 294
 295         # perhaps we're in the 'src/scripts' or 'src/vpp-api/python' dir;
 296         # in which case, plot a course to likely places in the src tree
 297         import __main__ as main
 298         if hasattr(main, '__file__'):
 299             # get the path of the calling script
 300             localdir = os.path.dirname(os.path.realpath(main.__file__))
 301         else:
 302             # use cwd if there is no calling script
 303             localdir = os.getcwd()
 304         localdir_s = localdir.split(os.path.sep)
 305
 306         def dmatch(dir):
 307             """Match dir against right-hand components of the script dir"""
 308             d = dir.split('/')  # param 'dir' assumes a / separator
 309             length = len(d)
 310             return len(localdir_s) > length and localdir_s[-length:] == d
 311
 312         def sdir(srcdir, variant):
 313             """Build a path from srcdir to the staged API files of
 314             'variant'  (typically '' or '_debug')"""
 315             # Since 'core' and 'plugin' files are staged
 316             # in separate directories, we target the parent dir.
 317             return os.path.sep.join((
 318                 srcdir,
 319                 'build-root',
 320                 'install-vpp%s-native' % variant,
 321                 'vpp',
 322                 'share',
 323                 'vpp',
 324                 'api',
 325             ))
 326
 327         srcdir = None
 328         if dmatch('src/scripts'):
 329             srcdir = os.path.sep.join(localdir_s[:-2])
 330         elif dmatch('src/vpp-api/python'):
 331             srcdir = os.path.sep.join(localdir_s[:-3])
 332         elif dmatch('test'):
 333             # we're apparently running tests
 334             srcdir = os.path.sep.join(localdir_s[:-1])
 335
 336         if srcdir:
 337             # we're in the source tree, try both the debug and release
 338             # variants.
 339             dirs.append(sdir(srcdir, '_debug'))
 340             dirs.append(sdir(srcdir, ''))
 341
 342         # Test for staged copies of the scripts
 343         # For these, since we explicitly know if we're running a debug versus
 344         # release variant, target only the relevant directory
 345         if dmatch('build-root/install-vpp_debug-native/vpp/bin'):
 346             srcdir = os.path.sep.join(localdir_s[:-4])
 347             dirs.append(sdir(srcdir, '_debug'))
 348         if dmatch('build-root/install-vpp-native/vpp/bin'):
 349             srcdir = os.path.sep.join(localdir_s[:-4])
 350             dirs.append(sdir(srcdir, ''))
 351
 352         # finally, try the location system packages typically install into
 353         dirs.append(os.path.sep.join(('', 'usr', 'share', 'vpp', 'api')))
 354
 355         # check the directories for existance; first one wins
 356         for dir in dirs:
 357             if os.path.isdir(dir):
 358                 return dir
 359
 360         return None
 361
 362     @classmethod
 363     def find_api_files(cls, api_dir=None, patterns='*'):
 364         """Find API definition files from the given directory tree with the
 365         given pattern. If no directory is given then find_api_dir() is used
 366         to locate one. If no pattern is given then all definition files found
 367         in the directory tree are used.
 368
 369         :param api_dir: A directory tree in which to locate API definition
 370             files; subdirectories are descended into.
 371             If this is None then find_api_dir() is called to discover it.
 372         :param patterns: A list of patterns to use in each visited directory
 373             when looking for files.
 374             This can be a list/tuple object or a comma-separated string of
 375             patterns. Each value in the list will have leading/trialing
 376             whitespace stripped.
 377             The pattern specifies the first part of the filename, '.api.json'
 378             is appended.
 379             The results are de-duplicated, thus overlapping patterns are fine.
 380             If this is None it defaults to '*' meaning "all API files".
 381         :returns: A list of file paths for the API files found.
