examples/s4u/app-bittorrent/s4u-peer.cpp

   1 /* Copyright (c) 2012-2019. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
   2
   3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   5
   6 #include <algorithm>
   7 #include <climits>
   8
   9 #include "s4u-peer.hpp"
  10 #include "s4u-tracker.hpp"
  11
  12 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_CATEGORY(s4u_bt_peer, "Messages specific for the peers");
  13
  14 /*
  15  * User parameters for transferred file data. For the test, the default values are :
  16  * File size: 10 pieces * 5 blocks/piece * 16384 bytes/block = 819200 bytes
  17  */
  18 constexpr unsigned long FILE_PIECES   = 10UL;
  19 constexpr unsigned long PIECES_BLOCKS = 5UL;
  20 constexpr int BLOCK_SIZE              = 16384;
  21
  22 /** Number of blocks asked by each request */
  23 constexpr unsigned long BLOCKS_REQUESTED = 2UL;
  24
  25 constexpr bool ENABLE_END_GAME_MODE = true;
  26 constexpr double SLEEP_DURATION     = 1.0;
  27 #define BITS_TO_BYTES(x) (((x) / 8 + (x) % 8) ? 1 : 0)
  28
  29 Peer::Peer(std::vector<std::string> args)
  30 {
  31   // Check arguments
  32   xbt_assert(args.size() == 3 || args.size() == 4, "Wrong number of arguments");
  33   try {
  34     id       = std::stoi(args[1]);
  35     mailbox_ = simgrid::s4u::Mailbox::by_name(std::to_string(id));
  36   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  37     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid ID:") + args[1].c_str());
  38   }
  39
  40   try {
  41     deadline = std::stod(args[2]);
  42   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  43     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid deadline:") + args[2].c_str());
  44   }
  45   xbt_assert(deadline > 0, "Wrong deadline supplied");
  46
  47   stream = simgrid::s4u::this_actor::get_host()->extension<HostBittorrent>()->getStream();
  48
  49   if (args.size() == 4 && args[3] == "1") {
  50     bitfield_       = (1U << FILE_PIECES) - 1U;
  51     bitfield_blocks = (1ULL << (FILE_PIECES * PIECES_BLOCKS)) - 1ULL;
  52   }
  53   pieces_count.resize(FILE_PIECES);
  54
  55   XBT_INFO("Hi, I'm joining the network with id %d", id);
  56 }
  57
  58 /** Peer main function */
  59 void Peer::operator()()
  60 {
  61   // Getting peer data from the tracker.
  62   if (getPeersFromTracker()) {
  63     XBT_DEBUG("Got %zu peers from the tracker. Current status is: %s", connected_peers.size(), getStatus().c_str());
  64     begin_receive_time = simgrid::s4u::Engine::get_clock();
  65     mailbox_->set_receiver(simgrid::s4u::Actor::self());
  66     if (hasFinished()) {
  67       sendHandshakeToAllPeers();
  68     } else {
  69       leech();
  70     }
  71     seed();
  72   } else {
  73     XBT_INFO("Couldn't contact the tracker.");
  74   }
  75
  76   XBT_INFO("Here is my current status: %s", getStatus().c_str());
  77 }
  78
  79 bool Peer::getPeersFromTracker()
  80 {
  81   simgrid::s4u::Mailbox* tracker_mailbox = simgrid::s4u::Mailbox::by_name(TRACKER_MAILBOX);
  82   // Build the task to send to the tracker
  83   TrackerQuery* peer_request = new TrackerQuery(id, mailbox_);
  84   try {
  85     XBT_DEBUG("Sending a peer request to the tracker.");
  86     tracker_mailbox->put(peer_request, TRACKER_COMM_SIZE, GET_PEERS_TIMEOUT);
  87   } catch (simgrid::TimeoutError& e) {
  88     XBT_DEBUG("Timeout expired when requesting peers to tracker");
  89     delete peer_request;
  90     return false;
  91   }
  92
  93   try {
  94     TrackerAnswer* answer = static_cast<TrackerAnswer*>(mailbox_->get(GET_PEERS_TIMEOUT));
  95     // Add the peers the tracker gave us to our peer list.