 382         """
 383         if api_dir is None:
 384             api_dir = cls.find_api_dir()
 385             if api_dir is None:
 386                 raise VPPApiError("api_dir cannot be located")
 387
 388         if isinstance(patterns, list) or isinstance(patterns, tuple):
 389             patterns = [p.strip() + '.api.json' for p in patterns]
 390         else:
 391             patterns = [p.strip() + '.api.json' for p in patterns.split(",")]
 392
 393         api_files = []
 394         for root, dirnames, files in os.walk(api_dir):
 395             # iterate all given patterns and de-dup the result
 396             files = set(sum([fnmatch.filter(files, p) for p in patterns], []))
 397             for filename in files:
 398                 api_files.append(os.path.join(root, filename))
 399
 400         return api_files
 401
 402     @property
 403     def api(self):
 404         if not hasattr(self, "_api"):
 405             raise VPPApiError("Not connected, api definitions not available")
 406         return self._api
 407
 408     def make_function(self, msg, i, multipart, do_async):
 409         if (do_async):
 410             def f(**kwargs):
 411                 return self._call_vpp_async(i, msg, **kwargs)
 412         else:
 413             def f(**kwargs):
 414                 return self._call_vpp(i, msg, multipart, **kwargs)
 415
 416         f.__name__ = str(msg.name)
 417         f.__doc__ = ", ".join(["%s %s" %
 418                                (msg.fieldtypes[j], k)
 419                                for j, k in enumerate(msg.fields)])
 420         f.msg = msg
 421
 422         return f
 423
 424     def _register_functions(self, do_async=False):
 425         self.id_names = [None] * (self.vpp_dictionary_maxid + 1)
 426         self.id_msgdef = [None] * (self.vpp_dictionary_maxid + 1)
 427         self._api = VppApiDynamicMethodHolder()
 428         for name, msg in vpp_iterator(self.messages):
 429             n = name + '_' + msg.crc[2:]
 430             i = self.transport.get_msg_index(n.encode())
 431             if i > 0:
 432                 self.id_msgdef[i] = msg
 433                 self.id_names[i] = name
 434
 435                 # Create function for client side messages.
 436                 if name in self.services:
 437                     if 'stream' in self.services[name] and \
 438                        self.services[name]['stream']:
 439                         multipart = True
 440                     else:
 441                         multipart = False
 442                     f = self.make_function(msg, i, multipart, do_async)
 443                     setattr(self._api, name, FuncWrapper(f))
 444             else:
 445                 self.logger.debug(
 446                     'No such message type or failed CRC checksum: %s', n)
 447
 448     def connect_internal(self, name, msg_handler, chroot_prefix, rx_qlen,
 449                          do_async):
 450         pfx = chroot_prefix.encode() if chroot_prefix else None
 451
 452         rv = self.transport.connect(name.encode(), pfx, msg_handler, rx_qlen)
 453         if rv != 0:
 454             raise VPPIOError(2, 'Connect failed')
 455         self.vpp_dictionary_maxid = self.transport.msg_table_max_index()
 456         self._register_functions(do_async=do_async)
 457
 458         # Initialise control ping
 459         crc = self.messages['control_ping'].crc
 460         self.control_ping_index = self.transport.get_msg_index(
 461             ('control_ping' + '_' + crc[2:]).encode())
 462         self.control_ping_msgdef = self.messages['control_ping']
 463         if self.async_thread:
 464             self.event_thread = threading.Thread(
 465                 target=self.thread_msg_handler)
 466             self.event_thread.daemon = True
 467             self.event_thread.start()
 468         return rv
 469
 470     def connect(self, name, chroot_prefix=None, do_async=False, rx_qlen=32):
 471         """Attach to VPP.
 472
 473         name - the name of the client.
 474         chroot_prefix - if VPP is chroot'ed, the prefix of the jail
 475         do_async - if true, messages are sent without waiting for a reply
 476         rx_qlen - the length of the VPP message receive queue between
 477         client and server.