  96     for (auto const& peer_id : answer->getPeers())
  97       if (id != peer_id)
  98         connected_peers.emplace(peer_id, Connection(peer_id));
  99     delete answer;
 100   } catch (simgrid::TimeoutError& e) {
 101     XBT_DEBUG("Timeout expired when requesting peers to tracker");
 102     return false;
 103   }
 104   return true;
 105 }
 106
 107 void Peer::sendHandshakeToAllPeers()
 108 {
 109   for (auto const& kv : connected_peers) {
 110     const Connection& remote_peer = kv.second;
 111     Message* handshake      = new Message(MESSAGE_HANDSHAKE, id, mailbox_);
 112     remote_peer.mailbox_->put_init(handshake, MESSAGE_HANDSHAKE_SIZE)->detach();
 113     XBT_DEBUG("Sending a HANDSHAKE to %d", remote_peer.id);
 114   }
 115 }
 116
 117 void Peer::sendMessage(simgrid::s4u::Mailbox* mailbox, e_message_type type, uint64_t size)
 118 {
 119   const char* type_names[6] = {"HANDSHAKE", "CHOKE", "UNCHOKE", "INTERESTED", "NOTINTERESTED", "CANCEL"};
 120   XBT_DEBUG("Sending %s to %s", type_names[type], mailbox->get_cname());
 121   mailbox->put_init(new Message(type, id, bitfield_, mailbox_), size)->detach();
 122 }
 123
 124 void Peer::sendBitfield(simgrid::s4u::Mailbox* mailbox)
 125 {
 126   XBT_DEBUG("Sending a BITFIELD to %s", mailbox->get_cname());
 127   mailbox
 128       ->put_init(new Message(MESSAGE_BITFIELD, id, bitfield_, mailbox_),
 129                  MESSAGE_BITFIELD_SIZE + BITS_TO_BYTES(FILE_PIECES))
 130       ->detach();
 131 }
 132
 133 void Peer::sendPiece(simgrid::s4u::Mailbox* mailbox, unsigned int piece, int block_index, int block_length)
 134 {
 135   xbt_assert(not hasNotPiece(piece), "Tried to send a unavailable piece.");
 136   XBT_DEBUG("Sending the PIECE %u (%d,%d) to %s", piece, block_index, block_length, mailbox->get_cname());
 137   mailbox->put_init(new Message(MESSAGE_PIECE, id, mailbox_, piece, block_index, block_length), BLOCK_SIZE)->detach();
 138 }
 139
 140 void Peer::sendHaveToAllPeers(unsigned int piece)
 141 {
 142   XBT_DEBUG("Sending HAVE message to all my peers");
 143   for (auto const& kv : connected_peers) {
 144     const Connection& remote_peer = kv.second;
 145     remote_peer.mailbox_->put_init(new Message(MESSAGE_HAVE, id, mailbox_, piece), MESSAGE_HAVE_SIZE)->detach();
 146   }
 147 }
 148
 149 void Peer::sendRequestTo(Connection* remote_peer, unsigned int piece)
 150 {
 151   remote_peer->current_piece = piece;
 152   xbt_assert(remote_peer->hasPiece(piece));
 153   int block_index = getFirstMissingBlockFrom(piece);
 154   if (block_index != -1) {
 155     int block_length = std::min(BLOCKS_REQUESTED, PIECES_BLOCKS - block_index);
 156     XBT_DEBUG("Sending a REQUEST to %s for piece %u (%d,%d)", remote_peer->mailbox_->get_cname(), piece, block_index,
 157               block_length);
 158     remote_peer->mailbox_
 159         ->put_init(new Message(MESSAGE_REQUEST, id, mailbox_, piece, block_index, block_length), MESSAGE_REQUEST_SIZE)
 160         ->detach();
 161   }
 162 }
 163
 164 std::string Peer::getStatus()
 165 {
 166   std::string res = std::string("");
 167   for (int i = FILE_PIECES - 1; i >= 0; i--)
 168     res = std::string((bitfield_ & (1U << i)) ? "1" : "0") + res;
 169   return res;
 170 }
 171
 172 bool Peer::hasFinished()
 173 {
 174   return bitfield_ == (1U << FILE_PIECES) - 1U;
 175 }
 176
 177 /** Indicates if the remote peer has a piece not stored by the local peer */
 178 bool Peer::isInterestedBy(Connection* remote_peer)
 179 {
 180   return remote_peer->bitfield & (bitfield_ ^ ((1 << FILE_PIECES) - 1));
 181 }
 182
 183 bool Peer::isInterestedByFree(Connection* remote_peer)
 184 {
 185   for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 186     if (hasNotPiece(i) && remote_peer->hasPiece(i) && isNotDownloadingPiece(i))
 187       return true;
 188   return false;
 189 }
 190
 191 void Peer::updatePiecesCountFromBitfield(unsigned int bitfield)
 192 {
 193   for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 194     if (bitfield & (1U << i))
 195       pieces_count[i]++;
 196 }
 197
 198 unsigned int Peer::countPieces(unsigned int bitfield)
 199 {
 200   unsigned int count = 0U;
 201   unsigned int n     = bitfield;
 202   while (n) {
 203     count += n & 1U;
 204     n >>= 1U;
 205   }
 206   return count;
 207 }
 208
 209 int Peer::nbInterestedPeers()
 210 {
 211   int nb = 0;
 212   for (auto const& kv : connected_peers)
 213     if (kv.second.interested)
 214       nb++;
 215   return nb;
 216 }
 217
 218 void Peer::leech()
 219 {
 220   double next_choked_update = simgrid::s4u::Engine::get_clock() + UPDATE_CHOKED_INTERVAL;
 221   XBT_DEBUG("Start downloading.");
 222
 223   /* Send a "handshake" message to all the peers it got (since it couldn't have gotten more than 50 peers) */
 224   sendHandshakeToAllPeers();
 225   XBT_DEBUG("Starting main leech loop listening on mailbox: %s", mailbox_->get_cname());
 226
 227   void* data = nullptr;
 228   while (simgrid::s4u::Engine::get_clock() < deadline && countPieces(bitfield_) < FILE_PIECES) {
 229     if (comm_received == nullptr) {
 230       comm_received = mailbox_->get_async(&data);
 231     }
 232     if (comm_received->test()) {
 233       message = static_cast<Message*>(data);
 234       handleMessage();
 235       delete message;
 236       comm_received = nullptr;
 237     } else {
 238       // We don't execute the choke algorithm if we don't already have a piece
 239       if (simgrid::s4u::Engine::get_clock() >= next_choked_update && countPieces(bitfield_) > 0) {
 240         updateChokedPeers();
 241         next_choked_update += UPDATE_CHOKED_INTERVAL;
 242       } else {
 243         simgrid::s4u::this_actor::sleep_for(SLEEP_DURATION);
 244       }
 245     }
 246   }
 247   if (hasFinished())
 248     XBT_DEBUG("%d becomes a seeder", id);
 249 }
 250
 251 void Peer::seed()
 252 {
 253   double next_choked_update = simgrid::s4u::Engine::get_clock() + UPDATE_CHOKED_INTERVAL;
 254   XBT_DEBUG("Start seeding.");
 255   // start the main seed loop
 256   void* data = nullptr;
 257   while (simgrid::s4u::Engine::get_clock() < deadline) {
 258     if (comm_received == nullptr) {
 259       comm_received = mailbox_->get_async(&data);
 260     }
 261     if (comm_received->test()) {
 262       message = static_cast<Message*>(data);
 263       handleMessage();
 264       delete message;
 265       comm_received = nullptr;
 266     } else {
 267       if (simgrid::s4u::Engine::get_clock() >= next_choked_update) {
 268         updateChokedPeers();
 269         // TODO: Change the choked peer algorithm when seeding.