 478         """
 479         msg_handler = self.transport.get_callback(do_async)
 480         return self.connect_internal(name, msg_handler, chroot_prefix, rx_qlen,
 481                                      do_async)
 482
 483     def connect_sync(self, name, chroot_prefix=None, rx_qlen=32):
 484         """Attach to VPP in synchronous mode. Application must poll for events.
 485
 486         name - the name of the client.
 487         chroot_prefix - if VPP is chroot'ed, the prefix of the jail
 488         rx_qlen - the length of the VPP message receive queue between
 489         client and server.
 490         """
 491
 492         return self.connect_internal(name, None, chroot_prefix, rx_qlen,
 493                                      do_async=False)
 494
 495     def disconnect(self):
 496         """Detach from VPP."""
 497         rv = self.transport.disconnect()
 498         self.message_queue.put("terminate event thread")
 499         return rv
 500
 501     def msg_handler_sync(self, msg):
 502         """Process an incoming message from VPP in sync mode.
 503
 504         The message may be a reply or it may be an async notification.
 505         """
 506         r = self.decode_incoming_msg(msg)
 507         if r is None:
 508             return
 509
 510         # If we have a context, then use the context to find any
 511         # request waiting for a reply
 512         context = 0
 513         if hasattr(r, 'context') and r.context > 0:
 514             context = r.context
 515
 516         if context == 0:
 517             # No context -> async notification that we feed to the callback
 518             self.message_queue.put_nowait(r)
 519         else:
 520             raise VPPIOError(2, 'RPC reply message received in event handler')
 521
 522     def has_context(self, msg):
 523         if len(msg) < 10:
 524             return False
 525
 526         header = VPPType('header_with_context', [['u16', 'msgid'],
 527                                                  ['u32', 'client_index'],
 528                                                  ['u32', 'context']])
 529
 530         (i, ci, context), size = header.unpack(msg, 0)
 531         if self.id_names[i] == 'rx_thread_exit':
 532             return
 533
 534         #
 535         # Decode message and returns a tuple.
 536         #
 537         msgobj = self.id_msgdef[i]
 538         if 'context' in msgobj.field_by_name and context >= 0:
 539             return True
 540         return False
 541
 542     def decode_incoming_msg(self, msg, no_type_conversion=False):
 543         if not msg:
 544             self.logger.warning('vpp_api.read failed')
 545             return
 546
 547         (i, ci), size = self.header.unpack(msg, 0)
 548         if self.id_names[i] == 'rx_thread_exit':
 549             return
 550
 551         #
 552         # Decode message and returns a tuple.
 553         #
 554         msgobj = self.id_msgdef[i]
 555         if not msgobj:
 556             raise VPPIOError(2, 'Reply message undefined')
 557
 558         r, size = msgobj.unpack(msg, ntc=no_type_conversion)
 559         return r
 560
 561     def msg_handler_async(self, msg):
 562         """Process a message from VPP in async mode.
 563
 564         In async mode, all messages are returned to the callback.
 565         """
 566         r = self.decode_incoming_msg(msg)
 567         if r is None:
 568             return
 569
 570         msgname = type(r).__name__
 571
 572         if self.event_callback:
 573             self.event_callback(msgname, r)
 574
 575     def _control_ping(self, context):
 576         """Send a ping command."""
 577         self._call_vpp_async(self.control_ping_index,
 578                              self.control_ping_msgdef,
 579                              context=context)
 580
 581     def validate_args(self, msg, kwargs):
 582         d = set(kwargs.keys()) - set(msg.field_by_name.keys())
 583         if d:
 584             raise VPPValueError('Invalid argument {} to {}'
 585                                 .format(list(d), msg.name))
 586
 587     def _call_vpp(self, i, msgdef, multipart, **kwargs):
 588         """Given a message, send the message and await a reply.
 589
 590         msgdef - the message packing definition
 591         i - the message type index
 592         multipart - True if the message returns multiple
 593         messages in return.
 594         context - context number - chosen at random if not
 595         supplied.