 270         next_choked_update += UPDATE_CHOKED_INTERVAL;
 271       } else {
 272         simgrid::s4u::this_actor::sleep_for(SLEEP_DURATION);
 273       }
 274     }
 275   }
 276 }
 277
 278 void Peer::updateActivePeersSet(Connection* remote_peer)
 279 {
 280   if (remote_peer->interested && not remote_peer->choked_upload)
 281     active_peers.insert(remote_peer);
 282   else
 283     active_peers.erase(remote_peer);
 284 }
 285
 286 void Peer::handleMessage()
 287 {
 288   const char* type_names[10] = {"HANDSHAKE", "CHOKE",    "UNCHOKE", "INTERESTED", "NOTINTERESTED",
 289                                 "HAVE",      "BITFIELD", "REQUEST", "PIECE",      "CANCEL"};
 290
 291   XBT_DEBUG("Received a %s message from %s", type_names[message->type], message->return_mailbox->get_cname());
 292
 293   auto known_peer         = connected_peers.find(message->peer_id);
 294   Connection* remote_peer = (known_peer == connected_peers.end()) ? nullptr : &known_peer->second;
 295   xbt_assert(remote_peer != nullptr || message->type == MESSAGE_HANDSHAKE,
 296              "The impossible did happened: A not-in-our-list peer sent us a message.");
 297
 298   switch (message->type) {
 299     case MESSAGE_HANDSHAKE:
 300       // Check if the peer is in our connection list.
 301       if (remote_peer == nullptr) {
 302         XBT_DEBUG("This peer %d was unknown, answer to its handshake", message->peer_id);
 303         connected_peers.emplace(message->peer_id, Connection(message->peer_id));
 304         sendMessage(message->return_mailbox, MESSAGE_HANDSHAKE, MESSAGE_HANDSHAKE_SIZE);
 305       }
 306       // Send our bitfield to the peer
 307       sendBitfield(message->return_mailbox);
 308       break;
 309     case MESSAGE_BITFIELD:
 310       // Update the pieces list
 311       updatePiecesCountFromBitfield(message->bitfield);
 312       // Store the bitfield
 313       remote_peer->bitfield = message->bitfield;
 314       xbt_assert(not remote_peer->am_interested, "Should not be interested at first");
 315       if (isInterestedBy(remote_peer)) {
 316         remote_peer->am_interested = true;
 317         sendMessage(message->return_mailbox, MESSAGE_INTERESTED, MESSAGE_INTERESTED_SIZE);
 318       }
 319       break;
 320     case MESSAGE_INTERESTED:
 321       // Update the interested state of the peer.
 322       remote_peer->interested = true;
 323       updateActivePeersSet(remote_peer);
 324       break;
 325     case MESSAGE_NOTINTERESTED:
 326       remote_peer->interested = false;
 327       updateActivePeersSet(remote_peer);
 328       break;
 329     case MESSAGE_UNCHOKE:
 330       xbt_assert(remote_peer->choked_download);
 331       remote_peer->choked_download = false;
 332       // Send requests to the peer, since it has unchoked us
 333       if (remote_peer->am_interested)
 334         requestNewPieceTo(remote_peer);
 335       break;
 336     case MESSAGE_CHOKE:
 337       xbt_assert(not remote_peer->choked_download);
 338       remote_peer->choked_download = true;
 339       if (remote_peer->current_piece != -1)
 340         removeCurrentPiece(remote_peer, remote_peer->current_piece);
 341       break;
 342     case MESSAGE_HAVE:
 343       XBT_DEBUG("\t for piece %d", message->piece);
 344       xbt_assert((message->piece >= 0 && static_cast<unsigned int>(message->piece) < FILE_PIECES),
 345                  "Wrong HAVE message received");
 346       remote_peer->bitfield = remote_peer->bitfield | (1U << static_cast<unsigned int>(message->piece));
 347       pieces_count[message->piece]++;
 348       // If the piece is in our pieces, we tell the peer that we are interested.
 349       if (not remote_peer->am_interested && hasNotPiece(message->piece)) {
 350         remote_peer->am_interested = true;
 351         sendMessage(message->return_mailbox, MESSAGE_INTERESTED, MESSAGE_INTERESTED_SIZE);
 352         if (not remote_peer->choked_download)
 353           requestNewPieceTo(remote_peer);
 354       }
 355       break;
 356     case MESSAGE_REQUEST:
 357       xbt_assert(remote_peer->interested);
 358       xbt_assert((message->piece >= 0 && static_cast<unsigned int>(message->piece) < FILE_PIECES),
 359                  "Wrong HAVE message received");
 360       if (not remote_peer->choked_upload) {
 361         XBT_DEBUG("\t for piece %d (%d,%d)", message->piece, message->block_index,
 362                   message->block_index + message->block_length);
 363         if (not hasNotPiece(message->piece)) {
 364           sendPiece(message->return_mailbox, message->piece, message->block_index, message->block_length);
 365         }
 366       } else {
 367         XBT_DEBUG("\t for piece %d but he is choked.", message->peer_id);
 368       }
 369       break;
 370     case MESSAGE_PIECE:
 371       XBT_DEBUG(" \t for piece %d (%d,%d)", message->piece, message->block_index,
 372                 message->block_index + message->block_length);
 373       xbt_assert(not remote_peer->choked_download);
 374       xbt_assert(remote_peer->am_interested || ENABLE_END_GAME_MODE,
 375                  "Can't received a piece if I'm not interested without end-game mode!"
 376                  "piece (%d) bitfield (%u) remote bitfield (%u)",
 377                  message->piece, bitfield_, remote_peer->bitfield);
 378       xbt_assert(not remote_peer->choked_download, "Can't received a piece if I'm choked !");
 379       xbt_assert((message->piece >= 0 && static_cast<unsigned int>(message->piece) < FILE_PIECES),
 380                  "Wrong piece received");
 381       // TODO: Execute a computation.
 382       if (hasNotPiece(static_cast<unsigned int>(message->piece))) {
 383         updateBitfieldBlocks(message->piece, message->block_index, message->block_length);
 384         if (hasCompletedPiece(static_cast<unsigned int>(message->piece))) {
 385           // Removing the piece from our piece list
 386           removeCurrentPiece(remote_peer, message->piece);
 387           // Setting the fact that we have the piece
 388           bitfield_ = bitfield_ | (1U << static_cast<unsigned int>(message->piece));
 389           XBT_DEBUG("My status is now %s", getStatus().c_str());
 390           // Sending the information to all the peers we are connected to
 391           sendHaveToAllPeers(message->piece);
 392           // sending UNINTERESTED to peers that do not have what we want.
 393           updateInterestedAfterReceive();
 394         } else {                                      // piece not completed
 395           sendRequestTo(remote_peer, message->piece); // ask for the next block
 396         }
 397       } else {
 398         XBT_DEBUG("However, we already have it");
 399         xbt_assert(ENABLE_END_GAME_MODE, "Should not happen because we don't use end game mode !");
 400         requestNewPieceTo(remote_peer);
 401       }
 402       break;
 403     case MESSAGE_CANCEL:
 404       break;
 405     default:
 406       THROW_IMPOSSIBLE;
 407   }
 408   // Update the peer speed.