 596         The remainder of the kwargs are the arguments to the API call.
 597
 598         The return value is the message or message array containing
 599         the response.  It will raise an IOError exception if there was
 600         no response within the timeout window.
 601         """
 602
 603         if 'context' not in kwargs:
 604             context = self.get_context()
 605             kwargs['context'] = context
 606         else:
 607             context = kwargs['context']
 608         kwargs['_vl_msg_id'] = i
 609
 610         no_type_conversion = kwargs.pop('_no_type_conversion', False)
 611
 612         try:
 613             if self.transport.socket_index:
 614                 kwargs['client_index'] = self.transport.socket_index
 615         except AttributeError:
 616             pass
 617         self.validate_args(msgdef, kwargs)
 618
 619         logging.debug(call_logger(msgdef, kwargs))
 620
 621         b = msgdef.pack(kwargs)
 622         self.transport.suspend()
 623
 624         self.transport.write(b)
 625
 626         if multipart:
 627             # Send a ping after the request - we use its response
 628             # to detect that we have seen all results.
 629             self._control_ping(context)
 630
 631         # Block until we get a reply.
 632         rl = []
 633         while (True):
 634             msg = self.transport.read()
 635             if not msg:
 636                 raise VPPIOError(2, 'VPP API client: read failed')
 637             r = self.decode_incoming_msg(msg, no_type_conversion)
 638             msgname = type(r).__name__
 639             if context not in r or r.context == 0 or context != r.context:
 640                 # Message being queued
 641                 self.message_queue.put_nowait(r)
 642                 continue
 643
 644             if not multipart:
 645                 rl = r
 646                 break
 647             if msgname == 'control_ping_reply':
 648                 break
 649
 650             rl.append(r)
 651
 652         self.transport.resume()
 653
 654         logger.debug(return_logger(rl))
 655         return rl
 656
 657     def _call_vpp_async(self, i, msg, **kwargs):
 658         """Given a message, send the message and await a reply.
 659
 660         msgdef - the message packing definition
 661         i - the message type index
 662         context - context number - chosen at random if not
 663         supplied.
 664         The remainder of the kwargs are the arguments to the API call.
 665         """
 666         if 'context' not in kwargs:
 667             context = self.get_context()
 668             kwargs['context'] = context
 669         else:
 670             context = kwargs['context']
 671         try:
 672             if self.transport.socket_index:
 673                 kwargs['client_index'] = self.transport.socket_index
 674         except AttributeError:
 675             kwargs['client_index'] = 0
 676         kwargs['_vl_msg_id'] = i
 677         b = msg.pack(kwargs)
 678
 679         self.transport.write(b)
 680
 681     def register_event_callback(self, callback):
 682         """Register a callback for async messages.
 683
 684         This will be called for async notifications in sync mode,
 685         and all messages in async mode.  In sync mode, replies to
 686         requests will not come here.
 687
 688         callback is a fn(msg_type_name, msg_type) that will be
 689         called when a message comes in.  While this function is
 690         executing, note that (a) you are in a background thread and
 691         may wish to use threading.Lock to protect your datastructures,
 692         and (b) message processing from VPP will stop (so if you take
 693         a long while about it you may provoke reply timeouts or cause
 694         VPP to fill the RX buffer).  Passing None will disable the
 695         callback.
 696         """
 697         self.event_callback = callback
 698
 699     def thread_msg_handler(self):
 700         """Python thread calling the user registered message handler.
 701
 702         This is to emulate the old style event callback scheme. Modern
 703         clients should provide their own thread to poll the event
 704         queue.
 705         """
 706         while True:
 707             r = self.message_queue.get()
 708             if r == "terminate event thread":
 709                 break
 710             msgname = type(r).__name__
 711             if self.event_callback:
 712                 self.event_callback(msgname, r)
 713
 714
 715 # vim: tabstop=8 expandtab shiftwidth=4 softtabstop=4