 409   if (remote_peer) {
 410     remote_peer->addSpeedValue(1.0 / (simgrid::s4u::Engine::get_clock() - begin_receive_time));
 411   }
 412   begin_receive_time = simgrid::s4u::Engine::get_clock();
 413 }
 414
 415 /** Selects the appropriate piece to download and requests it to the remote_peer */
 416 void Peer::requestNewPieceTo(Connection* remote_peer)
 417 {
 418   int piece = selectPieceToDownload(remote_peer);
 419   if (piece != -1) {
 420     current_pieces |= (1U << (unsigned int)piece);
 421     sendRequestTo(remote_peer, piece);
 422   }
 423 }
 424
 425 void Peer::removeCurrentPiece(Connection* remote_peer, unsigned int current_piece)
 426 {
 427   current_pieces &= ~(1U << current_piece);
 428   remote_peer->current_piece = -1;
 429 }
 430
 431 /** @brief Return the piece to be downloaded
 432  * There are two cases (as described in "Bittorrent Architecture Protocol", Ryan Toole :
 433  * If a piece is partially downloaded, this piece will be selected prioritarily
 434  * If the peer has strictly less than 4 pieces, he chooses a piece at random.
 435  * If the peer has more than pieces, he downloads the pieces that are the less replicated (rarest policy).
 436  * If all pieces have been downloaded or requested, we select a random requested piece (endgame mode).
 437  * @param remote_peer: information about the connection
 438  * @return the piece to download if possible. -1 otherwise
 439  */
 440 int Peer::selectPieceToDownload(Connection* remote_peer)
 441 {
 442   int piece = partiallyDownloadedPiece(remote_peer);
 443   // strict priority policy
 444   if (piece != -1)
 445     return piece;
 446
 447   // end game mode
 448   if (countPieces(current_pieces) >= (FILE_PIECES - countPieces(bitfield_)) && isInterestedBy(remote_peer)) {
 449     if (not ENABLE_END_GAME_MODE)
 450       return -1;
 451     int nb_interesting_pieces = 0;
 452     // compute the number of interesting pieces
 453     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 454       if (hasNotPiece(i) && remote_peer->hasPiece(i))
 455         nb_interesting_pieces++;
 456
 457     xbt_assert(nb_interesting_pieces != 0);
 458     // get a random interesting piece
 459     int random_piece_index = RngStream_RandInt(stream, 0, nb_interesting_pieces - 1);
 460     int current_index      = 0;
 461     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++) {
 462       if (hasNotPiece(i) && remote_peer->hasPiece(i)) {
 463         if (random_piece_index == current_index) {
 464           piece = i;
 465           break;
 466         }
 467         current_index++;
 468       }
 469     }
 470     xbt_assert(piece != -1);
 471     return piece;
 472   }
 473   // Random first policy
 474   if (countPieces(bitfield_) < 4 && isInterestedByFree(remote_peer)) {
 475     int nb_interesting_pieces = 0;
 476     // compute the number of interesting pieces
 477     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 478       if (hasNotPiece(i) && remote_peer->hasPiece(i) && isNotDownloadingPiece(i))
 479         nb_interesting_pieces++;
 480     xbt_assert(nb_interesting_pieces != 0);
 481     // get a random interesting piece
 482     int random_piece_index = RngStream_RandInt(stream, 0, nb_interesting_pieces - 1);
 483     int current_index      = 0;
 484     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++) {
 485       if (hasNotPiece(i) && remote_peer->hasPiece(i) && isNotDownloadingPiece(i)) {
 486         if (random_piece_index == current_index) {
 487           piece = i;
 488           break;
 489         }
 490         current_index++;
 491       }
 492     }
 493     xbt_assert(piece != -1);
 494     return piece;
 495   } else { // Rarest first policy
 496     short min         = SHRT_MAX;
 497     int nb_min_pieces = 0;
 498     int current_index = 0;
 499     // compute the smallest number of copies of available pieces
 500     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++) {
 501       if (pieces_count[i] < min && hasNotPiece(i) && remote_peer->hasPiece(i) && isNotDownloadingPiece(i))
 502         min = pieces_count[i];
 503     }
 504
 505     xbt_assert(min != SHRT_MAX || not isInterestedByFree(remote_peer));
 506     // compute the number of rarest pieces
 507     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 508       if (pieces_count[i] == min && hasNotPiece(i) && remote_peer->hasPiece(i) && isNotDownloadingPiece(i))
 509         nb_min_pieces++;
 510
 511     xbt_assert(nb_min_pieces != 0 || not isInterestedByFree(remote_peer));
 512     // get a random rarest piece
 513     int random_rarest_index = RngStream_RandInt(stream, 0, nb_min_pieces - 1);
 514     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 515       if (pieces_count[i] == min && hasNotPiece(i) && remote_peer->hasPiece(i) && isNotDownloadingPiece(i)) {
 516         if (random_rarest_index == current_index) {
 517           piece = i;
 518           break;
 519         }
 520         current_index++;
 521       }
 522
 523     xbt_assert(piece != -1 || not isInterestedByFree(remote_peer));
 524     return piece;
 525   }
 526 }
 527
 528 void Peer::updateChokedPeers()
 529 {
 530   if (nbInterestedPeers() == 0)
 531     return;
 532   XBT_DEBUG("(%d) update_choked peers %zu active peers", id, active_peers.size());
 533   // update the current round
 534   round_                  = (round_ + 1) % 3;
 535   Connection* chosen_peer = nullptr;
 536   // select first active peer and remove it from the set
 537   Connection* choked_peer;
 538   if (active_peers.empty()) {
 539     choked_peer = nullptr;
 540   } else {
 541     choked_peer = *active_peers.begin();
 542     active_peers.erase(choked_peer);
 543   }
 544
 545   /**If we are currently seeding, we unchoke the peer which has been unchoked the last time.*/
 546   if (hasFinished()) {
 547     double unchoke_time = simgrid::s4u::Engine::get_clock() + 1;
 548     for (auto& kv : connected_peers) {
 549       Connection& remote_peer = kv.second;
 550       if (remote_peer.last_unchoke < unchoke_time && remote_peer.interested && remote_peer.choked_upload) {
 551         unchoke_time = remote_peer.last_unchoke;
 552         chosen_peer  = &remote_peer;
 553       }
 554     }
 555   } else {
 556     // Random optimistic unchoking
 557     if (round_ == 0) {
 558       int j = 0;
 559       do {
 560         // We choose a random peer to unchoke.
 561         std::unordered_map<int, Connection>::iterator chosen_peer_it = connected_peers.begin();
 562         std::advance(chosen_peer_it, RngStream_RandInt(stream, 0, connected_peers.size() - 1));
 563         chosen_peer = &chosen_peer_it->second;
 564         if (not chosen_peer->interested || not chosen_peer->choked_upload)
 565           chosen_peer = nullptr;
 566         else
 567           XBT_DEBUG("Nothing to do, keep going");
 568         j++;
 569       } while (chosen_peer == nullptr && j < MAXIMUM_PEERS);
 570     } else {
 571       // Use the "fastest download" policy.
 572       double fastest_speed = 0.0;
 573       for (auto& kv : connected_peers) {
 574         Connection& remote_peer = kv.second;
 575         if (remote_peer.peer_speed > fastest_speed && remote_peer.choked_upload && remote_peer.interested) {
 576           fastest_speed = remote_peer.peer_speed;
 577           chosen_peer   = &remote_peer;
 578         }
 579       }
 580     }
 581   }
 582
 583   if (chosen_peer != nullptr)
 584     XBT_DEBUG("(%d) update_choked peers unchoked (%d) ; int (%d) ; choked (%d) ", id, chosen_peer->id,
 585               chosen_peer->interested, chosen_peer->choked_upload);
 586
 587   if (choked_peer != chosen_peer) {
 588     if (choked_peer != nullptr) {
 589       xbt_assert(not choked_peer->choked_upload, "Tries to choked a choked peer");
 590       choked_peer->choked_upload = true;
 591       updateActivePeersSet(choked_peer);
 592       XBT_DEBUG("(%d) Sending a CHOKE to %d", id, choked_peer->id);
 593       sendMessage(choked_peer->mailbox_, MESSAGE_CHOKE, MESSAGE_CHOKE_SIZE);
 594     }
 595     if (chosen_peer != nullptr) {
 596       xbt_assert((chosen_peer->choked_upload), "Tries to unchoked an unchoked peer");
 597       chosen_peer->choked_upload = false;
 598       active_peers.insert(chosen_peer);
 599       chosen_peer->last_unchoke = simgrid::s4u::Engine::get_clock();
 600       XBT_DEBUG("(%d) Sending a UNCHOKE to %d", id, chosen_peer->id);
 601       updateActivePeersSet(chosen_peer);
 602       sendMessage(chosen_peer->mailbox_, MESSAGE_UNCHOKE, MESSAGE_UNCHOKE_SIZE);
 603     }
 604   }
 605 }
 606
 607 /** @brief Update "interested" state of peers: send "not interested" to peers that don't have any more pieces we want.*/
 608 void Peer::updateInterestedAfterReceive()
 609 {
 610   for (auto& kv : connected_peers) {
 611     Connection& remote_peer = kv.second;
 612     if (remote_peer.am_interested) {
 613       bool interested = false;
 614       // Check if the peer still has a piece we want.
 615       for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 616         if (hasNotPiece(i) && remote_peer.hasPiece(i)) {
 617           interested = true;
 618           break;
 619         }
 620
 621       if (not interested) { // no more piece to download from connection
 622         remote_peer.am_interested = false;
 623         sendMessage(remote_peer.mailbox_, MESSAGE_NOTINTERESTED, MESSAGE_NOTINTERESTED_SIZE);
 624       }
 625     }
 626   }
 627 }
 628
 629 void Peer::updateBitfieldBlocks(int piece, int block_index, int block_length)
 630 {
 631   xbt_assert((piece >= 0 && static_cast<unsigned int>(piece) <= FILE_PIECES), "Wrong piece.");
 632   xbt_assert((block_index >= 0 && static_cast<unsigned int>(block_index) <= PIECES_BLOCKS), "Wrong block : %d.",
 633              block_index);
 634   for (int i = block_index; i < (block_index + block_length); i++)
 635     bitfield_blocks |= (1ULL << static_cast<unsigned int>(piece * PIECES_BLOCKS + i));
 636 }
 637
 638 bool Peer::hasCompletedPiece(unsigned int piece)
 639 {
 640   for (unsigned int i = 0; i < PIECES_BLOCKS; i++)
 641     if (not(bitfield_blocks & 1ULL << (piece * PIECES_BLOCKS + i)))
 642       return false;
 643   return true;
 644 }
 645
 646 int Peer::getFirstMissingBlockFrom(int piece)
 647 {
 648   for (unsigned int i = 0; i < PIECES_BLOCKS; i++)
 649     if (not(bitfield_blocks & 1ULL << (piece * PIECES_BLOCKS + i)))
 650       return i;
 651   return -1;
 652 }
 653
 654 /** Returns a piece that is partially downloaded and stored by the remote peer if any -1 otherwise. */
 655 int Peer::partiallyDownloadedPiece(Connection* remote_peer)
 656 {
 657   for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 658     if (hasNotPiece(i) && remote_peer->hasPiece(i) && isNotDownloadingPiece(i) && getFirstMissingBlockFrom(i) > 0)
 659       return i;
 660   return -1;
 661 }